변도영전파사용자 회의 2020.08.13

KVN 확장 사업 현황

2020년 전파사용자회의

KVN 확장 사업 개요

❖ 망원경 추가 건설: 20-23년, 직경 21미터, 18-230GHz 관측, ~ 150억 ❖ EKVN용 수신기 / 상관기 개발 (GPU 기반, 5 관측국 x 32Gbps x 2 Pol)

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연세

울산

탐라

신규 망원경

2020년 전파사용자회의

2020년 주요 내용

❖ 망원경 건설

▪ 망원경 건설 부지 선정 및 협약

▪ NFEC 심의

▪ 230GHz 용 안테나 설계 ❖ 다주파수 수신기 고도화

▪ 고정밀 빔 측정 장치 개발 / 준광학계 설계

▪ 150/230GHz 초전도 믹서 칩 설계/제작 ❖ 상관기

▪ 2Gbps x 3 관측국용 GPU 상관기/주변 SW 개발

▪ 8Gbps 시분할 병렬 상관코어 개발

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2020년 전파사용자회의

신규 망원경 부지 선정 조건

❖ 후보 사이트 조사: 2017~19

•기선, 연구 협력

•기상 조건, 시야각

•면적, 기반 시설, 접근성

•보안, 안전

•유지기관 지원

❖ 부지 선정위원회 ▪ 2019.11 ~ 2020.2 ▪ 내부 5 + 외부 5

▪ 1차 회의 (2019.11.8 )

• 5개 후보 부지 조건 검토

• 3개 후보 선정

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5

(영월 별마로 천문대 인근)

(서울대 평창캠퍼스 후보 부지 B)

(영월 봉래산 인근 후보 부지)

(양양 송이랜드 후보 부지)

신규 전파망원경 부지선정위원회 현장 답사2019. 11. 22.

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AB

▪ 별마로천문대 건물 방향 ▪ 방위각 : 225 도 ▪ 고도 가림각 : 약 13도

B 위치에서 별마로 천문대 응시

별마로 천문대에서 바라본 후보지 B

고도 700MC

A

B

C

별마로천문대

영월 봉래산

서울대 평창 캠퍼스 산학협력 부지 (해발 540m)7.5 deg

7 deg 10.2 deg 17 deg17 deg

12.7 deg9.6 deg

19.2 deg

12.2 deg2.3 deg

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

Antenna

민가

7

240m

dec = -8 dec = +3

2020년 전파사용자회의

기상 조건 - 2014-18(5년) 일평균

8

온도

습도

수증기량

풍속

강우량

2014 2019

2020년 전파사용자회의

기상 조건 비교 - 대기 수증기량 (PWV)

❖ 230GHz 관측 가능 일수 100일 이상 ( PWV < 5mm) ▪ Tsys ~ 200-400K (EL = 30-90) for Trx = 50K

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전파망원경 소음 분석 및 대책

❖ 주변 민가에 의한 소음 민원 가능성

❖ KVN울산전파망원경 소음 모델 구성

❖ 예상소음 시뮬레이션

▪ 구동 속도 2 vs 3 deg/s

❖ 소음 측정 실험

▪ 인공 소음 발생

▪ 위치에 따른 소음 측정

❖ 신규 전파망원경의 소음 저감 대책

▪ 구동 속도 2 deg/s

▪ 제음/제진 설비 추가

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2020년 전파사용자회의

부지선정위원회 최종 결과 및 의견 (2020.2.14)

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후보지 순위 의견

평창 1

•서울대 천문학과의 연구 협력 가능성, 인프라, 접근성, 상대적으로 좋은 기선

조건 등이 긍정적

•소음에 대한 민원 우려는 소음 대책으로 큰 문제가 없을 것으로 판단

영월 2•유치 기관의 적극적인 지원 의사, 별마로 천문대와 연계한 홍보 효과 긍정적

•접근성, 산불 등의 재해, 안전 우려에 대한 대책 필요

2020년 전파사용자회의

망원경 부지 선정 및 협의

❖ 2월 : 부지선정위원회 심의를 통해 1순위 부지로 선정

❖ 2월 - 3월: 사업 설명 / 유치 방안 논의

❖ 5월 : 서울대 기획위원회 심의 통과 (평창캠퍼스 산학협력 부지)

❖ 6월 : 평창 캠퍼스내 타 부지 추가 조사 => 산학협력 부지로 최종 결정

❖ 7-8월 : 산학협력부지에 대해 재산관리위원회 심의

▪ 임대료 감면 / 임대 기간 및 계약 기간

❖ ~10월 : 협약 체결 예상

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230GHz 전파망원경 NFEC 심의

❖ 국가연구시설장비진흥센터(NFEC) 심의

▪ 직경 21 미터 , 구경 효율 > 60% @ 100GHz, 30% @ 230GHz

▪ 총 예산 : 87억 (21년: 20억, 22년: 35억, 23년: 32억) ❖ NFEC 심의 통과 (5월)

ㅇ 한국우주전파관측망 활용 천체 연구 관련 본 사업의 목적에 부합함. ㅇ 한국우주전파관측망 중장기 계획 관련 국가전략적 필요성이 인정됨. ㅇ 기 구축 장비와 연계하여 관측 성능 향상(129GHz→ 230GHz) 목적을 위해 추가 구축이 필요한 장비로 중복성 해당 없음.

ㅇ 구축 장비에 대해 국산화 제작을 검토하였으며, 기 구축 장비의 현재 환산금액 및 원가 내역서와의 비교를 통해 가격의 적정성이 확인됨.

ㅇ 전담운영인력을 확보하고 있으며 운영 및 유지보수 계획을 적절히 수립함.

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230GHz 용 안테나 설계

❖ 기존 KVN 안테나 설계 기반

❖ 망원경 도입 비용 ~ 87억

❖ 230GHz 관측을 위한 설계 (HighGain)

▪ 주경면/부경 패널 정밀도 개선 방안/비용

▪ 고도에 따른 변형을 줄이기 위한 구조 변경

▪ 주경면 패널 정렬 정밀도 개선 방안

▪ 열 변형에 의한 효율 저하 방지 대책

▪ 지향 정밀도 개선 방안 (4초 -> 3초 이하)

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중력에 의한 변형 해석

풍압 해석태양에 의한 열 변형 해석

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안테나 경면 오차 개선

❖ 구조 보강을 통한 중력에 의한 변형량 최소화

▪ 변형 오차 55𝛍m -> 48𝛍m @ EL = 25

❖ KVN Photogrammetry를 이용한 모델 검증 계획

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고도에 따른 효율 변화오차 요소 기존 현재 목표

주경 패널 정밀도 65 60 60

부경 정밀도 50 20 20

온도/바람 40 40 30

패널 정렬 65 56 50

기타 23 23 23

총 오차 (@EL=48) 115 98 89

효율 (@230GHz) 0.22 0.31 0.36

(단위: 𝛍m)

구조 보강 (X 자 형태, 앞뒤 16개소)

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EKVN 수신기

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주파수 (GHz)

잡음 온도 (K)

동시관측 방식

18-26 < 40 O HEMT35-50 < 50 O HEMT85-116 < 100 O HEMT125-174 < 80 O SIS211-275 < 80 O SIS

6-9 < 40 X HEMTEKVN 수신기 배치도

EKVN 수신기 예상 성능

KVN 4채널 수신기

2020년 전파사용자회의

주요 일정

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구 분

내 용

2020 2021 2022 2023

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

부지 선정NFEC 심의

안테나 기초설계

안테나 계약

안테나 상세설계

부지 정비 &기초대 설치

관측동 건설

구조물 제작

구조물 조립,설치

안테나 성능검증

수신기 설치

VLBI 시스템 설치

VLBI 시험 관측

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감사합니다.