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우주용 복합재료의 열팽창에 의한 변형 정밀 측정 = Precise measurement of thermal expansion of composite materials for space applications
서명 / 저자 우주용 복합재료의 열팽창에 의한 변형 정밀 측정 = Precise measurement of thermal expansion of composite materials for space applications / 이동훈.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2010].
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It is important to maintain the stringent dimensional stability of space telescope structures for the acquisition of high quality images. Recently, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) composite materials are widely used as the metering rods of opto-mechanical structures due to their high specific strength, specific stiffness, and thermal stability. In spite of these advantages of the composite materials, they may experience unexpected dimensional change that may cause the defocusing of space telescope due to the temperature variation or the moisture desorption. So, thermal expansion should be considered to prevent the degradation of dimensional stability of space structures. However, there have been few precise CTE (Coefficient of Thermal Expansion) data for composite structures to be used in space structural design in Korea. This study developed a precise CTE measurement system. This system consists of a vacuum chamber, and a DMI (Displacement Measuring Interferometer). DMI was setup in the vacuum chamber that could maintain the high vacuum (below 10-5 torr) to simulate the space environment. The DMI system, which consists of a heterodyne HeNe stabilized dual frequency laser and an interferometer that has 10ppb levels measuring uncertainty, can obtain the displacement of specimen by measuring the phase change of wavelength of laser beam. The CTE of composites such as M55J/Cyanate, T300/Cyanate, which will be used in the metering structures of the space telescopes, were precisely measured.

고해상도 위성 영상을 얻기 위해서는 광학탑재체를 지지하는 광기계 구조물의 엄밀한 치수안정성을 유지하는 것이 중요하다. 최근 CFRP 복합재료는 우수한 비강성, 비강도 특성 때문에 광기계 구조물의 미터링 로드로 널리 사용되고 있다. 이러한 복합재료의 장점에도 불구하고 복합재료 구조물은 우주 환경에 노출되었을 때 온도 변화 및 수분 방출에 의한 치수 변형이 유발될 수 있다. 따라서 광기계 구조물의 치수불안정성을 막기 위해 열팽창을 고려해야 한다. 그러나 국내의 경우 광기계 구조물 설계시 사용될 복합재료의 열팽창계수에 대한 데이터가 부족한 상황이다. 본 연구에서는 정밀 열팽창계수를 측정할 수 있는 시스템을 구축하였다. 본 시스템은 진공챔버, 변위측정간섭계(DMI)로 구성된다. 변위측정간섭계는 온도변화 및 고진공인 우주환경을 모사할 수 있는 진공챔버에 설치하였다. 변위측정간섭계는 헤테로다인 HeNe 이종 모드 레이저와 10ppb수준의 측정 불확도를 가지는 간섭계를 사용하다. 변위측정간섭계는 레이저 빛의 위상 차를 이용하여 변위를 측정하기 때문에 시편의 미세 변형의 측정이 가능하다. 본 연구를 통해 구축된 시스템을 이용하여 광기계구조물에 사용되는 복합재료인 M55J/Cyanate, T300/Cyanate 의 열팽창계수를 정밀하게 측정하였다.

서지기타정보

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청구기호 {MAE 10017
형태사항 vii, 78 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Dong-Hun Lee
지도교수의 한글표기 : 한재흥
지도교수의 영문표기 : Jae-Hung Han
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 항공우주공학전공,
서지주기 참고문헌: p. 71-74
주제 정밀 측정
치수안정성
열팽창
복합재료
우주환경
precise measurement
dimensional stability
thermal expansion
composite material
space environment
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