Multi-Layer Insulation for Satellite

인공위성 단열재를 제작하기 위해서는 각 업무에 맞는 자격 인증서가 있어야 합니다. 자격 인증서는 2가지 방식으로 취득할 수 있습니다. 하나는 위성 프로그램마다 자격 인증서를 받는 방법으로 자격 인증서를 줄 수 있는 강사로부터 교육을 받은 후 강사가 자격 인증서에 서명하여 해당 위성 프로그램에서 설계 또는 제작을 수행하는 방식입니다. 다른 하나는 국제 공인 교육기관을 통해 해당 업무의 자격 인증서를 취득하는 방식입니다. 이 경우 업무에 따라 2년 또는 3년간 자격을 보유하게 되며, 위성 프로그램과 상관없이 설계나 제작을 수행할 수 있습니다.

㈜하이낸드는 이와 같은 자격을 보유하고 있으며, 언제든 위성 프로그램에 참여해 단열재를 제작 및 장착할 수 있는 기술과 인력을 갖추고 있습니다. 최근에는 차세대 소형위성 1호(NEXTSat-1) 프로그램의 OBC FM MLI를 납품했고, 다목적실용위성 6호(KOMPSAT-6) 프로그램에 참여해 DLS STM MLI 설계, 제작, 장착 작업을 수행하고 있습니다.

Composite Multi-Layer Insulation

대기권 밖 인공위성이 위치하는 우주 환경은 여러 의미로 매우 척박합니다. 태양빛이 닿는 곳은 120℃까지 올라가며, 반대편인 그늘진 곳은 -80℃까지 떨어집니다. 강렬한 태양풍도 있으며, 자연적이든 인위적이든 크고 작은 부유물들이 매우 빠른 속도로 부딪히곤 합니다. 이런 환경에서 인공위성은 가지고 있는 동력을 최대한 아끼면서 맡은 임무를 효과적으로 수행해야 합니다. 탑재된 각종 장비는 정상 동작할 수 있는 온도를 유지하며 외부 충격으로부터 보호받아야 하지만, 이를 보호할 장치는 부피가 작고 가벼워야 합니다. 이런 기능을 갖춘 기술의 집약체가 다층박막단열재(MLI : Multi-Layer Insulation)입니다.

우리가 주변에서 흔히 접하는 단열재는 ‘저항형 단열재’입니다. 재료 물성이 갖는 열저항력을 바탕으로 전도에 의한 열전달을 막는 원리입니다. 저항을 이용하는 만큼 두꺼울수록 성능이 좋아집니다. 건축용 단열재로 흔히 접하는 발포 스티로폼, 고온용 단열재의 대표 격인 세라크울이나 글라스매트 등은 이처럼 전도 열전달을 억제하는 저항형 단열재입니다. 좋은 성능을 내기 위해서는 두꺼워질 수밖에 없고, 두꺼워진 만큼 무게도 늘어나는 것이 이들 저항형 단열재가 가진 단점입니다.

㈜하이낸드는 인공위성 단열 기술을 이용해 저항형 단열재가 가진 단점을 해소할 수 있지 않을까 연구했습니다. MLI는 전도 억제 뿐 아니라 복사에 의한 열전달까지 차단하는 기술을 적용한 단열재입니다. 여기에 대류에 의한 열전달까지 효과적으로 억제한다면 저항형 단열재보다 얇고 가벼운 단열재를 구현할 수 있습니다. 이렇게 해서 개발한 것이 복합다층단열재(CMI : Composite Multi-Layer Insulation)입니다.

우주 환경은 대단히 척박하지만, 척박한 환경의 온도 조건은 일정합니다. 반면 각종 산업 분야에서 놓이는 환경은 경우에 따라 다 다릅니다. 영하의 낮은 온도가 있는가 하면 상온 영역에서 일정한 시간 이상 보존해야 하는 경우도 있습니다. 500℃가 넘는 고온 영역도 어렵지 않게 볼 수 있으며, 심하게는 800℃, 1500℃까지도 고려해야 할 경우가 생깁니다. 그리고 우주 환경에는 없는 대류도 존재합니다. MLI 기술을 기초로 하되, CMI는 이들 환경에 맞춰 각각 다른 복합 구성을 통해 최적화된 성능을 발휘하도록 고안되었습니다.