그림 3.6 안전 모드 알고리즘
그림 3.7 구조 인터페이스
위 그림과 같이 내부 전장품을 배치하고 Solid Works에서 질량중심과 관성모멘트 를 도출하여 표 3.4에 정리하였다.
표 3.4 KMSL 위성의 구조 정보
그림 정보 값
질량 [g] 3595.37
체적 [mm3] 103.2 x 103.2 x 340.5 질량
중심 [mm]
X -52.10
Y -50.78
Z 184.77
관성 모멘트 [G⋅mm2]
Ixx Ixy Ixz
36832829 -92602 -65707 Iyx Iyy Iyz
-92602 37414392 76091 Izx Izy Izz
-65707 76091 6873806
3.4.2 전기 인터페이스
전력계를 구성하는 하드웨어는 비행 이력이 있는 Clyde 社의 EPS와 30Wh Battery 를 사용하였다. 태양전지판에서 생산된 전력은 EPS의 배터리 충전 레귤레이터(Battery Charge Regulator :BCR)를 거쳐 전력 조절 모듈(Power Conditioning Module :PCM) 로 전달되어 시스템 버스에서 필요로 하는 3.3V, 5V, 12V, BAT_V로 각각 변환된다.
또한, 전력 조절 모듈 뒤에 전력 분배 모듈(Power Distribution Module :PDM)을 통해 EPS 자체적으로 스위칭 회로를 갖게 하여 On/Off 제어가 필요한 탑재체나 시스템 버 스에 사용할 수 있도록 설계되어있다. KMSL의 시스템 버스 중 자기장 토커와 인터페 이스 보드, 안테나, 과학 임무 탑재체의 센서가 PDM에 의해 전력이 공급된다. 이를 포함한 KMSL 시스템의 전기 인터페이스에 대한 블록선도를 Fig 3.8에 도시하였다.
그림 3.8 전기적 인터페이스
태양전지판에서 생성된 전력을 효율적으로 사용하기 위해 위성의 기본적인 운용에 필요하지 않은 시스템 버스와 탑재체 부품은 EPS의 PDM 스위치나 인터페이스 보드 의 스위치를 통해 On/Off 할 수 있도록 하였다. 특히, 대기 전력 소모가 약 0.4W 정도
발생하는 자기장 토커는 요구사항에 만족하는 각속도에 수렴했을 경우 OBC에서 On/Off 제어를 통해 불필요한 대기 전력 소모를 방지하였다.
3.4.3 데이터 인터페이스
KMSL의 데이터 통신방식은 주로 I2C 통신방식을 사용하고 그 외 UART, USB, Serial 통신방식을 지원한다. 데이터 인터페이스 설계에서 위성 내부 하네스 케이블을 최소화하기 위해 과학 임무 탑재체와 안테나, 태양 전지판을 제외한 위성 시스템 버스 를 구성하고 있는 전자 모듈은 PC104를 활용하여 데이터 인터페이스를 구성하였다.
그림 3.9 데이터 인터페이스
과학 임무용 탑재체의 데이터 인터페이스는 인터페이스 보드에 구성된 커넥터에 의 해 연결되며 특히, USB 통신방식은 과학 임무 탑재체에 포함된 카메라의 통신방식으 로 1:1 통신방식이기 때문에 USB 커넥터가 부족하다면 USB 허브를 사용해야 하고,
위성에서 중요한 요소 중 하나인 전력이 많이 소모될 뿐만 아니라 다른 통신방식과 비 교하였을 때 노이즈가 상대적으로 많이 발생한다. 따라서 보수적인 위성설계에서는 일 반적으로 사용되지 않는 통신방식이다. 하지만 다양한 타입의 전자 기기에 사용되고 있는 통신방식이기 때문에 노이즈를 줄여 데이터 신뢰도를 높이고 적절한 On/Off 제 어를 통해 전력문제를 해결할 수 있다면 차후 초소형위성을 통한 과학 임무 설계 시 더 폭넓은 임무 설계가 가능할 것으로 판단되기 때문에 KMSL 위성의 인터페이스 보 드에 USB Port를 구성하여 실제 궤도에서 성능을 검증하고자 하였다.
3.4.4 통신 인터페이스
발사된 위성에서 얻은 데이터를 지상에서 획득하고, 실제 궤도에서 운용 중인 위성 을 제어하기 위해서는 위성과 지상국 간의 통신이 필수적이다. KMSL 위성의 통신시 스템의 블록도를 그림 3.10에 도시하였다.
그림 3.10 통신 인터페이스
지상국에서 위성으로 데이터를 송신하는 상향링크(Uplink)는 VHF의 145.834MHz의
주파수를 가지며 평균 1,200 bps의 전송속도로 통신하고 AFSK 변조 방식이다. 반대 로, 위성에서 지상으로 데이터를 송신하는 하향링크(Downlink)는 UHF의 437.265MHz 의 주파수로 평균 9,600 bps의 전송속도로 통신하고 BPSK 변조 방식을 가진다. 상향, 하향링크 모두 ISIS 社 Transceiver에서 지원하는 AX.25 프로토콜을 사용하였다.
3.4.5 지상국 인터페이스
지상국 인터페이스는 지상국의 하드웨어 구성을 나타내었다. 지상국은 조선대학교 간호대학 뒤편 공터에 있으며 관제실과 위성 안테나로 구성되어있다. 위성을 트레킹 할 수 있도록 안테나에 로터가 있고, 로터를 제어하기 위해 로터 컨트롤러와 전원 공 급용 Power Supply를 구비 하였다. 또한, LNA를 통해 안테나에서 수신된 신호를 증 폭하여 Transceiver에 전달될 수 있도록 하였다.
그림 3.11 지상국 하드웨어 인터페이스