■ 최종목표: 초광대역 통신망 구축 저궤도 위성용 솔라배터리 융합원천 기술 개발 ○ 본 연구개발 과제는 우주산업 초격차 기술 선점을 위한 초광대역 통신망 구축 저궤도 위성용 솔라배터리 융합원천 기술개발을 목표로 하고 있음. 이를 위해 구체적으로 i) 저궤도 위성용 솔라배터리용 광반도체, ii) 저궤도 위성용 초경량,고출력 솔라배터리 소자, iii) 고신뢰성...

본 연구는 국내에서 독자적으로 수행하고자 하는 달, 화성, 소행성 등의 천체 탐사 프로젝트의 추진과 복귀 임무를 수행하는 우주비행체, 그리고 재사용 우주비행체에 포괄적으로 적용할 수 있는 열보호 시스템의 기술을 개발하고 실증하는 것을 목표로 한다. 우선 천체 탐사 프로젝트 및 재사용 우주비행체의 임무 및 대기 진입 궤도를 도출한다. 그리고 각각의 임무 궤도...

○ 공력가열 해석 기술 관련하여서는 재진입 유동 환경에서의 열/공력-복사 연계 해석 방법 개발, 산화 현상 해석을 위한 물질거동 해석자 개발, 화성 대기 환경 모사를 위한 삼원자분자의 열화학 비평형 모델 구축, 지구/화성 진입 환경에서의 열/공력-복사-물질거동 해석자의 연계해석 방법 구축 및 적용, 공력가열 해석 및 가열량을 도출함 ○ 열보호시스템 복합구조물 개발 관련하여서는 지구/화성 대기권 진입용 열보호시스템 복합구조물을 설계 및 제작함. 열보호시스템 성능평가를 위한 고온 플라즈마 시험장치 개발 관련하여서는 고온 플라즈마 시험장치 시스템 개념설계 및 장치를 제작함 ○ 열보호시스템 성능진단 실험 및 해석 기술 개발 관련하여서는 지구/화성 대기권 진입을 위한 열보호시스템 개념설계 수행, 대기권 진입 환경에서의 고온 플라즈마 장치를 이용한 열보호시스템 성능진단 실험 및 열/구조 해석 수행, 대기권 진입시 우주비행체 보호를 위한 열보호시스템 개발을 위한 기본 절차 및 방법론을 구축함

본 연구는 우주비행체의 열보호시스템 연구개발을 목표로 하며, 이를 위해 달 탐사, 소행성 탐사 또는 재사용 우주비행체가 지구 대기로 진입할 경우와 화성 대기로 진입하는 경우의 두 가지로 크게 나누어서 연구를 진행하고자 한다. 두 경우 모두 우주비행체의 임무 및 진입궤도 해석, 대기 진입 환경에 대한 열유동해석, 열구조설계, 열보호체 소재 개발 및 고온특성 실험평가를 수행한다. 이때 약 100~400 mm 급의 직경을 갖는 우주비행체 열보호시스템의 축소모델을 제작하여 시험평가에 적용한다. 1차년도에는 열보호시스템의 소재연구에 주력한다. 이를 위해 달탐사 또는 소행성 탐사선의 임무 및 지구진입 궤도를 분석하고, 이를 바탕으로 대기 진입 환경에서 대기 진입 우주비행체의 형상별 열유동 해석을 수행하고, 열보호 시스템에 대한 열구조 설계 해석방법을 수립하고 해석한다. 그리고 우주비행체의 형상 및 위치에 따른 열보호체 소재를 선정하고 개발한다. 3종이상의 열보호체 고온소재를 이용하여 전북대학교 고온플라즈마 응용연구센터에 기 구축된 고속화염용사장비(HVOF) 및 0.4MW 아크가열풍동을 이용하여 2차원 고온시편에 대한 고온특성을 실험 평가하여 소재 물성치에 대한 열전도도, 삭마특성에 대한 데이터베이스를 구축한다. 2차년도에는 달 또는 소행성 탐사 후 지구로 귀환하는 우주비행체에 대한 형상설계, 열유동/열구조 해석을 수행한다. 랩스케일 실증을 위하여 10~20mm 크기의 축소모델을 제작하고 HVOF 및 0.4MW 아크 가열 풍동을 이용하여 대기 진입 스케줄에 따라 삭마특성 및 열전도도등을 평가한다. 대형 구조물에 대한 평가 및 신뢰성 향상을 위하여 해외(독일 IRS 등)의 플라즈마 풍동에서 큰 스케일의 축소모델(100mm 급)에 대하여 동일 또는 유사한 조건으로 비교 평가를 수행한다. 3차년도에는 재사용 우주비행체 등의 응용분야가 다른 대기 진입 우주비행체에 대하여 2차년도와 동일한 연구를 수행한다. 4차년도에는 지구와 대기조건이 다른 화성 대기진입시의 열 보호체 연구를 수행한다.