KR101713306B1 - 우주구조물용 가변형 안테나 - Google Patents
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Abstract
표면에 전도층이 형성된 형상기억고분자 복합재(shape memory polymer composites, SMPCs)를 포함하는 안테나부, 일측면이 상기 형상기억고분자 복합재와 길이방향으로 결합되는 지지부 및 상기 형상기억고분자 복합재에 인접하게 형성되고, 상기 형상기억고분자 복합재에 열을 공급하는 가이드부를 포함하며, 상기 안테나부는 상기 형상기억고분자 복합재가 상기 지지부에 권취된 상태로 보관되어 있다가, 공급되는 열에 의해 상기 형상기억고분자 복합재가 상기 지지부에서 권출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나를 제공한다.
본 발명에 따른 우주구조물용 가변형 안테나는, 형상기억고분자 복합재에 열을 공급할 수 있도록 가이드부를 구비하여, 가혹한 환경의 우주공간에서도 상기 형상기억고분자 복합재를 효과적으로 권출하여 전자기파를 효과적으로 송수신할 수 있는 가변형 안테나를 형성시킬 수 있다.
본 발명에 따른 우주구조물용 가변형 안테나는, 형상기억고분자 복합재에 열을 공급할 수 있도록 가이드부를 구비하여, 가혹한 환경의 우주공간에서도 상기 형상기억고분자 복합재를 효과적으로 권출하여 전자기파를 효과적으로 송수신할 수 있는 가변형 안테나를 형성시킬 수 있다.
Description
본 발명은 우주구조물에 활용 가능한 가변형 안테나에 관한 것이다.
우주구조물은 인공위성, 우주 비행선, 우주왕복선 또는 우주정거장 등과 같이 지상에서 발사되는 발사체를 통해 우주 공간으로 도달하여 정해진 임무를 수행하는 구조물을 의미한다.
우주구조물은 발사체에 탑재되는 우주구조물의 무게와 부피가 커질수록 발사 비용이 증가하고 기술적으로 어려워진다는 점이 있어 우주구조물에 사용되는 부품은 무게와 부피를 최소화해야 한다고 알려져있다.
또한, 수리가 거의 불가능한 우주 상황을 고려하여 우주구조물에 사용되는 부품은 우주의 가혹한 환경에도 최대한의 성능과 신뢰성을 가지면서도, 무게와 부피를 최소화할 수 있는 소재로 제조되어야 한다고 알려져 있다.
이에 따라, 종래에는 우주구조물용에 사용되는 부품 가운데 부피가 큰 부품들은 부피를 최소화되면서도, 종래의 부품이 가지는 성능을 나타낼 수 있도록 많은 연구가 진행되고 있다.
일례로, 우주구조물과 지상 관제소의 통신을 가능하게 하는 안테나의 경우, 우주로의 운반 중에는 접혀진 상태로 보관되고, 안테나로서 사용될 때에는 넓게 펼쳐서 사용할 수 있는 접이식 안테나를 우주구조물에 부착하여 안테나로 사용하고 있다.
하지만, 상기와 같은 구조의 안테나는 금속 재질로 형성되어 무게가 많이 나가고, 접혀 있더라도 부피를 많이 차지하며, 안테나의 전개를 위한 부재가 따로 필요하거나, 또는, 안테나 전개를 위한 관절 부분의 강도 확보가 용이하지 않은 문제점이 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 가볍고, 보관 부피가 작으면서도 전개하여 대면적 구조물의 형성이 가능한 우주구조물용 안테나에 관한 기술 내용을 제공하고자 한다.
본 발명은 표면에 전도층이 형성된 형상기억고분자 복합재(shape memory polymer composites, SMPCs)를 포함하는 안테나부, 일측면이 상기 형상기억고분자 복합재와 길이방향으로 결합되는 지지부 및 상기 형상기억고분자 복합재에 인접하게 형성되고, 상기 형상기억고분자 복합재에 열을 공급하는 가이드부를 포함하며, 상기 안테나부는 상기 형상기억고분자 복합재가 상기 지지부에 권취된 상태로 보관되어 있다가, 공급되는 열에 의해 상기 형상기억고분자 복합재가 상기 지지부에서 권출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나를 제공한다.
또한, 상기 전도층은 카본 나노튜브(carbon nanotube), 금(gold), 은(silver), 구리(copper), 니켈(Nickel), 알루미늄(aluminium) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도층은 전류를 공급받아 저항으로 인해 발생되는 열을 상기 형상기억고분자 복합재에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도층은 스프레이 코팅(spary coating), 스크린 프린팅(screen printing) 또는 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부는 양방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부는 상기 형상기억고분자 복합재에 열을 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드부는 상기 형상기억고분자 복합재가 권취된 상태에서 상기 형상기억고분자 복합재의 최외면에 C자 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드부는 발열체를 포함하여 상기 발열체에서 형성되는 열을 상기 형상기억고분자 복합재에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드부는 전류의 유통이 가능한 소재를 포함하여 전류공급에 의한 저항으로 형성되는 열을 상기 형상기억고분자 복합재에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 우주구조물용 가변형 안테나는, 형상기억고분자 복합재에 열을 공급할 수 있도록 가이드부를 구비하여, 가혹한 환경의 우주공간에서도 상기 형상기억고분자 복합재를 효과적으로 권출하여 전자기파를 효과적으로 송수신할 수 있는 가변형 안테나를 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가변형 안테나는 형상기억고분자 복합재의 권출 및 권취가 용이하도록 고정 또는 양방향 회전이 가능한 지지부를 포함하여 가변형 안테나의 보관 부피를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가변형 안테나가 우주구조물의 (a) 내부의 회전 지지부 및 (b) 외부의 고정 또는 회전 지지부에 권취된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가변형 안테나가 지지부에 권취된 모습을 나타낸 상단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변형 안테나가 (a) 관(pipe)형 및 (b) 평면(plane)형으로 전개된 모습을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가변형 안테나에 사용되는 형상기억고분자 복합재의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 지지부가 우주구조물에 (a) 양단이 연결되어 회전하는 형태, (b) 일단이 연결되어 고정된 형태 및 (c) 일단이 연결되어 회전하는 형태의 지지부를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가변형 안테나의 가이드부를 나타낸 (a) 일실시예 및 (b) 또 다른 실시예의 상단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 다이폴(dipole) 형태로 구현한 가변형 안테나를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가변형 안테나가 지지부에 권취된 모습을 나타낸 상단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변형 안테나가 (a) 관(pipe)형 및 (b) 평면(plane)형으로 전개된 모습을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가변형 안테나에 사용되는 형상기억고분자 복합재의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 지지부가 우주구조물에 (a) 양단이 연결되어 회전하는 형태, (b) 일단이 연결되어 고정된 형태 및 (c) 일단이 연결되어 회전하는 형태의 지지부를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가변형 안테나의 가이드부를 나타낸 (a) 일실시예 및 (b) 또 다른 실시예의 상단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 다이폴(dipole) 형태로 구현한 가변형 안테나를 나타낸 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 우주구조물용 가변형 안테나를 상세히 설명한다.
여기서, 첨부된 도면은 본 발명에 따른 내용을 보다 쉽게 제시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명에 따른 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 내용에서 사용한 용어는 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 따른 우주구조물용 가변형 안테나에 관한 기술 내용을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 표면에 전도층(120)이 형성된 형상기억고분자 복합재(shape memory polymer composites, SMPCs, 110)를 포함하는 안테나부(100), 일측면이 상기 형상기억고분자 복합재(110)와 길이방향으로 결합되는 지지부(200) 및 상기 형상기억고분자 복합재(110)에 인접하게 형성되고, 상기 형상기억고분자 복합재(110)에 열을 공급하는 가이드부(300)를 포함하는 우주구조물용 가변형 안테나를 제공한다.
또한, 상기 안테나부(100)는 상기 형상기억고분자 복합재(110)가 상기 지지부(200)에 권취된 상태로 보관되어 있다가, 공급되는 열에 의해 상기 형상기억고분자 복합재(110)가 상기 지지부(200)에서 권출되어 형성될 수 있다.
상기 안테나부(100)는 형상기억고분자 복합재(110)를 포함하여 상기 형상기억고분자 복합재(110)가 상기 지지부(200)에 권취된 상태로 보관되어 있다가, 공급되는 열에 의해 지지부(200)에서 권출되어 가변형 안테나를 형성시킨다.
보다 상세히 설명하면, 상기 안테나부(100)는 도 1(a), 도 1(b) 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 형상기억고분자 복합재(110)의 일측면이 상기 지지부(200)에 결합되어 권취된 상태로 보관되어 있다가, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 형상기억고분자 복합재(110)가 권출되어 안테나부(100)를 형성할 수 있다.
바람직한 일실시예에 따르면, 상기 형상기억 고분자 복합재(110)는 권출시 관(pipe)의 형태로 권출되어 안테나부(100)를 형성할 수 있다(도 3(a)).
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 형상기억 고분자 복합재(110)는 권출시 평면(plane)의 형태로 권출되어 안테나부(100)를 형성할 수 있으며, 형상기억고분자 복합재(110)의 끝단이 지지부(200)와 결합된 상태로 안테나부(100)를 형성하여 우주 공간에서 지상과 우주구조물 간의 정보전달 역할을 수행할 수 있다(도 3(b)).
상기 안테나부(100)는 형상기억고분자 복합재(110)를 포함하며, 상기 형상기억고분자 복합재(110)는 표면에 전도층(120)이 형성되어 전자기파를 송수신하는 역할을 할 수 있다.
도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 상기 안테나부는 형상기억고분자 복합재(110)의 표면에 코팅된 전도층(120)을 포함하며, 상기 코팅된 전도층(120)에 의해 가변형 안테나의 일측에 송수신부와 연결되어 외부로부터 유입되는 전자기파를 효과적으로 수신할 수 있고, 우주구조물에서 생성한 전자기파를 효과적으로 전송할 수 있다.
상기 형상기억고분자 복합재(110)는 형상기억 효과(shape memory effect)를 가진 공지된 다양한 소재를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 우주 공간에서도 충분한 강성 및 특성을 유지하는 형상기억고분자(shape memory polymer)를 소재를 포함한 것일 수 있다.
상기 전도층(120)는 전기전도성이 뛰어난 전도체를 코팅하여 형성시킬 수 있으며, GHz 단위의 고주파수의 전자기파도 효과적으로 송수신할 수 있는 소재를 전도층(120)으로 사용할 수 있다. 이와 같은 소재로 카본 나노튜브(carbon nanotube), 금(gold), 은(silver), 구리(copper), 니켈(Nickel), 알루미늄(aluminium), 그래핀(graphene) 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.
또한, 상기 전도층(120)은 공지된 다양한 방법으로 형성시킬 수 있으며, 나노(nano) 내지 마이크로(micro) 크기의 전도체 분말을 점착성이 있는 용액과 혼합하여 혼합용액을 제조한 후, 상기 혼합용액을 형상기억고분자 복합재(110)에 도포 또는 인쇄하여, 인쇄된 혼합용액을 경화 또는 건조 시켜 형성시키는 방법을 대표적인 예로 들 수 있다.
또한, 상기 전도층(120)은 일측에 전원부와 연결되도록 구성하고, 전류를 공급받아 전도층(120)이 가지고 있는 저항으로 인해 발생되는 열에 의해 형상기억고분자 복합재(110)가 권출 및 권취되는데 더욱 효과적이도록 구성할 수 있다.
상기 전도층(120)의 형성 방법으로 스프레이 코팅(spary coating), 스크린 프린팅(screen printing) 또는 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 등을 대표적인 예로 들 수 있다.
상기한 형상기억고분자 복합재(110)는 충분한 강성을 유지할 수 있는 두께를 가지는 것을 사용하여 상기 안테나부(100)에 충분한 강성을 유지하도록 구성하는 것이 바람직하며, 강성을 더욱 효과적으로 유지할 수 있도록, 형상기억고분자 복합재(110)는 강화재(130)를 더 포함하도록 구성하여 가변형 안테나의 전개 시 외부의 압력에 저항하여 형태를 유지하도록 강성을 부여된 안테나부(100)를 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 형상기억고분자 복합재(110)는 강화재(130)를 포함하며, 강화재(130)의 상단과 하단에 형상기억고분자 복합재(110)를 형성시킨 후, 그 상면과 하면으로 전도체(120)가 코팅되도록 구성하여 우주공간에서도 충분한 강성을 유지하도록 구성할 수 있다(도 4(b)).
강화재(130)는 가변형 안테나에 강성을 부여할 수 있는 공지된 다양한 충전재(filler)를 소재로 사용할 수 있으며 상기 강화재(130)의 소재는 카본 파이버(carbon fiber)를 대표적인 예로 들 수 있다.
상기 형상기억고분자 복합재(110)는 상기 강화재(130)를 분말 형태로 형상기억고분자 복합재(110)에 포함시켜 가변형 안테나를 형성시킬 수 있으며, 또는 강화재(130)를 메쉬(mesh) 형태로 제조한 후, 형상기억고분자 복합재(110)를 함침시켜 형성시키거나, 강화재(130)에 함침시킨 형상기억고분자 복합재(110)를 다층으로 적층하여 형성시킨 것일 수 있다.
나아가, 상기 형상기억고분자 복합재(110)는 제조 방법에 따라 다양한 변형 온도를 가질 수 있으며, 40 내지 120 ℃의 변형 온도를 가지는 것을 사용하되도록 구성하여 권출 및 권취가 용이하여 우주 공간에서 효과적으로 안테나부(100)를 형성하도록 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 안테나는 일측면이 상기 형상기억고분자 복합재(110)와 길이방향으로 고정 결합되는 지지부(200)를 포함한다.
상기 지지부(200)는 도 1(a)에 나타낸 바와 같이 우주구조물의 내부에 삽입된 상태로 양단이 우주구조물의 내부에 고정 결합되도록 구성할 수 있고, 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 일단이 우주구조물의 외부에 고정 결합되도록 구성할 수 있다.
상기 지지부(200)는 우주구조물에 고정된 형태로 결합되어 상기 형상기억고분자 복합재를 지지하는 역할만 수행하도록 구성할 수 있다(도 5(b)).
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 상기 지지부(200)는 별도의 전원부(미도시)와 연결되고, 내부에 공지된 다양한 형태의 양방향 회전이 가능한 모터(미도시)를 포함하도록 구성할 수 있다.
상기한 일실시예와 같이 지지부가 우주구조물에 고정된 형태에서는 우주구조물의 외부로 권출된 안테나부(100)를 회수할 수 없고, 형상기억고분자 복합재(110)가 열에 의한 권출 속도가 다소 낮을 수 있어, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 지지부(200)가 회전이 가능하도록 구성할 수 있다.
이를 위해, 상기 지지부(200)는 우주구조물 내부에 형성되어 양단이 우주구조물의 내부에 결합된 상태에서 동력을 공급받아 양방향 회전이 가능하거나(도 5(a)), 일단이 우주구조물 외부에 결합된 상태에서 동력을 공급받아 양방향 회전이 가능하도록 구성할 수 있다(도 5(c)).
상기와 같이 지지부(200)가 회전가능하게 구성되어 상기와 같은 지지부(200)는 가이드부(300)에 의해 공급되는 열에 의해 형상기억고분자 복합재(110)가 변형 온도 이상으로 가열되고, 상기 형상기억고분자 복합재(110)를 용이하게 권출시켜 안테나부(100)를 형성시키고, 형성된 안테나부(100)의 형상기억고분자 복합재(110)를 권취하여 회수하도록 구성할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 가변형 안테나에서 상기 지지부(200)는 내부에 발열체(미도시)를 추가적으로 포함하도록 구성하여 형상기억고분자 복합재(110)에 열을 공급하여 형상기억고분자 복합재(110)를 권출시키도록 구성할 수 있어, 상기 형상기억고분지 복합재(110)의 전개효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 가변형 안테나는 상기 가이드부(300)가 지지부(200)에 권취된 안테나부(100)의 외측에 구비되어 안테나부(100)를 감싸는 형태로 형성되도록 구성하여 상기 형상기억고분자 복합재(110)가 권출 가능하도록 충분한 열을 단시간에 가하도록 구성하여 상기 형상기억고분자 복합재(110)가 효과적으로 권출되어 관(pipe)형태의 가변형 안테나가 형성되도록 하는 역할을 할 수 있다.
본 발명에서는 상기 가이드부(300)가 상기 형상기억고분자 복합재(110)에 열을 공급할 수 있도록 상기 가이드부(300)를 다양한 형태로 구현할 수 있다.
일례로, 상기 가이드부(300)는 내부 또는 외부에 발열체를 포함하여 발열체에 의해 가열되어 상기 형상기억고분자 복합재(110)에 열을 공급하도록 구성할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 가이드부(300)가 전류의 유통이 가능한 소재를 포함하여 공급되는 전류로 인해 발생하는 저항으로 형성되는 열을 상기 형상기억고분자 복합재(110)에 공급하도록 구성할 수 있으며, 이와 같은 역할을 하는 발열체는 전술한 발열체와 동일하게 구성할 수 있다.
상기 가이드부(300)에 의해 상기 형상기억고분자 복합재(110)에 열이 공급되어 형상기억고분자 복합재(110)의 형태가 열에 의해 변형이 가능한 상태가 되며, 이와 동시에 지지부(200)가 회전하여 상기 형상기억고분자 복합재(110)를 권출시켜 안테나부(100)를 형성시킬 수 있다. 이와 반대로, 권출되어 안테나부(100)를 형성하는 형상기억고분자 복합재(110)는 열이 공급되어 상기 지지부(200)가 권출되는 방향과 반대방향으로 회전함과 동시에 상기 가이드부(300)에 의해 열이 공급되어 열에 의한 변형이 가능한 상태로 유도되고, 이와 같이 변형이 가능한 상태의 형상기억고분자 복합재(110)를 권취하여 상기 안테나부(100)를 우주 구조물 내부로 회수할 수 있다.
이때, 상기 가이드부(300)는 형상기억고분자 복합재(110)의 권출 및 권취를 용이하게 하기 위해 권출 및 권취 시 엉키거나 꼬이지 않도록 상기 형상기억고분자 복합재(110)의 외면을 가이드하여 지지하는 역할을 할 수 있다.
또한, 가이드부(300)는 발열체에서 나오는 열을 안테나부(100)에 전달하도록 열전도도가 높고, 가벼운 소재로 사용하는 것이 바람직하며, 일례로, 마그네슘 합금 소재로 이루어진 것을 가이드부(300)로 사용할 수 있다.
나아가, 가이드부(300)는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 안테나부(100)의 전개 및 회수에 영향을 미치지 않는 다양한 형태로 구성할 수 있다.
일례로, 도 6(a) 및 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 가이드부(300)는 지지체(200)에 권취된 안테나부(100)를 C자 형태로 감싸도록 형성하여 대면적으로 상기 형상기억고분자 복합재(110)를 가열할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 형상기억고분자 복합재(110)가 권취된 상태에서 태양빛에 의해 가열되어 필요치 않은 시기에 전개되는 것을 차단하는 차단막의 역할을 동시에 수행할 수 있다.
상기한 태양빛을 효과적으로 차단할 수 있도록, 가이드부(300)의 외부는 태양빛을 반사하는 소재로 코팅하도록 구성할 수 있으며, 차열도료 또는 단열도료 등의 코팅소재를 코팅할 수 있다.
본 발명에 따른 우주구조물용 가변형 안테나는, 다양한 형태로 가변형 안테나를 형성하도록 구성할 수 있으며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 형상기억고분자 복합재(110)가 단방향으로 전개되는 형태의 모노폴 안테나(monopole antenna)일 수 있고(도 3(a) 및 도 3(b)), 양방향으로 전개되는 다이폴 안테나(dipole antenna)(도 7)의 형상을 이룰 수 있으며, 이에 한정되지 않고 하나 이상의 다양한 형태의 안테나가 형성되도록 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 우주구조물용 가변형 안테나는, 형상기억고분자 복합재(110)에 전도체(120)를 코팅하여 제조된 가변형 안테나와 이를 전개할 수 있도록 가변형 안테나를 구성하는 형상기억고분자 복합재(110)에 가열되어 열을 전달하는 가이드부(300)를 구비하여, 가혹한 환경의 우주공간에서 가열 및 회전을 통해 가변형 안테나를 효과적으로 전개 및 회수할 수 있는 방법을 제공한다.
100 : 안테나부 110 : 형상기억고분자 복합재
120 : 전도층 130 : 강화재
200 : 지지부 300 : 가이드부
120 : 전도층 130 : 강화재
200 : 지지부 300 : 가이드부
Claims (9)
- 표면에 전도층이 형성된 형상기억 고분자 복합재(shape memory polymer composites, SMPCs)를 포함하는 안테나부;
일측면이 상기 형상기억 고분자 복합재와 길이 방향으로 결합되는 지지부; 및
상기 형상기억 고분자 복합재에 인접하게 형성되고 상기 형상기억 고분자 복합재에 열을 공급하는 가이드부를 포함하여 구성되고,
상기 안테나부는,
상기 전도층에 전류가 공급되면 저항에 의해 열이 발생되어 상기 형상기억 고분자 복합재에 공급되도록 구성됨으로써, 상기 전도층 및 가이드부를 통하여 공급되는 열에 의해 상기 형상기억 고분자 복합재가 상기 지지부에 권취된 상태로 보관되어 있다가 상기 지지부에서 권출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나.
- 제 1항에 있어서,
상기 전도층은 카본 나노튜브(carbon nanotube), 금(gold), 은(silver), 구리(copper), 니켈(Nickel), 알루미늄(aluminium) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 전도층은 스프레이 코팅(spary coating), 스크린 프린팅(screen printing) 또는 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나.
- 제 1항에 있어서,
상기 지지부는 양방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나.
- 제 1항에 있어서,
상기 지지부는 상기 형상기억 고분자 복합재에 열을 공급하는 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나.
- 제 1항에 있어서,
상기 가이드부는 상기 형상기억 고분자 복합재가 권취된 상태에서 상기 형상기억 고분자 복합재의 최외면에 C자 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나.
- 제 1항에 있어서,
상기 가이드부는 발열체를 포함하여 상기 발열체에서 형성되는 열을 상기 형상기억 고분자 복합재에 공급하는 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나.
- 제 1항에 있어서,
상기 가이드부는 전류의 유통이 가능한 소재를 포함하여 전류공급에 의한 저항으로 형성되는 열을 상기 형상기억 고분자 복합재에 공급하는 것을 특징으로 하는 우주구조물용 가변형 안테나.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101868768B1 (ko) * | 2018-01-16 | 2018-06-18 | 국방과학연구소 | 안테나 폴딩 장치와 안테나 전개 장치 그리고 그것들을 포함하는 시스템 |
| WO2020171577A1 (ko) * | 2019-02-19 | 2020-08-27 | 한국항공대학교산학협력단 | 형상복원력을 갖는 이중수지 복합부재 및 이를 포함하는 가변 전개형 튜브 |
| US11322851B2 (en) * | 2020-07-07 | 2022-05-03 | Igor Abramov | Shape memory deployable rigid antenna system |
| KR20230029230A (ko) | 2021-08-24 | 2023-03-03 | 한국과학기술원 | 샌드위치 구조의 smpc 굽힘 액추에이터 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6256938B1 (en) | 1987-04-30 | 2001-07-10 | Rolatube Technology Limited | Elongate hollow element |
| JP2008206144A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-09-04 | Japan Agengy For Marine-Earth Science & Technology | 自己変形型空中線装置 |
| US20110204186A1 (en) * | 2006-03-31 | 2011-08-25 | Composite Technology Development, Inc. | Deployable structures having collapsible structural members |
| US8061660B2 (en) | 2006-03-31 | 2011-11-22 | Composite Technology Development, Inc. | Large-scale deployable solar array |
| US8393581B2 (en) | 2006-03-31 | 2013-03-12 | Composite Technology Development, Inc. | Collapsible structures |
| US8863369B2 (en) | 2011-09-13 | 2014-10-21 | Composite Technology Development, Inc. | Slit tube locking longeron |
| US20140326833A1 (en) * | 2010-01-21 | 2014-11-06 | Deployable Space Systems, Inc. | Directionally Controlled Elastically Deployable Roll-Out Array |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6256938B1 (en) | 1987-04-30 | 2001-07-10 | Rolatube Technology Limited | Elongate hollow element |
| US20110204186A1 (en) * | 2006-03-31 | 2011-08-25 | Composite Technology Development, Inc. | Deployable structures having collapsible structural members |
| US8061660B2 (en) | 2006-03-31 | 2011-11-22 | Composite Technology Development, Inc. | Large-scale deployable solar array |
| US8393581B2 (en) | 2006-03-31 | 2013-03-12 | Composite Technology Development, Inc. | Collapsible structures |
| JP2008206144A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-09-04 | Japan Agengy For Marine-Earth Science & Technology | 自己変形型空中線装置 |
| US20140326833A1 (en) * | 2010-01-21 | 2014-11-06 | Deployable Space Systems, Inc. | Directionally Controlled Elastically Deployable Roll-Out Array |
| US8863369B2 (en) | 2011-09-13 | 2014-10-21 | Composite Technology Development, Inc. | Slit tube locking longeron |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101868768B1 (ko) * | 2018-01-16 | 2018-06-18 | 국방과학연구소 | 안테나 폴딩 장치와 안테나 전개 장치 그리고 그것들을 포함하는 시스템 |
| WO2020171577A1 (ko) * | 2019-02-19 | 2020-08-27 | 한국항공대학교산학협력단 | 형상복원력을 갖는 이중수지 복합부재 및 이를 포함하는 가변 전개형 튜브 |
| US11322851B2 (en) * | 2020-07-07 | 2022-05-03 | Igor Abramov | Shape memory deployable rigid antenna system |
| KR20230029230A (ko) | 2021-08-24 | 2023-03-03 | 한국과학기술원 | 샌드위치 구조의 smpc 굽힘 액추에이터 |
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