단순화 된 열 저항 해석을 이용한 우주용 FPA 열제어 설계 방안 연구

Abstract

우주용 고해상도 전자광학카메라의 개발에 있어 초점면 배열 장치(Focal Plane Assembly, FPA)의 열제어 설계는 영상품질을 결정하는 중요한 요소이다. FPA 열제어 설계의 목표는 영상 촬영 기간 중 안정적인 열 환경을 제공하는 것으로, 촬영 기간 동안 운용 온도를 주어진 범위 내로 유지해야 하며 후속 촬영에 문제가 없도록 빠른 시간 내에 온도 초기화를 완료해야 한다. 상기의 두 항목인 온도 유지와 온도 초기화 중에서 FPA 구조 설계에 따른 영향을 가장 많이 받으며, 설계 변경의 자유도가 상대적으로 낮은 온도 유지 항목에 대하여 FPA 구조설계 초기 단계부터 검토 및 반영이 가능한 단순화 된 열 저항 해석 기반의 온도 예측 방안을 정의하였다. 또한 열해석 결과와의 비교를 통해 온도 예측 방안을 검증, FPA 설계를 위한 trade-off에 효과적으로 사용할 수 있음을 확인하였다. The main objective of thermal design for a space-borne FPA(Focal Plane Assembly) is to provide stable thermal environment during imaging operation and thus maintain the image quality. An FPA must be maintained within its operating temperature range and cooled down to its initial temperature soon enough for the next imaging operation. This paper describes the study result on performing trade-off studies for FPA thermal design by using simplified thermal node analysis about FPA preliminary design. It also describes the verification results of the study by comparing thermal analysis results and trade-off study results. According to results, we can conclude that this approach is useful for simple and quick trade-off studies without thermal analysis based on thermal math models.