KARI 한국항공우주연구원

소형위성 발사체의 경쟁력 강화를 위한 저비용, 고효율 발사체 핵심 부품 국산화 개발

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  공통격벽 추진제 탱크

  • 소형발사체 상단용 경량/저비용 공통격벽 구조 추진제 탱크로 알루미늄-리튬(Al-Li) 고성능 합금 소재에 마찰교반용접 및 극저온 단열 국산화 기술적용
  • 500kg급 위성(태양동기웨도 500km) 소형발사체 체계의 상단 핵심 구성품

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  SPPO 첫 완성 기술, 정지궤도 위성용 GNSS 수신기: Items, Development Goals에 대한 표 입니다.

  Items	Development Goals
  Size	2.0 ± 0.2m(D) x 3.0 ±0.5m(L)
  Weight	260 kg or less

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  저비용, 경량화 발사체 에비오닉스

  • 소형발사체의 임무제어, 전력, 비상종료, 엔진 및 TVC 제어, 원격 측정 기능을 수행하는 장치의 저비용, 저중량, 소형화를 위한 모듈 기반 에비오닉스 시스템
  • 소형발사체 에비오닉스 발사 준비에서 임무 완료까지의 전체 시나리오에 대한 성능 검증을 위한 지상성능검증장비 개발
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  단간 연결 엄빌리칼

  • 소형발사체의 연료/산화제(액체메탄, 케로신, 액체산소), 가스(상온, 고압, 저온) 및 전기 공급을 위한 단간 연결 엄빌리칼 인증모델(QM : Qualification Model) 개발
  • 소형발사체의 지상 운용기간 전기 공급, 추진제/가스 충전 및 해압 과정이 운용조건을 만족할 수 있도록 하는 기술조건 도출
  • 소형발사체 이륙 및 단 분리 과정에서 필요한 엄빌리칼 분리 기술과 비행하중에 의한 구조 건전성 확보 기술
  • 소형발사체의 적용된 단간 연결 엄빌리칼의 효율적인 운용을 위한 엄빌리칼 지상 인터페이스 기술 설계

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  단간 연결 엄빌리칼: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Development Goals
  Type and operating flow of propellant gas	Liquefied Methane(LCH4) Kerosene Liquefied Oxygen(LOX) Air, GN2, GHe
  	Operating flow rate of LCH4, LOX : 530LPM Operating flow rate of Kerosene : 320LPM

다양한 임무용 지구관측, 통신 탑재체 중점기술 확보를 통한 국가 우주중점기술 역량 강화 및 수입의존도 해소

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  전자광학 탑재체용 구동부

  • 차세대 정지궤도 해양탑재체(GOCI)용 구동부 기술 개발
  • 측 구동부(OAM) BM/QM 제작/환경/성능시험 및 2축 구동부(TAM) EM/QM 제작/ 환경/성능시험을 통해 지향모델을 도출/분석/검증

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  전자광학 탑재체용 구동부: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items		Specification
  OAM (One Axis Mechanism)	Pointing accuracy	< 0.2 deg
  	Angular velocity	> 24deg/s
  TAM (Two Axes Mechanism)	Pointing accuracy	< 0.006 deg
  	Angular velocity	> 1deg/s
  	Pointing stability	< 4urad/100s

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  2차원 다채널 적외선 검출기

  • 정지궤도/저궤도 지구관측위성 탑재를 위한 초격자(T2SL) 기반 다채널(중적외선, 원적외선 대역 감지) 적외성 검출기의 국산화 기술 개발
  • 위성 탑재체 모듈의 핵심 구성품인 고감도/대면적 적외선 검출기의 국내 기술 개발

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  2차원 다채널 적외선 검출기: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  	2-D multi-band MWIR detector	2-D multi-band LWIR detector
  Wavelength	3 ~ 5.3𝝁𝚖	10 ~ 12.5𝝁𝚖
  Format/Pixel pitch	2048 x 2048 / 10𝝁𝚖	1024 x 1024𝝁𝚖
  NETD	≤ 25mK(@80K)	≤ 35mK(@65K)

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  Ka밴드 송신기 및 Ka밴드 능동형 어레이 안테나

  • 실용위성의 Ka 밴드 다운링크 시스템의 구성품으로 전기적 빔조향 안테나 기술 및 소프트웨어 정의 라디오 기술이 적용된 고기능/소형/경량의 Ka 밴드 안테나 및 Ka 밴드 전송기 장치
  • Ka 밴드 송신기, Ka 밴드 능동형어레이 안테나 단일 유닛 모듈화를 통한 시스템 최적화
  • 4 Gbps 이상의 고속 데이터 전송이 필요한 위성 탑재체 PDTS(Payload Data Transmission Subsytem)의 핵심 구성품

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  Ka밴드 송신기 및 Ka밴드 능동형 어레이 안테나: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  Frequency	25.2 GHz ~ 27 GHz
  Beam steering range	Az : -60⁰ to 60⁰, El : -60⁰ to 60⁰
  Transmission speed	≥ 4Gbps(2 Channels)

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  항법위성용 코드/메세지 생성기

  • 한국형 위성항법시스템에 탑재하기 위한 선도국 수준의 항법 코드 및 메시지 생성기
  • 항법위성용 코드/메시지 생성기는 지상으로부터 수신 받은 항법데이터와 보정데이터를 기반으로 초정밀 PNT 서비스 제공을 위해 항법 메시지와 코드를 생성함
  • 본 과제는 KPS 사업에 적용되도록 기획되었으며, 체계 연계성을 고려하여 한국형 항법 위성에 적합하도록 개발

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  항법위성용 코드/메세지 생성기: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  Chipping Rate	Al least 1.023Mchip/s
  Data Rate(Sample Rate)	At least 50SPS

고정밀 자세제어 및 정지궤도 위성용 부분품 개발을  통한 위성체 소요 우주중점기술 국산화 및 글로벌 시장 경쟁력 강화

• 
  저장성 이원추진제 추력기

  • 연료(MMH)와 산화제(NTO)를 사용하는 이원추진제 추력기 개발
  • 정지궤도위성, 달 착륙선 및 심우주 탐사선 등 다양한 임무에 사용

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  저장성 이원추진제 추력기: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  Specific Impulse	287s
  Nominal Thrust	10N

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  200mN급 고추력 전기추진시스템

  • 정지궤도위성(3톤급)을 천이궤도에서 운용 가능한 200mN급 이상의 추력을 발생할 홀추력기와 고전압 출력용 5kW급 전력공급장치
  • 수 kW급 대용량 전기추진시스템 시험 시설 구축 및 성능/수명시험 수행
  • 홀 추력기 플라즈마에 대한 실험적 접근의 제한성 보완을 위한 전산 해석용 수명해석 모델링 개발
  • 본 과제의 성공적 수행시 국내 차세대 정지궤도위성 및 심우주 탐사선에 완전 전기추진 시스템 적용 기반 기술 확보

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  200mN급 고추력 전기추진시스템: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  Nominal Thrust	200mN
  Specific Impulse	≥ 1,500s
  Total Impulse	1.25MNs
  Efficiency	50%
  Output Power	5kW / Max. 350VDC
  Lift Time	≥ 1236hr
  Fuel	Xenon

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  고속 고기동 위성의 제어모멘트자이로

  • 제어모멘트자이로(Control Moment Gyro, CMG)는 인공위성의 자세를 고속 고기동으로 변환할 수 있는 저궤도(LEO) 위성용 자세제어시스템의 핵심 구성품임
  • 반작용 휠(Reaction Wheel) 장착 방식보다 수십 배 큰 제어 토크 발생이 가능한 위성 고속 고기동 자세 변환 기술의 핵심 기술임
  • 차기 중형급 실용위성에 탑재 가능한 위성 자세제어용 CMG 4기로 구성된 CMA(Control Moment Gyro Assembly) 개발

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  고속 고기동 위성의 제어모멘트자이로: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  Torque	Max. 30N-m
  Angular Momentum	Max. 15N-m-s
  Gimbal Rate	Max. 2rad/s
  Weight	Total 95kg

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  실용급 위성 다중 광학머리 별추적기

  • 단일 광학머리 별 추적기의 단점인 부정확한 광축 방향의 자세 정확도와 낮은 동적 성능을 개선
  • 다목적 실용위성 및 천리안 위성 등의 국내 개발 위성 시스템이 요구하는 지향 정밀도 성능 만족

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  실용급 위성 다중 광학머리 별추적기: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  Configuration	3 Optical Head(OH) / Fully Redundant Electronic Unit(EU)
  Accurancy(@ 3OH)	Pixel Spatial Error : < 3.3 arcsec(3𝛔, 3axes) NEA : <1.0 arcsec / √Hz(3𝛔, 3axes)
  Update Rate	Max. 30Hz
  Slew Rate	Acquisition from Lost in Space : Max. 10⁰ / sec / Tracking : Max. 10⁰ / sec / Full Performance : Max. 1⁰/sec
  Mass	1 OH < 1.8kg(including Baffle) / EU < 3.5kg(fully redundant)
  Size	1 OH < 132mm x 160mm x 297mm / EU < 210mm x 180mm x 125mm
  Power Consumption	<10 W(TBC) for 3 OH and EU @28V

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  정지궤도 위성용 GNSS 수신기

  • 한국형 위성항법시스템에 탑재하기 위한 선도국 수준의 항법 코드 및 메시지 생성기
  • 항법위성용 코드/메시지 생성기는 지상으로부터 수신 받은 항법데이터와 보정데이터를 기반으로 초정밀 PNT 서비스 제공을 위해 항법 메시지와 코드를 생성함
  • 본 과제는 KPS 사업에 적용되도록 기획되었으며, 체계 연계성을 고려하여 한국형 항법 위성에 적합하도록 개발

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  정지궤도 위성용 GNSS 수신기: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  RF Characteristics	GPS L1 / L2C, Galileo E1
  Accuracy	Position : ≤ 30m(3D RMS), Velocity : 10cm/s
  Raw Data Accuracy	Pseudo-Range : 1m(RMS) / Carrier-Phase : 10mm(RMS)
  1PPS Accuracy	2us(RMS) / Sync to GPS Time Data
  Data Output Rate	1Hz
  TTFF	Cold Star ≤ 45min, Warm Start ≤ 20min
  Data Interface	MIL – STD – 1553B
  Radiation(TID)	> 100krad

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  실용위성급 광학형 자이로

  • 위성본체 내에 위치하며, 광섬유로 빛의 간섭을 이용하여 회전속도를 감지하는 기능을 수행
  • 위성본체의 안정화와 정확한 자세 지정에 활용

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  실용위성급 광학형 자이로: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  Range	< ± 20⁰ / sec(Full Performance), < ± 140⁰ /sec(Survival)
  BIAS Stability(1-hr)	< 0.01⁰/ hr(3𝛔)
  ANGLE Random Walk	< 0.001⁰/ √hr(1𝛔)
  Scale Factor Stability (12-hr)	< 200 ppm(3𝛔)
  Life	> 15 year(GEO)

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  위성 탑재컴퓨터를 위한 ASIC기반 멀티코어 컨트롤러

  • 위성 탑재컴퓨터 적용을 위한 멀티코어 컨트롤러 인증모델(QM) 개발
  • MIL-PFR-38535 또는 ESCC 9000에 기반한 신뢰성 평가 체계 구축
  • 고신뢰성 세라믹 패키지 및 조립/제조 공정 개발

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  위성 탑재컴퓨터를 위한 ASIC기반 멀티코어 컨트롤러: Items, Specification에 대한 표 입니다.

  Items	Specification
  CPU Core	RISC-V 32bit Dual core processor
  Performance	200 MIPS / EDAC / Hardware Memory Scrubber
  Memory Controller	SRAM, PROM, SDRAM
  Peripherals	CAN, UART, 12C / SPI, PCI, GPIO, Ethernet
  Radiation	TID : 300 krad(TBD), SEL : 118 MeVcm2/mg(TBD)