광학 적외선 망원경의 구경이 지속적으로 커지는 요구에 맞추어 구동 전력을 줄이기 위해 망원경 주경실 트러스에 탄소 섬유 복합 재료를 적용한 경량화 설계를 진행했다. 망원경 주경실 탄소 섬유 복합 재료 트러스 유닛의 적층을 최적화하였으며, 진화 알고리즘을 이용해 최적의 적층 방안을 선택했다. 망원경 주경실 트러스 유닛을 모델링하고 민감도 분석 및 진화 알고리즘을 통해 최적의 적층 방안을 선정했으며, 비교를 위해 3가지 전형적인 적층 방안도 설계했다. 트러스 봉 유닛에 대해 정역학 분석 및 하중 실험을 수행하였으며, 트러스 봉으로 조립된 6봉 삼각뿔 유닛에 대해 모드 해석 및 진동 시험을 진행했다. 유한 요소 해석과 실험 결과 비교를 통해 최적 적층 방안은 [±45°/90°/0°/90°/0°]s임을 확인했다. 유한 요소 해석 결과에 따르면 해당 방안의 트러스 봉 유닛 등가 축방향 강성은 8.306×10^6 N/m이며, 실험 값은 7.463×10^6 N/m이다; 유한 요소 해석으로 얻은 등가 반경방향 강성은 3,968.3 N/m이며, 실험 값은 3,344.5 N/m이다. 해당 방안 6봉 삼각뿔 유닛의 모드 해석 결과 1차 주파수는 93.699 Hz이며, 진동 시험에서 측정한 1차 주파수는 84.683 Hz이다. 복합 재료 트러스 봉의 질량은 동등 크기의 강재 봉에 비해 77.6% 경량화되었으며, 정역학적 성능과 동역학적 성능 모두 동등 질량의 강재 봉보다 우수하다. 최적 적층 방안의 유한 요소 해석 결과 및 실험 결과는 해당 방안의 정역학 및 동역학 성능이 다른 방안보다 우수함을 보여 준다.

광학 망원경; 주경실 트러스 유닛; 탄소 섬유 복합 재료; 진화 알고리즘; 최적 설계