인공위성도 이야~~

우주로 올라가는 모든 인공구조물은 시험을 봅니다. 인공위성도 힘든 시험을 통과해야 우주에 올라갈 수 있습니다.대학에 입학할 자격이 있는지, 대학에 가면 제대로 공부하는 수준이 되는지 보려고 받은 수학 능력 시험처럼 위성도 우주에 올라갈 자격이 있는지 우주로 올라가면 제대로 작동할 수 있는지를 확인하기 위해서 다양한 시험을 봐야 할 것이다. 단 한 나이 6개월에서 2년에 가까운 때 로이 소요 됩니다.인공위성은 어떤 시험을 통과해야 우주로 향할 수 있을까요?

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자동차는 신모델 출시 전에 수많은 테스트를 거칩니다. 안전과 성능이 생명이기 때문입니다. 수많은 성능시험과 안전시험을 거쳐 정식으로 출시한 후에도 문제가 발생하면 리콜도 이루어집니다.그러나, 인공위성이나 발사체 등 우주에서 운용되는 모든 구조체도, 우주에 오르기 전에 수많은 시험을 봅니다. 그러나, 실제의 운용 환경인 우주와 같은 환경에서 테스트하기에는 한계가 있습니다. 한번 우주에 올라타는 리콜도 불가능합니다. 우주정거장이나 대형망원경 등 하나부를 제외하고는 사람을 보내 수리할 수도 없습니다.그리고 지상에서 더 완벽한 시험과정을 거칩니다. 인공위성의 경우, 총조립 후 본격적인 시험에 들어가는데 부품 단계부터 조립과 시험이 동시에 이루어지기도 합니다. 그 기간은 어떻게 한 나이 6개월에서 2년 정도 소요됩니다.인공위성을 우주로 쏘아 올리기 전에 시행하는 시험을 통칭해 "위성환경시험"이라고 부릅니다.위성환경시험은 발사시에 위성에 가해지는 충격을 시험하는 발사환경시험(Launch Environment Test), 지구궤도에서 이중안개를 수행할 때 위성이 감내해야 하는 극한환경에서의 상태를 시험하는 궤도환경시험(Orbit Environment Test), 상시 인공위성이 주고받는 전자파 영향을 시험하는 전자파 시험(EMC Test)으로 크게 구분할 수 있습니다.이와 별도로 인공위성이 기계적으로 잘 조립되어 이상 없이 작동하는지 확인하는 정렬시험(Alignment Measurement), 지구궤도에 안착한 인공위성의 태양전지판이나 안테나가 잘 열리는지 점검하는 전개시험(Deployment Test) 등이 주요 위성환경시험 전후, 혹은 중간에 이루어집니다.우선 인공 위성을 조립하면 가장 제1에 먼저 수행하는 시험은 정렬 시험(Alignment Measurement)입니다. 문자의 소재로 위성의 각종 부품과 센서, 박스 등 구성품이 기계적으로 잘 장착·정렬되어 있는지를 점검하는 단계입니다.위성의 가장 큰 이담은 지구 궤도를 돌면서 영상정보를 확보하는 것인데, 예를 들어 서울 어느 지점을 찍을 때 카메라가 그 지점을 정확히 바라보는 것이 가장 중요합니다. 이러한 역할을 하는 별센서나 태양센서를 위성에 장착하는데, 정렬이 잘못되었다면 서울이 아닌 엉뚱한 곳을 찍게 될 것입니다. 이와 같이 위성을 우주로 발사되기 전에 지상에서 위성이 제대로 조립되었는지, 각종 센서와 장치는 제대로 작동하는지를 테스트하는 단계가 바로 정렬시험입니다.

인공위성이 기계적·전기적으로 잘 조립되어 있는지 확인이, 마지막으로는 본격적으로 발사 환경 시험(Launch Environment Test)에 들어갑니다. "발사환경은 위성발사체의 로켓연소로 발생하는 진동과 소리, 궤도에 진입하여 발사체와 분리되는 과정에서 받는 충격 등으로 구분할 수 있습니다.발사환경시험에서는 진동시험(Vibration Test)과 음향시험(Acoustic Test), 충격시험(Shock Test) 등이 진행됩니다. 로켓 연소의 힘으로 땅에서 상승할 때 발사체에는 매우 큰 진동이 발생한다. 이때 인공위성 구조체에는 문재가 없는지, 전장박스를 연결한 자신의 일이 풀리지 않는지 등을 점검하는 단계가 진동시험이다.

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sound향 시험도 중요할 것이다. 로켓이 연소할 때 매우 큰 압력이 발발하는데 압력이 sound파 형태로 발사체의 상단을 치게 됩니다. 로켓이 발사될 때의 sound는 일 50dB에 이른다. 이때 인공위성을 보호하고 있는 페이로드 페어링은 마치 큰 종과 같습니다. 종을 울리는데 종 안에 들어가면 어떤 일이 일어날까요? 상상하기도 싫지? 페이로드 페어링도 마찬가지다. 매우 어려운 sound를 견디지 못하면 인공위성은 치명적인 손상을 입을 수 있습니다. 이 sound를 어느 정도 와인 잘 견디는지 측정하는 시험이 sound향 시험이다.

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충격시험은 발사체에서 페이로드페어링이 분리되는 순간, 그렇게 해서 발사체 각 단이 분리될 때 발발하는 충격에 대비한 시험입니다. "페이로드 페어링은 로켓이 발사할 때 생기는 소리와 공기층과 부딪쳐 발발하는 열로부터 인공위성을 보호하기 위한 일종의 보호 커버입니다. 로켓이 대기권을 칭크오 나쁜 힘든 고도 한 70km~200km사이에 도달하면 유료 하중 페어링이 분리되는데요.체결 프레임이 분리되어 위성에 충격을 주게 됩니다. 여러 단으로 이루어진 발사체의 각 단이 분리될 때도 위성에 충격을 주게 됩니다. 충격시험은 이러한 충격에 위성이 안전한지를 테스트하는 과정입니다.다음 단계는 궤도환경 시험입니다. "열진공시험(Thermal Vacuum Test)"이라고 불릴 거예요. "궤도에 안착한 인공위성은 극한의 우주환경을 견뎌야 합니다. 진공시험에서는 우주와 가장 크게 비슷한 환경을 만들어 진공과 고온, 극저온 상태에서 인공위성이 어느 정도 나쁘지 않고 잘 견디는지 확인하게 됩니다.이 단계에서는 보통의 우주 환경 모사 장치라고도 불리는 욜징콤챠은바ー 내부에 조립이 완료된 인공 위성을 넣어 가장 먼저 일 0억분의 일키아프 이하의 고 진공 상태를 만들어 줍니다. 그 다음 욜징콤챠은바ー 내부의 휴식 우드라 불리는 얇은 판자 속에 액체 질소를 주입하고 챔버 내부 기류 온도를 영하 한 85도까지 낮추는 가장 큰 우주와 유사한 환경을 만들어 줍니다. 이러한 환경 속에서 챔버 외부로 연결된 전자지 지원 장비와 위성을 연결하여 위성이 정상적으로 동작하는지 연구하게 됩니다.욜징콤 시험은 짧게는 3주일, 길게는 한달 이상 계속됩니다. 이때 시험을 실시하는 연구진과 기술진은 낮과 밤도 없고 주말·휴일도 관계 없이 3교대로 근무하고 24시간 시험을 수행하게 됩니다.

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인공위성 뿐만이 아니라, 발사체도 발사 환경 시험, 궤도 환경 시험, 전자파 시험등을 거치고 있습니다. 인공위성이나 발사체처럼 높은 신뢰성을 요구하는 우주시스템의 총조립과 시험은 우주시험동에서 이루어지는데요. 시험 과정도 조립만큼이나 고도의 집중력과 인내력이 반드시 생길 것이다. 정렬, 진동, 음향, 열진공, 전자파, 전개시험 등 어떠한 단계도 쉽지 않고 대강령이나 "대강"은 절대 통용되지 않습니다.여러 시험 중 진동 시험에서 가장 경계하는 상황은 '공진'의 발생입니다. 물체는 고유의 진동과 진동수가 있습니다. 특정 진동수를 가진 물체가 같은 진동수의 힘이 외부에서 가해질 때 진폭이 커지고 에너지가 증가하는 현상이 즉시 공진합니다. "소프라노 가수가 꾸준한 고함을 지르면, 유리잔을 깨는 것과 대동소이한 상황입니다. 진동에 의해 공진이 발생하면 위성이나 발사체가 파손될 수도 있습니다. 그렇게 해서 인위적으로 진동을 만들어 시험할 때는 진동에 의한 사고가 없는지 계속 지켜봐야 한다.

인공위성은 발사체에 실려 목표 궤도에 도달한 후 분리해서 입니다. 업무를 수행하는 것이다. 인공위성은 수많은 부속과 배선, 장치, 소프트웨어를 비롯해 광학카메라와 같은 최애초단 탑재체로 구성되어 있습니다. 이런 위성이 정상적으로 작동합니다.무를 수행시키는 것이 인공위성 개발의 최종 목표입니다. 정상작동을 위해서는 단계별로 인공위성으로 발발할 수 있는 귀추를 미리 모사하여 철저히 검증하는 것이 무엇보다 중요할 것이다.

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그리고 위성시험 기술수준은 우주개발 경험에 나쁘지 않은 역사와 정비례합니다. 아무리 값비싼 시험장비가 있더라도 시험과정에서 도출하는 수많은 데이터를 보고 어디에 어떤 이상이 있는지를 발견하는 것은 오랜 경험과 노하우가 축적되어야만 가능합니다. 한국 항공 우주 연구원 우주 시험동이 만들어진 것은 이 1996년. 이 20년 동안 인공 위성 개발 등의 과정을 거치면서 우주 환경 시험 수준도 그만큼 높 슴니다.게다가 우리는 다목적 실용 위성 아리랑 1호부터 최근 개발 중인 정지 궤도 복합 위성 천리안 2호까지 전체 다른 위성을 개발하 슴니다. 조립과 시험을 할 때마다 매번 소곤거리는 것과 같았습니다. 그만큼 어려웠지만 다양한 경험과 노하우를 축적할 수 있었습니다.'100%완벽한 시험'는 불가능합니다. 그러나 리콜도 수리도 불가능한 우주개발에서 실패와 실수를 줄일 수 있는 유일한 방법은 영토에서 최대한 완벽한 시험을 하는 것뿐"

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