과제명(Project Name)

• QB50 SNUSAT-1 개발
• Development of QB50 SNUSAT-1

연구기간

• 2012.9.1. ~ 2015.8.31. (36개월)

수탁기관 및 참여기관

• 한국연구재단

과제 목표

• 벨기에의 von Karman Institute for Fluid Dynamics의 주도하에 진행되고 있는 국제협력프로젝트인 QB50 프로젝트에 참여하여 큐브위성인 SNUSAT-1을 개발하는 것을 목표로 함. QB50은 큐브위성 50개를 동시에 발사하여 아직 잘 알려지지 않은 하부열권을 시간상 그리고 공간상 조사하고 지구 재진입 연구를 수행할 예정이며, 이를 위하여 본 연구팀에서는 20×10×10cm의 크기를 지닌 2U 큐브위성 SNUSAT-1을 2017년 발사예정으로 개발 중임. 본 위성은 하부 열권 관측장비와 더불어 큐브위성 항력계수를 모델링하고 초소형인공위성의 센서 및 구동기 고장검출 알고리즘을 검증하는 임무를 수행할 예정임.

과제 내용

• 최근 관심이 집중 되고 있는 초소형인공위성은 적은 비용과 짧은 개발 기간으로 대학 및 연구소에서 교육 또는 신기술개발에 사용되어 왔으며, 규격화된 초소형인공위성인 큐브위성 다수를 운용하면 중형 또는 그 이상 크기의 인공위성들로는 불가능한 임무까지 수행할 수 있음.
  

• 벨기에의 QB50 프로젝트에 참여하여 2U의 큐브위성 SNUSAT-1호를 설계, 개발, 발사 및 운용을 목표로 함. SNUSAT-1의 임무는 QB50측에서 요구하는 과학임무와 서울대학교에서 자체 개발한 FDIR 알고리즘의 검증, 항력계수 모델링 등이 있음.
  

• 과학임무는 QB50에서 제공하는 FIPEX 센서를 탑재하여 하부열권의 산소원자농도를 측정함. 측정을 위해서 센서가 2도 이내의 정밀도로 속도방향 벡터를 바라보고 있도록 위성의 자세를 제어해야하며, 위성버스에서 FIPEX센서의 데이터를 받아 지상국에서 수신할 수 있어야 함. 이를 위해 Reaction Wheel과 자기토커를 이용하여 자세를 제어하고 모멘텀을 전환할 수 있는 알고리즘의 개발이 진행 중이며 자세제어 시뮬레이터를 구축하여 알고리즘을 검증하였음.
  

• 본 연구팀에서 설정한 자체임무는 FDIR 고장검출 알고리즘을 검증하는 것이며, 이를 위해 4축 Reaction Wheel과 두 개의 IMU를 탑재한 하드웨어 및 소프트웨어 설계가 진행 중임.

• 본 연구팀에서는 위성의 자세 제어와 자세 추정을 위한 제어기 및 항법 알고리즘의 설계를 수행함. 위성의 자세 제어기의 경우 다양한 상황하에서 구동되는 큐브 위성의 특성상 여러 가지 구동모드들로 구성되어 있으며, 상황에 따라 적절한 제어기와 자세 추정 알고리즘이 설계되어야 함.