우주용 냉각기 미소진동절연 및 전기에너지 재생을 위한 복합시스템 연구

  고 해상도 임무요구조건 충족을 위해서 진동 발생원으로부터의 미소진동은 항상 차폐의 대상으로 존재하였다. 본 연구에서는 항상 차폐의 대상으로 존재하는 미소진동을 회수하여 전기에너지로 재생하는 에너지 하베스팅 기술의 적용 가능성에 주목하였다. 에너지 하베스팅 기술의 경우 다양한 연구개발이 진행 중에 있고, 지상용으로는 상용화 단계에 있는 기술 또한 다수 존재한다.

 

  하지만 우주적용을 목적으로 수행된 관련 연구 및 개발은 국내·외적으로 모두 미흡한 실정이며, 우주 적용을 목적으로 하는 일부 기초연구만 수행 되고 있다. 따라서 본 연구실에서는 에너지 하베스팅 기술의 우주적용을 목적으로 일반적으로 비상모드를 제외하고는 상시 운용되며 단일 특정주파수로 구동되는 우주용 냉각기를 에너지 재생원으로 선정하였다.

 

  본 연구에서는 우주용 냉각기로부터 발생하는 미소진동을 전기에너지로 재생함과 동시에 진동절연성능 보장이 가능한 복합 시스템 구현을 목표로 동 흡진기형 전자기 하베스터와 결합된 수동형 진동절연 시스템을 제안하였으며, 구축된 수학적 모델의 수치해석을 통해 설계의 유효성을 입증하였다. 또한, 실제 복합시스템의 미소진동 및 생성전력 측정시험을 통해 설계가 목적하는 에너지 재생과 진동절연의 타당성을 입증하였으며, 생성된 전기에너지를 활용하여 MEMS 기반 임무장비의 구동에 활용하는 기초 연구를 수행하고 있다. 

 

[미소진동절연 및 전기에너지 재생을 위한 복합시스템 개념도]

[동 흡진기형 전자기 하베스터와 결합된 수동형 진동절연 수학적 모델]

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