고고도 환경 데이터를 수집하는 관측 풍선과 인공위성을 대체 보완하기 위해 탄도 비행 및 날개 접이식 무인항공기를 활용할 수 있다. 이때 환경 데이터를 수집하는 복합센서는 초소형, 경량, 장기 운용이 요구되며, 기존 비행체 대비 높은 대류 열 전도가 발생한다. 목표 관심 지점인 고도 30km 대기 온도는 -60℃이며 소형 경량화를 위한 상용 전장품의 일반적인 설계 요구치에 따른 전장 내부 목표 온도는 -40℃이다. 이러한 환경에서 단열 수준에 따라 단열재 중량과 히터의 전력 사용량에 따른 배터리 요구 중량이 변화하며, 최적 설계에 따라 최소 설계 중량을 도출할 수 있다. 본 연구에서는 열 설계에 필요한 온도 마진과 중량을 최소화하기 위한 상태공간 모델을 수립하고 고고도 환경 챔버를 통해 실험으로 검증하였다.