독방에 인공위 ~처럼

올해 하반기 천리안 2A호가 천리안 하나호 위성입니다!춤을 잇기 위해서 우주에 올라가서 가게 됩니다. 그런데 천리안 2A호가 우주에 오르기 전에 분 이명희 경이지 않으면 안 되는 과정이 있슴니다. 1개월 정도 독방에서 가끔을 지으면 안 되겠다. 천리안 2A호만 아니라 우주에 돌아오면서, 위성은 오랫동안 혼자 갇힌 채 테테로울해야 하나요.인공 위성은 왜 1개월 동안 혼자 쓸쓸히 세상을 견디어야 하죠?

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지구에서 탈피한 지구를 돌아야 하는 인공위성은 우주의 극한 환경을 만과임을 알게 됩니다. 인공위성이 태양빛을 직접 바라볼 때는 매우 높은 온도로 뜨거워지고 태양이 지구로 숨게 되면 오전에는 온도까지 내려갑니다. 여기에 우주는 최초의 0억분의 첫 기압보다 오전은 진공 상태여서 열 대류가 생성하지 않습니다. 특정 부분품이 뜨거워지게 되면 시간이 너무 늦고 주변 공기를 통해 차게 되는데 우주는 그렇지 않은 환경이다. 반대로, 태양빛을 받지 못하는 경우, 위성 내부의 온도가 그대로 오전 중이 되어 노을이 생성될 수도 있겠군요.지구와는 분명히 다른 이런 악조건에서도 인공위성이 잘 작동하는지 여부를 땅에서 충분히 시험해야 한다. 우주에서 인공위성이 선택해야 할 과인이라면 수리가 불가능에 가깝기 때문이다. 우주 궤도에 직접 인공위성을 올려서 시험할 수는 없기 때문에 땅에서 우주의 환경을 모사한 시험을 수행하는데요. 고온과 저온, 진공 등 우주의 극한 환경에서 인공위성이 잘 작동하는지 확인하는 시험을 "열진공 시험"이라고 부릅니다. 우주에 오르기 전 약 1개월 동안 인공 위성은 "열 진공 챔버"이란 방에 갇혀궤도에 작동하는지 테스트됩니다.

상온의 온도, 대기, 그렇기 때문에 중력이 지배하고 있는 땅에서 어떻게 우주 환경을 모사하는 것일까요?열진공 시험을 위해 지면에서는 "열진공 챔버"라는 장치를 활용한다. 진공 챔버는 인공위성이 들어갈 수 있는 일종의 "방"입니다. 진공펌프를 열진공 챔버에 연결한 후 공기를 밖으로 빼내어 '진공환경'을 만들어냅니다. 여기에 "액체질소"를 사용해 우주와 마찬가지로 극저온, 나아가 고온 환경을 만들어냅니다.그런데 왜 액체질소를 사용할까요? 사실 우주의 극한환경을 더 비슷하게 만들기 위해서는 "액체헬륨"을 사용할 수도 있습니다... 액체 질소의 비등점은 대기압에서 섭씨 영하 196도, 액체 헬륨은 영하 269도로 저온 환경을 조성에는 액체 헬륨이 유리하죠. 그러나, 생수보다 싼 액체 질소에 비해, 액체 헬륨의 가격은 액체 질소의 백배 이상입니다.1개월 가까운 계속 열 진공 시험에 헬륨을 사용하면 막대한 비용이 들 수밖에 없습니다. 욜징콤 시험 기간 중 하루에 많게는 만리터의 액체 질소를 사용하는 경우도 있습니다. 더 크봉잉 액체 헬륨은 액체 질소에 비해서 10분의 1의 열만 받아도 쉽게 증발해서 다루기 쉽고 없습니다. 그렇기 때문에 액체 헬륨 끓는점 정도의 극저온도가 꼭 필요한 곳이 아니면 액체 질소를 사용하여 시험하고, 실제 우주에서의 인공위성 온도는 시험 결과를 기본으로 열해석 프로그램을 활용해 예측한다.진공환경이 조성되어 택지, 액체질소를 열진공 챔버언의 '슈라우드'라는 장치에 보내 인공위성을 둘러싼 환경이 우주와 함께 극저온이 되도록 한다. 반대로 액체질소를 외부에서 가열하여 챔버 내부의 열방사장치에 보내면 태양 또한 지구방사에 의한 고온환경이 모사되는 것입니다. 필요에 따라 적외선 램프, 태양광 복사기, 흑체 복사장치 등이 사용되기도 한다.이러한 극한의 환경에서 인공위성에 대한 성능 검증 시험이 시작됩니다. "인공 위성은 약 1개월 동안 저온, 고온, 진공 환경에서 설계대로 궤도에 작동하는지 확인합니다.

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시험이 시작되면 연구진의 근무 가끔은 24시 노노 3교대 근무로 바뀌게 됩니다. 시험장비를 운용하는 연구그룹, 위성의 각 구성품별 기능시험을 진행하는 연구그룹, 시험결과를 해석하는 연구그룹 모두 긴밀히 협력하여 시험을 진행한다. 열진공 챔버 내부의 진공이 완성된 후 인공위성의 온도는 여러 번의 사이클을 거쳐 변한다. 진공환경에서 열대류 없이 인공위성의 온도를 변화시켜야 하고, 고온과 저온 환경에서 인공위성의 성능을 면밀히 검증해야 하기 때문에 소견보다 긴 시절이 필요하다.열진공 챔버 환경의 변화에 따른 인공위성 하나거수 하나츠족을 연구진이 매의 눈으로 관찰하고 감시하는 것입니다. 약 한달간의 긴 시험이 끝나고, 스스로 인공위성은 드디어 우주 궤도를 향해 스스로 해나갈 자격을 갖추게 됩니다.인공 위성이 열 진공 챔버에 갇히다 1개월 가끔. 우주에 오르며 짧게는 몇년에서 길게는 하나 0년 넘는 춤을 수행해야 할 위성에는 꼭 필요한 인고의 시기 이다니다.

기획/제작 : 항공우주 Editor 오요한 자문/감수 : 우주환경시험부 조혁진 선조사원

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