Design of High-precision CTE measurement System for the Structural Materials in Space Applications

우주용 구조물에 사용되는 재료는 치수 안정성을 위해서 열팽창계수를 최소화하도록 설계, 제작되어야 한다. 이를 위하여 우주용 재료 시편의 정밀한 열팽창계수를 측정하여, 그 재료의 열 특성에 대한 정확한 데이터를 확보할 필요가 있다. 그리고 시편뿐만 아니라 실제 사용될 구조물의 열 변형을 우주 환경에서 직접 측정할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 고진공에서 정밀한 변위 측정을 위하여 변위 측정 간섭계와 항우연의 보조 챔버를 활용한 열팽창계수 측정 시스템을 설계하였다. 또한 본 측정 시스템은 길이 500mm 정도의 긴 구조물의 열 변형 Structures being used in space environment, should be designed to have minimum CTE(coefficient of thermal expansion) for the dimensional stability. Accurate CTE data of the materials are required to design the space structures consisting of various materials. There are uncertainties in the characteristics of materials even though the same manufacturing processes are applied. Therefore, it is needed to measure the thermal deformation of not only the material specimen but also substructures in simulated space environment, such as high vacuum condition. In this research, therefore, precise CTE measurement system using displacement measuring interferometer and vacuum chamber has been designed with uncertainty analysis of the measurements. This system can be used to measure the CTE of the specimen or thermal expansion of the substructure with varying size up to 50cm in length. To measure the low CTE material, overall uncertainty of this system is expected under 0.01ppm/K.