연구실 탐방 (우주선 원형개발 연구실, SPL)

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  우주선 원형개발 연구실 (Spacecraft Prototyping Lab., SPL)은 센서부터 위성에 이르기까지 우주에 적용 및 활용되는 시스템을 연구합니다.

 

 

 

 

 

 

  SPL은 체계공학(System Engineering) 연구실로서 현재 큐브위성 본체, 위성간 광통신 터미널, 디지털 태양센서 등 크고 작은 규모의 우주용 시스템을 다루고 있습니다. 궤도운동을 하는 우주선들은 지상과 달리 중력을 느낄 수 없으며 태양풍 등 지구에서 느낄 수 없을 정도의 힘에도 크게 영향을 받기 때문에 정밀하고 강인한 시스템 특성이 요구됩니다.

 

 

 

<미 항공우주국 NASA가 개발한 PhoneSat>

 

 

 

<NASA가 일본우주항공연구개발기구 JAXA 등과 함께 개발중인 GPM>

 

 

  큐브위성은 수백 킬로그램에서 수 톤에 이르는 전통적인 인공위성과 달리 수십 센치미터의 작은 크기를 자랑합니다. 크기와 무게가 작아진만큼 많은 수를 우주에 올릴 수 있게 되었고, 폭발적으로 늘어난 우주 수요를 감당할 고성능 큐브위성 본체의 필요성이 고조되었습니다. 우리 연구실은 교내외 여러 연구기관과 협업하며 자세제어계, 전력계 등 서브시스템을 개발하여 독자적인 본체 체계를 구축하려 노력하고 있습니다.

 

  우주에서는 중력이 없기 때문에 위아래를 알 수 없습니다. 이로 인해 위성의 자세를 알기 위해 태양이나 별의 위치를 측정하게 되는데, 별 추적기는 우주에 있는 별을 찍어 어떤 별자리인지 분석하게 됩니다. 우리 연구실은 하드웨어와 알고리즘을 직접 개발하여 저비용 범용 별 추적기를 연구하고 있습니다.

<직접 개발한 별 추적기 모델(좌), 실물/지상 테스트 장면(우)>

 

 

<별 추적기로 촬영된 별 사진(좌), 알고리즘을 통해 별을 인식한 모습(우)>

 

 

  또한 우주에서 획득하는 정보의 양이 기하급수적으로 늘어남으로 인해 전통적인 무선주파수 통신보다 빠르고 효율적인 레이저 통신 연구가 이뤄지고 있습니다. 유레카관 옥상에 지상국을 설치하여 인공위성 추적 실험을 수행하였으며 광통신 터미널을 통해 자유공간 광통신 연구를 수행하고 있습니다.

 

 

<레이저 통신 지상국 돔(좌), 레이저 통신 실험 수행 장면(우)>

 

 

  우리 연구실은 이외에도 고성능 태양센서, 자세제어 알고리즘, 위성 궤도 제어 알고리즘 등 우주에 관해 폭넓게 연구하고 있습니다. 인류가 우주에 도전한 70년간 여전히 우주는 정복되지 않았습니다. 많은 장애물을 해결하고자 더욱 많은 시도와 도전을 하는 SPL이 그릴 미래를 함께 기대해 주시기 바랍니다.

 

 

https://spacecraft.kaist.ac.kr/

(우주선 원형개발 연구실 홈페이지)

 

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원문  윤효상 교수[hyosang.yoon@kaist.ac.kr]

편집             이상길[sanggil.lee@kaist.ac.kr]