인공위성마다 충전때때로이 같지 않다?

디지털 유목민 가로되 빼고 가끔 채우면 또 즐겁지 않을까."김 1번 배터리 꽉꽉 꽉꽉 채우고 나왔나요? 식사는 안 해도 스마트폰 배터리 용량만큼은 포기할 수 없습니다. 우주의 무바 1기기, 인공 위성도 매 1장 1충전·방전에 촉각을 곤도우세, 베네수엘라의 한 것 같습니다. 그런데 인공위성에 따라 충전 시간이 다르다는 것을 알고 계십니까?

인공위성도 스마트폰, 자동차, 카메라와 다르지 않습니다. 전자장비를 탑재한다는 점에서 줄거리입니다. 대부분의 전자 소자인 장치를 탑재하기 때문에 전력을 제공받아야 한다는 점도 마찬가지입니다. 그래서 다 배터리가 들어가요. 배터리에 모아 둔 전력을 작동시킬 때 소비합니다. 실제로 인공 위성은 스마트폰과 같은 리튬 이온 배터리를 탑재하는 것입니다만. 물론 크기는 훨씬 큽니다. 라면박스의 부피에 셀이 8개 정도 들어갑니다. 충전·방전 원리도 같다고 생각하면 됩니다.

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그럼 인공위성은 언제 전력이 필요할까요? 하나의 단 궤도에 올라 나쁘지 않으면 궤도 속도로 돌기 때문에 궤도를 도는 데 사용하는 것은 아닐 텐데요. 자동차도 연료로 움직이지만 시동을 걸고 회전하고 정지하는 모든 움직임에는 전자 제어 장치가 사용됩니다. 위성에서는 이 1개를 반작용 휠이 듭니다. 인공위성이 항상 지구 쪽을 바라보도록 자세를 바꿔야 합니다. 5개의 바퀴를 한개 마을에 수십번씩 돌리려면 전력 소모가 많지요. 이걸 한시도 쉬지 않고 돌려요.위성 속의 컴퓨터는 어때요? 한 나이 365개 24가끔 풀 카동뎁니다. 지구 관측 위성이 나쁘지 않기 때문에 기상 관측 위성은 촬영도 끊임없이 실시하고 있지요. 카메라 전장품에도 전력이 필요합니다. 태양전지판도 계속 태양쪽을 쳐다보려면 가끔 회전을 하는데요. 이때도 전력장치를 사용합니다. 각종 전장품이 계속 하나를 하다 보면 과열될 겁니다. 열제어를 하는 히트 파이프도 파워는 항상 ON. 게다가 안전도 모두 최소한 전력은 살려두다니 배터리가 인공위성의 생명줄을 쥐고 있는 것과 같습니다.​

이렇게 많은 전력이 어디서 나오는지 잘 아시잖아요. 인공위성의 본체 옆에 날개처럼 붙어 있는 태양전지판입니다. 태양광을 전력으로 바꿔서 사용합니다. 인공위성도 일종의 재생에너지를 사용하는 전자기기 サム입니다. 대기권이 없는 우주에서는 태양열을 직접 받을 수 있어 바닥의 태양열 발전보다 에너지 효율도 좋습니다.

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실제로 재생 가능 에덱지에는 실과 바지처럼 에덱지를 저장하는 시스템이 필수적이다. 풍력터빈은 바람이 불 때만, 태양광 시스템은 해가 비칠 때만 발전이 가능합니다. 네, 택지를 저장해 두고 사용하지 않으면 문제가 발생할 수 있습니다만. 발전 출력이 불편하다고 전력 품질이 떨어지고 거의 매일 1개 결정된 전압 공급이 어렵겠죠. 가동중단이 나쁘지 않고, 기기마을에 연결될 가능성이 있습니다. 그 때문에, 잉여 전력의 보존은 확실히 필요할 것이다. 인공위성은 태양광을 받을 때 배터리에 충분히 충전해 놓고 태양이 숨어 영토방전하는 방식입니다.이 충방전 횟수가 인공위성에 따라 달라집니다. 높은 궤도를 돌 것인가, 아침에는 궤도를 돌 것인가에 따라 다릅니다. 저궤도에서는 위성의 속도가 정지 궤도보다 2배 이상 빠릅니다. 저궤도를 도는 우리 아리랑 위성은 초속 7.5킬로미터의 속도로 하루에 15번 정도 지구를 도는 것입니다. 돌아가면서 태양에 숨었다가 다시 보기를 반복할 것이다. 이 횟수가 바로 충전주기입니다. 100분 정도로 지구를 한바퀴라는 계산이 나쁘지 않아서 옵니다. 이중 아침의 영역이 64분, 밤 영역은 36분임. 충전·방전을 하루에 15회 반복하는 거에요.

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높은 궤도로 지구의 자전 속도로 돌고 있는 정지궤도 위성은 어떨까요. 저 궤도위성처럼 밤과 아침이 있냐고요? 태양이 1억 5천만킬로 정도 떨어지고 있기 때문에 대부분 태양을 바라볼 수 있슴니다. 저궤도 위성도 비슷한 것 같지만 이상합니다. 저궤도는 지구에서 불과 600~800㎞ 떨어진 지점이에요. 태양과의 거리와 비교하면 지구에 붙어 있는 것과 같습니다. 지구 끝에 숨었을 때는 밤이 될 수밖에 없는데요. 정지 궤도 위성은 지금보다 훨씬 높은 3만 6000㎞고도에 있기 때문에 태양광을 뽑을 받슴니다. 아파트도 고층일수록 하나 조량이 높은 것과 같은 이치입니다.

저궤도 위성은 스마트폰처럼 충전·방전을 반복하고, 정지궤도 위성은 종속과 충전기를 끼우는 것과 같은데요. 충전 걱정 등은 없을 것 같은 정지궤도 위성도 태양에 가려질 때가 있습니다. 1년에 2번만 춘분, 추분 점입니다. 지구와 함께 돌고 있는 정지궤도 위성은 지구의 공전 위치에 따라 태양광을 받는 각도도 조금씩 달라집니다. 춘분, 추분 점에서는 지구의 자전축 기울기(황도 경사)이 0도로 되어 낮과 밤의 길이가 같습니다. 이때 태양 뒤에 있으면 지구의 그림자에 의해 완전히 가려집니다. 이렇게 차단되는 시간이 수십초에서 최대 72분까지입니다. 우리 연구진은 정지 궤도에 오른 것 천리안 2A호에 대해서"올해 3월 21개 춘분점 때는 거짓 없이 거의 태양에 노출이 됐다. 공백은 몇 십 초 정도였다고 전합니다. 항상 충전 중인 정지궤도 위성 배터리도 이 때는 방전되는 겁니다.

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춘분, 추분점 외에도 달로 인해 태양이 차단되는 경우가 종종 있는데요. 해-달-정지궤도위성-지구가하나직선상에놓을까때입니다. 이 시각은 최대 한개 50분 정도 됩니다. 정지 궤도 위성은 평소처럼 배터리를 빵빵하게 충전해 두기 때문에 이 정도면 쉽게 버틸 수 있습니다. 게다가 인공위성은 현명하게도 충전·방전에 맡길 수 있습니다. 태양전지판에서 오는 전압이 낮기 때문에 지상 '배터리 전압을 사용하도록' 프로그래밍되어 있습니다. 충전도 하나, 정전압 이상이 들어갈 때만 시작합니다.인공위성도 스마트폰처럼 충전·방전 횟수로 배터리 수명이 결정됩니다. 저궤도 위성의 댐이 3년이면 365개×하나 5회×3년=하나만 8000회로 제한됩니다. 정지궤도위성은 잔여용량을 모니터링하는 방식으로 배터리의 수명을 관리합니다. 배터리를 교체할 수 없는 인공위성은 역시 스마트폰보다 배터리 관리를 철저히 해야 합니다.기획/제작:항공우주Editor오요한자문/감수:정지궤도복합위성사업단 용기력 박사