망원경 자작정보 ~☆+

  • boundary layer의 제거 - 효과적인 망원경의 냉각을 위해
  • 조회 수: 315, 2018-10-17 00:17:46(2018-10-15)


  • 자작 정보란에는 처음 글을 써보는 것 같네요...  



    제가 20인치로 업그레이드를 하고나서 생각보다 망원경 성능이 안 나와서 고민하던 것을 주변에 계시던 분들은 잘 아실 것 입니다 ^^;

    우여곡절 끝에 미러를 제작자에게 다시 보내 리피규어링을 하고 난 뒤 전반적으로는 좋아졌지만 냉각에 걸리는 시간이 너무 긴 문제가 있었습니다.

    미러 제작자도 대구경 단촛점이므로 냉각과 광축에 더 신경 써야 성능이 나올 것이라고 코멘트 했었구요.....

    그래서 효율적인 냉각을 위해 인터넷으로 알아보다가 그동안 잘 몰랐었던 것들을 알게되었고 그 내용을 공유해보고자 합니다.

      


    얼마 전 한승환님의 댓글도 있었지만 미러의 냉각은 미러의 열평형 문제와 미러 주변에서 일어나는 대류문제 두 가지로 나누어 볼 수 있습니다.

    미러의 열평형은 온도에 따라 미러에 수축과 팽창이 일어나서 정밀도에 영향을 미치게 되는 것이며

     실제에 있어서는 열평형에 의한 수축 팽창보다는 대류에 의한 문제가 상에 미치는 영향이 더 큰 것으로 되어있습니다.

      


    그러면 식지 않은 미러에 의한 대류현상이 어떤지 그림으로 보겠습니다.


    Tube.jpg 


    hwaves.jpg

     

    이는 유체역학에서 나오는(공대출신이 아니라 잘 모릅니다 ㅎ) boundary layer 라는 개념으로 공기의 점성에 의해 더운 공기가 덜 식은 미러에 달라붙어서 경계층을 형성하고 그 안에서의 난기류와 더운공기/차가운공기의 굴절률 차이에 의해 상이 제대로 서지 않게 되는 것 이죠

    airlens.gif

     

     

    이렇게 되면 마치 겨울철에 난방 빵빵하게 틀어놓은 아파트 베란다에서 관측하는 것 과 같은 상황일 겁니다. ㅠㅠ


     


    미러의 빠른 냉각을 위해서는 냉각팬을 사용하게 되는데 이것도 불어주는 방식, 빨아내는 방식 옆에서 불어주는 방식등 다양한 방법이 있습니다.



    post-14562-14070966369059.jpg  

     

    이 그림을 보시면 대구경 미러에서는 밑에서 불어주거나 빨아주는 방식만으로는 boundary layer가 효과적으로 제거되지 않음을 알 수 있습니다.

     그래서 추가로 팬을 장착하게 되는데 여기서는  밑과 양 옆에서 불어주는 6번 모델이 가장 효과가 좋을 것이라고 주장하고 있습니다.


     


    image002.jpg  

    밑에서 불어주는 방식으로 boundary layer를 제거하기위해 미러 위/ 아래부분에 배플을 설치하기도 하지만 대구경 미러에서는 역부족일 것 같습니다.


     

    대구경 돕소니안 제작자들 중에는 밑에서 불어주는 방식과 함께 옆에서 불어주는 방식을 같이 쓰는 경우도 있습니다.

    d03ece5bacc38a12.jpg 

    842540-8.jpg

    망원경 홈페이지에 보면 이 경우 항상 효율적인 boundary layer의 제거를 위해라고 광고하고 있는 것을 볼 수 있습니다. 이때 팬 앞쪽에 필터를 달면 미러에 먼지가 붙는 것을 막아줄 수 있다고 합니다.


     

    최근에는 미러의 대구경화 단촛점 화에 맞추어 (사경이 커지므로)front fan을 다는 방식도 쓰이고 있습니다

      suspendfan.jpg

     

    이 경우 boundary layer의 제거와 동시에 직접 미러를 냉각시키는 효과가 있는 장점이 있습니다. 열평형에도 훨씬 빨리 도달함을 알 수 있습니다.

      Graph%203.jpg

     


    남희님도 좋은 방법 같다고 말씀하시고 미러박스에 구멍을 내기도 번거로운 것 같아서 front fan을 한번 테스트 해봤습니다.

    20181015_090829.jpg

     

    90mm 팬을 고무줄을 이용해 장착한 모습입니다 

    지난 토요일 홍천 정관때 테스트 해봤는데요 처음에 켰을때는 예상외로 상의 차이를 느낄 수 없어서 좀 당황 했었습니다

    그런데 한 시간 정도 지나고 나니까 이전에 비해(지난달) 확연히 별상이 좋아지고 냉각이 된 듯 한 느낌을 받았습니다.

     이정도면 관측에 스트레스 주지 않을 정도로 별상이 나온다는 느낌이었습니다.

     

    단점으로는 광축조절 때마다 팬을 제거해야하는 번거러움이 있고 혹시라도 팬이 미러위에 떨어지는 불상사가 생길 위험도 약간....... 

    사경스파이더, 팬 고정 와이어 팬 전원선등 9개의 회절상이 생겨 밝은별을 볼 때 지저분하게 보이는 현상이 있었습니다

    개인적으로는 사이드 팬이 여러모로 편할 듯 보이긴 했습니다.

     

    무쪼록 망원경 냉각에 있어 boundary layer의 중요성과 제거에 대해 생각해보는 계기가 됐으면 합니다.

댓글 21

  • Profile

    장형석

    2018.10.15 16:30

    좋은 내용 감사합니다.
    UC 타잎 망원경은 오히려 boundary layer 영향이 더 적을 수도 있다는 생각이 드네요.
  • 이한솔

    2018.10.15 17:52

    제가 지난 겨울 바람이 조금 불던날 obsession uc 주경 가림막을 벗긴채 관측 한적이 있었는데요

    상이 놀랄만큼 선명했던 기억이 있습니다

  • 김재곤

    2018.10.15 17:14

    대신 미러 보호는 안되는..먼지고 스크레치고 미러에게 미안합니다.
  • 이한솔

    2018.10.15 17:54

    미러는 소모품이라 생각하려구요 ㅠㅠ

  • Profile

    박상구

    2018.10.15 19:38

    알기 쉽게 설명을 잘 해주셔서 흥미있게 잘 읽었습니다.
    부가적인 회절상이나 설치의 번거로움 등을 생각하면 제작 하시는 분들께는 앞에 팬을 다는 것 보다는 옆에 팬을 다는 것이 대구경을 위한 해법이 되겠군요 ^^

  • 이한솔

    2018.10.15 20:26

    옆에 팬을 다는 경우 측면에서부터 냉각이 되기 때문에 냉각시 까지 astigmatism 상태가 되는 단점이 있습니다만은 가장 무난한 방법인 것 같습니다

  • 유준상

    2018.10.15 22:24

    그날 저녁때 저에게 말씀하신 내용이 이거였군요..^^  반사에 대구경이면 이런현상도 일어나서 상을 흐리게 만드는군요.  매수팔때 한번 같이 고민해봤으면 합니다. 재미있네요..^^

  • 이한솔

    2018.10.16 07:56

    네 광학에서는 다루지  않는 부분이겠죠? ㅎ

  • 김철규

    2018.10.15 23:59

    좋은글 감사합니다. 미러냉각에 관해서 많은걸 알게 됐습니다.

    한가지 궁금한 점이 있는데요, front fan을 고정시키는 고무줄 때문에 스파이더 회절상이 하나 더 생기지는 않나요? 어퍼케이지에 있는 스파이더와 고무줄이 정확하게 일치된다는건 어려울테니 추가로 회절상이 생길것 같네요.

  • 이한솔

    2018.10.16 07:59

    본문 마지막 부분에 언급했습다만 그부분이 front fan의 단점인 것 같습니다 딥스카이 볼때는 상관 없습니다만 밝은별을 볼때 거슬립니다

  • 최승곤

    2018.10.16 09:46

    일전에 예기하신부분에 대해 구글링하면서 많은 것을 깨달을수 있었습니다.
    깔끔하게 잘 정리해 주셔서 망원경 제작에 많이 도움이 될것 같습니다. 좋은글 항상 감사히 생각합니다..
  • 이한솔

    2018.10.16 12:00

    이론상으론 그런데 실제에 있어서는 효과에 대한 의견이 엇갈리는 경우도 있는 것 같습니다.

    아무튼 구경이 커질 수록 더 신경 써야 할 부분이 아닌가 생각합니다.

  • 김승희

    2018.10.16 10:33

    옆에서 보고,설명 들으면서 얼마나 많은 시간적 노력과 고민을 하셨는지 느낄 수 있었습니다.이렇게 글로 보니 더 확 와 닿습니다.
    앞으론 하나밖에 없은 팬이라도 열심히 돌려야 겠습니다.
  • 이한솔

    2018.10.16 12:03

    12인치는 팬 하나로도 차고 넘칠 것 같습니다^^

  • 김민회

    2018.10.16 17:31

    팬을 잘 알고있는 한솔님의 fan으로서, 어떤 팬은 소리와 진동이 심하고 바람을 제대로 일으키지 못하지요.또 상대물에 부착 시 진동이 상쇄되도록 우레탄 흡음제와 플라스틱 리벳등으로 고정하는 것도 좋은 방법이겠지요. 냉각하며 별 보다보면 별이 이중성으로 보이니까요.
  • 이한솔

    2018.10.16 22:14

    네 냉각팬의 rpm도 고려해야하고 고무링이나 나일론 볼트를 이용해서 진동을 댐핑 시키는 것도 중요한 것 같습니다

  • 김대익

    2018.10.17 00:17

    저도 진동때문에 많이 고민했었습니다.

    그래서 저는 밧데리에 연결하는 시거잭을 가변형볼트 시거잭을 사용 하고있습니다.

    냉각시에는 12v 관측시에는 배율에따라 9v,7v로 바꾸어 냉각 시킵니다. 

    나중에는 7v로 고정시켜놓고 관측하면 고배율에서도 흔들림이 없더군요.

  • 조강욱

    2018.10.16 19:27

    저는 평생동안 팬을 쓰지 않던 사람인데
    근래에 이상할 정도로 냉각이 거슬리더군요
    배터리를 들고 다녀야 할 때가 온게 아닌가 싶습니다 ^^;;
  • 이한솔

    2018.10.16 22:15

    강욱님이 냉각에 신경이 쓰인다니...

    이제 나이가 드나봅니다 ㅋㅋ

  • 김대익

    2018.10.16 23:57

    좋은글 잘 읽었습니다.
    냉각팬의 중요성을 새삼느끼게 되네요.
    18"는 12"에비해 냉각 시간이 서너배는 걸리는것 같습니다.
    저도 튜닝을 한번 고려 해봐야겠어요.
  • 이한솔

    2018.10.17 00:08

    대익님 미러는 워낙좋아서 냉각의 중요성이 덜 느껴질듯 합니다 ㅎ

    20인치로 가니까 18인치의 두배정도 냉각시간이 걸리는 것 같아요 ㅠㅠ

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