Ⅰ. 프로젝트 요약
심사를 통해 선정된 메이커들과 단체들은 규격에 맞는 모듈을 설계해 본부로 발송한다.
본부에서는 풍선과 낙하산, 카메라, GPS, 전원 공급을 지원한다. 본부에서는 각 메이커들, 단체들이 제작한 모듈들을 취합해 발사하고, 이를 회수해 각 메이커, 단체들에게 재발송한다. 풍선에는 총 8개의 모듈을 장착하되, 4개의 모듈은 단열상자 속에, 4개의 모듈을 외부에 노출되도록 장착한다.
Ⅱ. 사전 정보
1. PongSat
PongSat은 JP Aerospace가 2002년부터 진행해온 프로젝트이다. 전 세계의 학생들, 그리고 메이커들이 각자 자신들이 만든 탁구공 크기의 인공위성을 본부로 보내면, 본부에서는 이들 PongSat을 기상관측용 풍선에 실어 30km 상공으로 날려 보낸다. 풍선이 터지고, PongSat들이 낙하산에 실려 돌아오면 본부에서는 이 PongSat들을 각각의 학생들에게 돌려보낸다.
사람들이 PongSat에 넣는 것들은 씨앗부터 복잡한 장비까지 다양하다. 특히, 마쉬멜로를 집어넣은 PongSat은 30km 상공에서 부풀어 올라 탁구공에 딱 맞는, 구형의 마쉬멜로가 된다.
현재 이 프로젝트는 학생을 대상으로는 무료로 운영되고 있으며, 발사를 위한 모금을 킥스타터에서 진행하기도 했다.
2. 기상관측용 풍선 판매업체
케이웨더 : 02-360-2200 (http://company.kweather.co.kr)
진양공업 : 031-671-7740 (http://www.jinyangind.com)
GBM Inc. : 02-2681-3692 (http://www.gbm.co.kr)
TSE : 031-916-1503(http://www.totalse.com)
동유실업 : 02-783-2156 (http://www.koreaweather.com)
기타 문의사항 - 기상청: 02-2181-0708
다른 사람들이 기존에 진행한 프로젝트를 참고하니, 기상청에서 무료로 풍선을 제공하기도 하는 것 같다.
Ⅲ. 프로젝트 계획
Project Daedalus: 심사를 통해 선정된 메이커들과 단체들은 규격에 맞는 모듈을 설계해 본부로 발송한다. 본부에서는 풍선과 낙하산, 카메라, GPS, 전원 공급을 지원한다. 본부에서는 각 메이커들, 단체들이 제작한 모듈들을 취합해 발사하고, 이를 회수해 각 메이커, 단체들에게 재발송한다. 풍선에는 총 8개의 모듈을 장착하되, 4개의 모듈은 단열상자 속에, 4개의 모듈을 외부에 노출되도록 장착한다.
1. 예상 설계
ⅰ. 기상관측용 풍선
기상청에서 제공받거나, 위에 나열한 업체로부터 구입한다.
Payload는 모듈 질량의 합에 따라 유연하게 결정한다.
ⅱ. 낙하산
어렵지 않게 제작 가능하다. 풍선과 낙하산, 본체를 연결하는 데에는 군용 Paracord를 사용한다. 50kg 가량의 높은 장력을 견딜 수 있고, 저렴하며, 피복이 따로 있어 내구성이 좋다.
ⅲ. 단열 상자
스티로폼 상자를 이용하거나 스티로폼 상자를 분해한 후 재조립해 사용한다. 외부 기온이 영하 50도까지 떨어지므로 잘 밀봉해야 한다. 카메라 부분에는 스티로폼과 아크릴을 이용해 이중창을 만든다.
단열 상자 속 비는 공간은 에어캡으로 채운다.(대류 방지)
ⅳ. 배터리
낮은 온도에서도 작동하는 RC용 리튬폴리머 전지를 사용한다. Hobbyking에서 구입한다.
배터리는 2셀(7.4V)를 사용하고, 5V로 강압하여 모듈들에 전력을 공급한다.
ⅴ. 핫팩
낮은 온도에 의한 기기의 오작동을 막기 위해 단열 상자 내부에 핫팩을 넣는다.
ⅵ. 안드로이드 단말기
카메라, GPS 추적기, 3축 가속도 센서, 3축 지자기 센서, 온도 측정 센서를 겸한다.
분실 확률이 높고, 깨끗한 화면을 필요로 하므로 플래그쉽 모델, 또는 갤럭시 카메라를 중고로 구입한다.
Icarus 앱(https://www.noisebridge.net/wiki/icarus)을 설치하면 GPS 좌표, 온도, 3축 가속도, 3축 지자기 값을 SD카드에 기록하고, 현재 GPS 좌표를 사전 지정한 전화번호로 SMS로 전송한다. 이를 이용하면 착률한 본체를 추적해 회수할 수 있다.
ⅶ. 모듈
CubeSat의 규격인 100mm*100mm*100mm를 따르고, 150g 이하로 제작해야 한다. 4개의 모듈은 단열상자 내부에, 4개의 모듈은 단열상자 외부에 장착한다. 단열상자 내부에 장착한 모듈은 필요에 따라 단열상자 외부에 센서를 장착할 수 도 있다.
모듈의 임무 예를 들어보자면
내부 모듈 - 방사능 측정, 기압 측정, 전파 통신 중계, 리액션 휠 성능 시험
외부 모듈 - 제작한 장비의 작동 한계 측정, 성층권에 초코파이 보내기, 성층권에 노출된 씨앗의 발아 및 성장 분석, 재료의 저온, 저압 특성 분석(인공위성을 제작하기 전의 재료 시험용으로 사용 가능)
2. 제작 계획
ⅰ. 자금을 조달한다. 스폰서를 모집하고, 각 스폰서의 상표가 적힌 띠를 카메라 시야의 하단에 부착해 광고 효과를 제공한다.
ⅱ. 재료를 구입한다.
ⅲ. 낙하산과 단열 상자를 제작한 뒤, 무게추를 넣고 아파트 옥상에서 떨어뜨려 낙하산의 크기가 적절한지, 단열 상자가 충격을 어느 정도 흡수하는지 시험한다.
ⅳ. 모듈을 취합해 본체를 제작한다.
ⅴ. 풍선과 낙하산, 본체를 연결한다.
3. 발사 및 회수 계획
ⅰ. 대한민국은 편서풍이 부는 지역이므로 풍선이 동쪽으로 이동할 것이다. 평원이 있고 국토의 서쪽에 위치한 전라도가 이상적이다.
ⅱ. 일기예보를 통해 바람이 적고 맑은 날을 선정해 발사 장소로 이동한다.
ⅲ. 풍선에 헬륨을 주입하고 Icarus 앱을 실행한 뒤, 동영상을 촬영하는 상태로 풍선을 띄워 보낸다. 청소년 요금제를 이용하면 문자메시지가 무제한이다.
ⅳ. 풍선을 따라 조금씩 이동하다가 본체의 고도가 급격히 떨어지기 시작하면 본체를 추적하기 시작한다. GPS 값을 이용해 낙하한 본체의 위치를 찾아 회수한다.
ⅴ. 본체 외부에 전화번호와 이를 발견해 연락하는 사람에게는 소정의 금액을 제공한다는 문구를 적어놓는다. 이를 통해 직접 회수하지 못한 경우에 타인을 통해 본체를 회수한다.
Ⅳ. 프로젝트의 의의
우주 풍선을 띄우는 것은 어려운 프로젝트는 아니다. 제작도 어렵지 않고, 프로젝트 전체에서 가장 어려운 작업은 낙하한 본체를 회수하는 것이다. 심지어, 초등학생이 아버지의 도움을 받아 우주 풍선을 띄운 사례도 많다. 하지만 본 프로제트의 의의는 ‘모듈’에 있다. 정해진 규격에 맞추어, 여러 사람들이 각자 수행하고 싶은 임무를 하는 것이다. 이는 현재 화재가 되고 있는 CubeSat에 대한 예행연습이 될 수 있고, 적잖은 돈이 들어 쉽사리 진행할 수 없는 우주풍선 프로젝트에 대한 기회를 여러 사람에게 제공하며, 인터넷을 통해 먼 지역의 사람들도 서로 연결되는 제조 2.0의 장점을 잘 보여준다는 데에 그 의의가 있다.
