파일럿 규모 열 진공 체임버 설계 및 제작 = Design and Manufacture of Pilot Scale Thermal Vacuum Chamber

국문 초록 (Abstract)

우주 환경은 고진공 환경과 태양 복사열에 의한 고온 환경 및 극저온이 반복되는 가혹한 환경으로 특징지어지는데, 이러한 환경에서 우주 장비들이 제대로 작동하는지 확인하기 위해서는 우주 환경을 모사할 수 있는 장치가 필요하다. 진공 상태는 극청정 환경을 제공하고, 단열효과, 입자의 장거리 비행 기능, 증발과 승화작용, 안정된 플라스마 유지, 생화학 반응 억제 등 우주 환경과 유사한 환경을 제공해 주기 때문에 기초과학 기술 분야와 반도체 제조나 우주 비행체 제작과 같은 분야에서 응용되고 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 연구원이 제작한 우주 환경 모사 장치 중 파일럿 규모 열 진공 체임버 설계 및 제작 방법이 소개되었다. 세부 연구 내용은 진공 체임버 시스템 설계 및 제작, 차단 덮개 설계 및 제작, 성능시험 등 세 가지 주요 분야를 다루고 있다. 2D 및 3D를 이용하여 상세 도면을 설계하고, 진공 체임버 시스템과 차단 덮개를 기계 가공과 용접을 이용하여 제작되었다. 성능시험은 저진공/고진공 게이지를 활용한 진공도 시험, 온도 센서를 활용한 온도 측정, 헬륨 누설 검사 측정 등으로 이루어졌다. 본 연구에서 설계, 제작한 파일럿 규모 열 진공 체임버는 극한 환경이라 할 수 있는 초고진공 환경과 극저온과 태양 복사열을 재현할 수 있으므로 달 환경에서 이루어지는 성능 검사 시험을 가능하게 하는 장비이다. 가혹한 환경을 구현한 상황에서 탐사 장비의 성능 평가 및 시험 장치가 요구됨에 따라 이 연구에서 제작한 장비로 시험 절차 확립 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The space environment is characterized by a harsh environment in which high vacuum environments, high temperatures caused by solar radiation, and extremely low temperatures are repeated. A device that can simulate the space environment is needed to ensure that space equipment operates properly in these environments. The vacuum state provides an extremely clean environment. It provides an environment similar to the space environment, including insulation effect, long-distance flight function for particles, evaporation and sublimation, maintenance of stable plasma, and inhibition of biochemical reactions, so it is used in basic science and technology fields, semiconductor manufacturing, and space. It is applied in fields such as aircraft production. For this purpose, the design and manufacturing method of a pilot-scale thermal vacuum chamber, one of the space environment simulation devices produced by the researcher, was introduced in this study. The detailed research covers three main areas: vacuum chamber system design and production, barrier cover design and production, and performance testing. Detailed drawings were designed using 2D and 3D, and the vacuum chamber system and isolation cover were fabricated using machining and welding. The performance test consisted of a vacuum level test using a low-vacuum/high-vacuum gauge, temperature measurement using a temperature sensor, and helium leakage test measurement. The pilot-scale thermal vacuum chamber designed and manufactured in this study enables performance inspection tests in the lunar environment. It can reproduce ultra-high vacuum environments, considered extreme environments, extremely low temperatures, and solar radiation heat. Performance evaluation and testing devices for exploration equipment are required when harsh environments are implemented, testing procedures can be established, and reliability can be secured with the equipment produced in this study.