6가지 전자 트렌드가 항공우주 설계를 형성하고 있습니다

항공우주 산업은 기체 성능과 능력을 향상시킬 수 있는 새로운 기술에 대한 끝없는 갈증을 가지고 있습니다. 더 빠른 속도, 더 가벼운 무게, 더 나은 효율성 및 새로운 기능에 대한 지속적인 욕구는 전자 부품과 항공우주 설계 접근 방식에서 지속적인 기술 발전을 이끌고 있습니다. 

가장 작은 큐브샛부터 가장 큰 항공기에 이르기까지, 최신 부품들은 항공우주를 더 높은 궤도로 이끌고 있습니다. 예를 들어, 질화갈륨 위에 실리콘 카바이드(GaN-on-SiC) 증폭기는 위성 통신을 혁신하고 있으며, 탄소 나노튜브 배선은 항공기 무게를 크게 줄일 것으로 약속하고 있습니다. 양자 센서는 전례 없는 항법 정확도를 제공하며, 신경형 칩은 진정으로 자율적인 지능형 드론을 만들어 가는 데 한 걸음 더 가까워지게 할 것입니다.

오늘날의 항공우주 엔지니어들은 이러한 최첨단 부품을 차세대 항공기 및 우주선에 통합하는 흥미로운 도전에 직면해 있습니다. 고급 항공 전자 장비, 전기 추진 시스템 또는 우주 환경에 견딜 수 있는 컴퓨팅 플랫폼을 작업하는 경우, 다음과 같은 여섯 가지 영향력 있는 추세를 이해하는 것이 발전하는 항공우주 분야에서 당신을 필수적인 인물로 만들 것입니다.

1. 위성 통신을 위한 고급 GaN-on-SiC 전력 증폭기

GaN-on-SiC 증폭기는 위성 통신, 레이더 시스템 및 RF/마이크로파 시스템을 포함한 고성능 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 위성 기반 인터넷 서비스(SpaceX의 Starlink 등) 및 기타 위성 네트워크의 성공은 GaN-on-SiC의 지속적인 성장을 위한 주요 동력으로 예상됩니다. 

이 전력 증폭기는 전통적인 옵션에 비해 더 높은 효율, 더 넓은 대역폭 및 개선된 열 성능을 제공합니다. 설계자들에게 GaN-on-SiC는 더욱 컴팩트하고 강력하며 신뢰할 수 있는 위성 통신 시스템을 만드는 데 필수적인 구성 요소입니다.

Qorvo는 오늘날 RF 솔루션 분야의 선두 주자 중 하나입니다. 회사의 QPA GaN 전력 증폭기는 레이더, 위성 통신 및 방위 시스템을 위해 높은 전력, 효율 및 선형성으로 잘 알려져 있습니다. 

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2. 우주 응용을 위한 방사선 경화 FPGA

방사선 경화 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)는 우주의 극한 조건, 특히 일반 전자 부품이 오작동을 일으키는 높은 수준의 방사선에 노출될 때 견딜 수 있습니다. 최신 제품은 더 높은 논리 밀도와 낮은 전력 소비를 제공하여, 궤도상에서 더 복잡한 처리를 가능하게 합니다.

이러한 장치들은 단일 사건 방해(SEUs) 및 기타 방사선 유발 손상에 저항하도록 설계되었습니다. 배치 후 프로그래밍이 가능하여, 궤도상에서 재구성 및 업데이트를 가능하게 함으로써 우주 기반 컴퓨팅 시스템에 전례 없는 유연성을 제공합니다. 이러한 유연성은 예상치 못한 도전이나 임무 요구 사항의 업데이트에 적응하는 데 매우 가치가 있습니다. 

AMD의 우주 등급 Kintex^™ UltraScale^™ XQR FPGA 제품군은 이 분야에서 두드러집니다. 이 우주 시대 장치들은 최대 446K 로직 셀을 제공하며, 총 방사선량 100 krad(Si)에 대해 검증되어 다양한 우주 응용 프로그램에 적합합니다.

3. 항공 전자 시스템을 위한 고대역폭 광학 인터커넥트

광학 인터커넥트는 점점 전통적인 구리 배선을 항공 전자 시스템에서 대체하고 있습니다. 이러한 변화는 더 높은 데이터 대역폭의 필요성과 전자기 간섭(EMI)을 줄이는 광섬유의 장점에 의해 주도됩니다. 광섬유는 EMI에 면역이기 때문에, 소음이 많은 전자 환경에서 데이터 전송의 신뢰성을 향상시킵니다. 또한 구리에 비해 훨씬 높은 대역폭을 제공하여, 데이터 집약적인 응용 프로그램에 대한 성능을 향상시킵니다. 

실시간 센서 융합은 여러 센서에서 오는 데이터를 실시간으로 결합하고 처리하는 것으로, 광연결의 높은 대역폭과 낮은 지연 시간을 요구합니다. 마찬가지로, 현대의 조종석과 승객 엔터테인먼트 시스템에서 고해상도 디스플레이는 대량의 데이터를 빠르고 신뢰성 있게 전송해야 하므로, 광 인터커넥트는 매력적인 옵션이 됩니다.

TE Connectivity의 VITA 66.5 견고화된 광 백플레인 인터커넥트는 채널당 최대 25 Gbps의 데이터 속도를 지원하며 항공우주 분야에서 주목받고 있습니다. VITA 66.5 표준은 항공우주 응용 분야에서 발견되는 극심한 온도 변화, 기계적 스트레스 및 극한 진동에 견딜 수 있도록 견고화되었음을 보장합니다. 

4. 향상된 항법 및 시간 측정을 위한 양자 센서

양자 센서는 중첩과 얽힘과 같은 양자 현상을 활용하여 전통적인 GPS나 관성 시스템을 훨씬 뛰어난 정밀도로 달성합니다. 예를 들어, 양자 가속도계는 매우 미세한 운동 및 방향 변화를 극도의 정밀도로 감지할 수 있어, 기존 시스템이 실패할 수 있는 심우주 항법을 더욱 신뢰할 수 있게 합니다. 양자 센서는 심우주 탐사의 미래에 필수적인 구성 요소가 될 것으로 보입니다. 

Infleqtion의 ColdquantaLabs 양자 코어 기술 플랫폼은 매우 정밀한 원자 시계와 가속도계를 포함한 다양한 양자 장치의 개발을 지원합니다. 이 플랫폼은 차세대 항법 시스템을 만들기 위해 필요한 필수 도구와 인프라를 제공하여 우주 탐사, 군사 작전 및 고급 항법 시스템에 대한 혁신적인 정확도를 가능하게 합니다.

5. 자율 드론을 위한 뉴로모픽 컴퓨팅 칩

뉴로모픽 컴퓨팅 칩은 인간 뇌의 구조를 모방하도록 설계되었습니다. 이 구조는 뉴로모픽 칩이 정보를 병렬로 처리하고 높은 효율성으로 처리할 수 있게 하여, 드론과 같은 자율 시스템에 특히 유리하게 만듭니다. 이 칩은 패턴 인식, 의사 결정 및 실시간 처리에서 뛰어나며, 이 모든 것은 환경에 동적으로 반응하고 자체적으로 항해해야 하는 드론 및 기타 자율 차량에 있어 필수적입니다.

뉴로모픽 칩은 전통적인 프로세서에 비해 훨씬 적은 전력을 소비하면서 복잡한 계산을 수행합니다. 이는 배터리로 작동하는 드론에게 특히 가치가 있으며, 에너지 효율성은 비행 시간과 자율 기능에 직접적인 영향을 미칩니다. 드론 AI 시스템의 설계자들이 이 새로운 칩을 활용하기 시작함에 따라, 완전히 자율적이고 매우 지능적인 드론을 만드는 잠재력이 점점 더 현실화되고 있습니다.

인텔의 로이히 2 신경모사 칩은 이 기술의 좋은 예입니다. 항공우주 분야를 위해 특별히 설계되지는 않았지만, 로이히 2 칩은 미래의 자율 드론 시스템에 적합한 후보가 될 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 로이히 2와 같은 신경모사 칩은 항공우주 응용 분야에 대한 연구 및 개발이 진행 중이지만, 자율 시스템에 대한 게임 체인저로서의 잠재력은 널리 인식되고 있습니다.

6. 항공기용 초경량 탄소 나노튜브 배선

탄소 나노튜브 배선은 항공기의 무게를 크게 줄여 연료 효율성과 탑재량을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 전기 및 열 전도성도 향상시킵니다. 도전 과제는 무엇일까요? 이 기술은 대부분 개발 단계에 머물러 있습니다. 탄소 나노튜브 배선을 기존 설계 과정에 통합하고 장기적인 신뢰성을 보장하는 것은 여전히 큰 도전입니다.

이 분야의 선구자 중 하나인 Nanocomp Technologies(헌츠만 코퍼레이션의 일부)는 Miralon 탄소 나노튜브 시트와 실을 생산합니다. 이 재료들은 곧 전통적인 구리 배선을 대체하여 최대 70%의 무게 절감을 실현할 수 있습니다.

미래의 하늘을 형성하기 

항공우주 혁신을 주도하는 전자 부품들이 빠르게 진화하고 있으며, 디자이너와 엔지니어에게 흥미로운 기회를 제공하고 있습니다. GaN-on-SiC 증폭기부터 양자 센서에 이르기까지 이러한 발전은 더 가볍고, 더 효율적이며, 더 능력 있는 항공우주 시스템을 가능하게 합니다. 산업이 전기 추진, 자율 비행 및 확장된 우주 탐사로 나아가면서, 이러한 기술을 마스터하는 것이 필수적입니다.

우리 모두는 개인적인 민첩성을 실천하려고 노력해야 하며, 이 새로운 기술에 지속적으로 학습하고 적응해야 합니다. 호기심, 성실함, 그리고 창의성이 성공의 열쇠입니다. 이러한 추세와 이를 가능하게 하는 부품을 받아들임으로써, 항공우주 전문가들은 우리의 미래를 하늘과 그 너머로 형성할 차세대 항공기와 우주선을 창조할 수 있습니다.