열저항회로를 이용한 달궤도에서 감마선 분광기 모듈의 열 설계

초록

우주환경에서 위성 및 위성 탑재체는 극한의 열환경 에 노출된다. 각 탑재체가 열안정성을 확보하기 위해 탑재체의 열환경을 분석하여 각 부품이 허용된 온도 범위를 유지하도록 적절한 열설계를 수행해야 한다. 이때 고려해야 하는 열환경은 최악고온조건(Worst Hot Condition) 및 최악저온조건(Worst Cold Condition)이 며, 위성의 임무로부터 궤도조건을 확보하고, 각 상태 의 열유속 조건과 열환경 노출 시간 등을 통해 시스템 의 예상 온도를 도출 할 수 있다. 시스템 설계 단계에 서 탑재체가 필요로 하는 열의 흡수/방사량에 따라 다 층박막단열재(MLI, Multi-Layer Insulation)의 두께와 표면마감의 종류가 결정된다. 본 연구에서는 달 궤도에서의 감마선 분광기의 열환 경을 분석하여 이를 열저항 회로로 구성하였다. 시스 템의 적정온도를 유지하기 위해 적절한 다층박막단열 재를 설계하고 시스템이 필요로 하는 자체 발열량을 도출하였다. 다층박막단열재를 시스템 해석에 포함시키기 위해 다층박막단열재의 외피 영역과 시스템의 내부 질점을 분리하였으며, 각 질점 사이에 열전도 및 열복사 항을 두어 단열재의 성능에 따른 단열 효과를 가시적으로 확인해 볼 수 있게 하였다.