전력시스템 (Electrical Power System)
한 줄 정의: 태양전지판, 배터리, 전력조절장치 등을 통해 위성에 필요한 전력을 생산, 저장, 분배, 관리하는 서브시스템입니다.
쉽게 풀면
위성은 사람이 직접 배터리를 갈아 끼우거나 콘센트에 연결할 수 없기 때문에, 스스로 전기를 만들고 저장하고 필요한 곳에 나눠주는 시스템을 갖춰야 합니다. 전력시스템은 태양전지판으로 전기를 만들고, 배터리에 저장했다가, 태양이 가려지는 그림자 구간에서도 전자장비가 계속 작동할 수 있도록 전기를 공급하는 역할을 합니다. 집의 발전기와 배전반, 배터리 저장장치를 합쳐놓은 것과 비슷한 개념입니다.
왜 중요한가
전력이 끊기면 위성의 모든 서브시스템이 동시에 멈추기 때문에, 전력시스템은 위성 전체의 생존을 좌우하는 가장 근본적인 서브시스템으로 취급됩니다. 그래서 위성 설계 논문에서는 전력 생산량, 저장 용량, 소비 균형을 다루는 전력 예산 분석이 자주 등장합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"전력시스템은 태양전지판, 배터리, 전력조절 및 분배장치(PCDU)로 구성되었다."
전력시스템을 이루는 주요 구성 요소를 나열한 문장입니다.
"일식 구간에서도 전력시스템이 임무 부하를 안정적으로 공급할 수 있음을 시뮬레이션으로 확인하였다."
태양이 가려지는 구간에서도 전력 공급이 유지되는지 검증한 사례입니다.
조금 더 깊게 보면
전력시스템은 크게 전력 생산(태양전지판), 전력 저장(배터리), 전력 조절 및 분배(PCDU 또는 EPS 보드), 전력 관리 소프트웨어로 구성됩니다. 궤도 특성상 발생하는 태양광 유무의 변화(일조 구간과 일식 구간)에 맞춰 발전량과 배터리 충방전을 조절하는 것이 설계의 핵심입니다.
주의할 점
전력시스템 설계는 위성 수명 동안의 태양전지 성능 저하와 배터리 열화를 함께 고려해야 하며, 초기 성능만을 기준으로 판단하면 임무 후반부에 전력 부족이 발생할 수 있습니다.