접촉전도 (Contact Conductance)
쉽게 풀면
두 개의 금속판을 겹쳐 놓아도 실제로는 표면이 완전히 매끈하지 않아서 미세한 틈이 곳곳에 생깁니다. 열은 진짜로 맞닿은 부분으로만 전달되고, 틈이 있는 부분은 열이 잘 통하지 않습니다. 이 때문에 같은 재질이라도 이어 붙인 두 부품 사이의 경계면은 하나로 된 재질보다 열이 더디게 전달되는데, 이 전달되는 정도를 수치로 나타낸 것이 접촉전도입니다. 볼트로 조이는 힘이 세거나 표면이 매끄러울수록, 그리고 사이에 열을 잘 전달하는 물질을 발라주면 접촉전도가 높아집니다.
왜 중요한가
위성은 수많은 부품이 볼트나 리벳으로 조립되어 있어서, 부품 간 경계면에서의 열 전달 특성을 정확히 알아야 전체 온도 분포를 예측할 수 있습니다. 접촉전도 값을 잘못 가정하면 실제보다 부품이 훨씬 뜨겁거나 차갑게 예측되어 열설계 오류로 이어질 수 있어 열해석 논문에서 중요하게 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
볼트를 얼마나 세게 조였는지, 표면이 얼마나 매끈한지에 따라 열 전달 정도가 달라진다는 것을 실험으로 확인했다는 뜻입니다.
계산에 넣는 접촉전도 값이 실제보다 크면, 열이 실제보다 잘 전달되는 것으로 계산되어 온도 예측이 부정확해진다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
접촉전도는 접촉 압력, 표면 거칠기, 재질의 경도, 그리고 접촉면 사이를 채우는 매질(공기, 진공, 열전도성 그리스 등)에 따라 크게 달라집니다. 우주에서는 공기가 없는 진공 환경이라 지상에서보다 접촉전도가 낮아지는 경향이 있어, 지상 시험 조건과 궤도 조건의 차이를 보정하는 작업이 필요합니다.
주의할 점
접촉전도는 이론적으로 정확히 계산하기 어려워 실험이나 경험식에 크게 의존하는 값이며, 동일한 설계라도 조립 상태에 따라 편차가 클 수 있다는 점에 유의해야 합니다.