• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.25 no.5
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• pp.65-72
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• 2021

700 W class laboratory model Hall thruster, which can be used for the orbit control or station keeping of small satellites, was developed. The size of the discharge channel was determined using a scaling law, and the magnetic field was designed to be symmetric with respect to the midline of the discharge channel and to be maximized outside the discharge channel. Base pressure of a vacuum chamber was maintained below 2.0×10^-5 Torr during experiments, and the thrust was measured by a thrust stand. The anode flow rate and coil current were varied with the fixed anode voltage at 300 V. Under the operation condition at 2.36 mg/s anode flow rate and 2.4 A coil current, performance was optimized as 38 mN thrust, 1,540 s total specific impulse, and 50 % anode efficiency at 620 W anode power.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.564-564
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• 2013

홀 추력기는 플라즈마를 이용하는 전기추력기 중 하나로, 인공위성의 자세제어, 궤도수정, 궤도천이 뿐만아니라 행성간 임무수행을 위한 우주선의 엔진으로 사용된다. 홀 추력기 채널 내부에 발생된 Xe 이온들은 양극과 음극 사이에 존재하는 전기장에 의해 가속되어 추력을 발생시킨다. 이때 Xe 이온들은 자기장에 의해 감금된 전자와 중성 Xe 원자 사이의 충돌에 의해 발생하며, 실험적 및 이론적 연구를 통해 단일 전하를 띤 이온(Xe II)뿐만 아니라 다중 전하(Xe III 등)를 띤 이온도 생성되는 것으로 알려져 있다. 이온의 전하량 비율은 홀 추력기의 추력효율 및 연료효율에 영향을 미치며, 다중 전하를 띤 이온의 높은 에너지는 채널벽의 침식문제를 야기하는 등 홀 추력기 이온빔의 전하량 분석 연구는 물리적 연구측면 뿐만아니라 실용적인 측면에서도 매우 중요하다. 본 연구에서는 자기장과 그에 수직한 방향의 전기장에서 발생하는 로렌츠 힘을 이용하여 이온의 전하량을 분석할 수 있는 $E{\times}B$ 탐침을 설계 및 개발하였다. 개발된 $E{\times}B$ 탐침은 70 mm 길이의 집속기와 $148{\times}138{\times}90mm$의 본체, 40 mm길이의 콜렉터로 구성된다. $E{\times}B$ 탐침 설계에 가장 중요한 균일한 자기장 설계를 위해 전산모사를 통해 최적화 작업을 진행하였으며, 실험을 위한 진단계의 최적화와 초기 실험결과가 발표될 예정이다.

• Journal of Space Technology and Applications
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• v.2 no.1
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• pp.30-40
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• 2022

This paper illustrates the trajectory design of drift distance recovery after initial launch and proximity operation when verifying rendezvous/docking technology using nanosatellites. The rendezvous/docking is a technology that is the basis of on-orbit servicing technology and is a preemptive process essential for approaching a target object. In particular, since it is difficult to verify in space, nanosatellites have recently been used to reduce the risk and cost of the development stage. Therefore, this paper not only introduces the configuration and specifications of thrusters for nanosatellites but also designs relative trajectories that can take into account the thrust limitations which come from the small size and low power of nanosatellites. In addition, we intend to be helpful in later designing scenarios according to the improvement of available thruster performance through comparison of trajectories and thrust usage with cases without thrust limitations.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.163.2-163.2
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• 2012

다목적실용위성 3호는 2012년 5월 발사되어, 위성 기능점검을 위한 시험을 성공적으로 완료하였다. 위성이 발사체로부터 분리된 이후 임무궤도(고도 685km, 승교점 지방시 13시 30분을 갖는 태양동기궤도)를 획득하기 위해서는 궤도조정이 필요하다. 본 논문에서는 다목적실용위성 3호의 초기운영 기간 동안 수행한 총 10번의 궤도조정 계획 및 결과에 대해 기술하였다. 궤도조정 1 단계에서는 궤도조정 절차 및 기능을 점검하기 위해 6번의 시험 궤도조정을 순차적으로 수행하였고 이후 2 단계에서는 임무궤도 진입을 위해 4번의 궤도조정을 실시하였다. 궤도조정을 위해서는 원하는 추력분사 방향을 맞추기 위해 롤 방향 또는 피치 방향의 자세제어가 필요한데, 추력기를 사용하여 자세를 기동하는 모드(Del-V Mode)와 휠을 사용하여 자세를 기동하는 모드(Fine Del-V Mode)로 구분된다. 시험 궤도조정에서는 우선적으로 두 가지 모드에 대한 모드전환 시험을 실시하여 위성체 및 지상국 운영절차에 대한 이상 유무를 점검하였고, 이후 추력기 분사량을 10초로 설정하여 예측 대비 실제 궤도변경 결과값을 확인하였다. 시험 궤도조정의 결과를 토대로 본 궤도조정에서는 임무궤도를 획득하기 위한 경사각 조정 및 고도 조정을 수행하였다. 경사각 조정 시에는 승교점 지방시의 변화량을 줄이고, 이후 자연 교란력에 의한 궤도변화를 고려하여 목표궤도를 계획하였다. 또한, 고도 조정 단계에서는 연료 사용량 및 이심률 변화를 최소화 할 수 있도록 전형적인 호만 궤도천이 방식을 적용하였다. 궤도조정 결과 당초 목표한 값을 정확하게 달성하였고, 궤도조정 이후 궤도변화도 장기간 동안 임무궤도 범위를 유지함을 확인할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2003.10a
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• pp.100-100
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• 2003

다목적실용위성 1호의 자세제어는 추력기를 이용한 방법과 반작용 휠을 이용한 방법으로 나눌 수 있다. 추력기를 이용한 방법은 위성이 안전모드에 진입하거나 궤도조정시 이용되며, 정상 운영모드에서 촬영임무를 수행할 때는 반작용 휠을 이용하여 위성의 자세를 제어하고 있다. 자세제어는 제로 모멘텀 바이어스(Zero Momentum Bias)를 이용하여 3축 제어방식을 사용하고 있다. 지구센서(CES, Conical Earth Sensor)와 자이로(Gyro)를 통하여 얻은 자세정보를 이용하여 위성의 탑재컴퓨터에서 제어로직을 수행하면 MDE(Motor Drive Electronic)를 통해 모멘텀을 입력받아 반작용 휠의 회전속도를 변화 시켜 자세제어를 수행한다. 본 논문은 위성의 임무기간 동안 반작용 휠을 이용하여 자세제어를 수행한 결과를 바탕으로 위성의 제로 모멘텀 바이어스를 통한 자세제어계의 변화를 분석하여 향후 연장 임무기간 동안 발생할 수 있는 운영상의 문제점을 확인하고, 이에 대한 조치 방법과 자세제어계의 운영 방안을 제시하고 한다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.48 no.7
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• pp.529-536
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• 2020

Reaction Control System of the third stage of the Korean Space Launch Vehicle II conducts roll control and 3 axis control throughout third stage engine start, satellite separation, and collision and contamination avoidance maneuver. Reaction control system consumes its propellant in each thruster operation. Hence, loading of proper amount of the propellant is important for mission success. It is needed to have a rough estimation method of propellant consumption during the flight. In this paper, we developed a energy equation using pressure and temperature data which are acquired in the on-board reaction control system. We constructed a test system which is similar with the on-board reaction control system to verify the energy equation. Test results using deionized water were compared with estimated propellant consumption. We also conducted an error analysis of the energy equation. We also presented the propellant consumption result of a system level operation test.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.30-30
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• 1998

다목적 실용위성의 자세 제어용으로 장착되는 하이드라진 단일 추진제 추력기의 연소성능 특성을 살펴보았다. 일차적으로, 연소기내의 화학 평형 계산을 통하여 하이드라진 연소 생성물인 암모니아의 분해율과 초기 엔탈피 수준에 따른 추력기의 성능 특성을 살펴보았다. 다음 순서로, 연소기 내의 비평형 화학 반응 계산을 통하여 연소진행 시간에 화학 조성 및 성능 특성을 살펴 볼 수 있었으며, 최종적으로, 점성 및 비점성, 동결 및 비평형 화학 반응 해석에 따른 성능 특성 변화를 살펴보았다. 본 연구 결과로부터 각 작동 변수에 따른 추격기 성능 특성의 변화를 이해할 수 있었으며, 이는 단일 추진제 추력기 연소실의 구성, 설계 및 추력기의 운용 조건 설정에 중요한 자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.8 no.2
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• pp.54-61
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• 2004

Miniaturization of subsystems including propulsion systems is recent trends in spacecraft technology. Small space vehicle propulsion is not only a technological challenge of a scaling system down, but also a combination of fundamental flow/combustion constraints. In this paper, physical constraints of micronozzle for cold gas micro-thruster are reviewed and discussed. Method to measure small thrust are also described.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.34 no.11
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• pp.54-60
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• 2006

This paper discusses wheel offloading approaches of the COMS which has a single solar array system for the accommodation of the optical payloads. First of all, in an effort to reduce fuel consumption and reflect practical implementation point of view, thruster sets for wheel offloading are proposed based on numerical analyses taking into account the COMS configuration. In this analysis, it is assumed that the wheel offloading is conducted twice a day. Secondly, in order to evaluate the effectiveness of the proposed thruster sets, orbit simulations are conducted for several wheel offloading approaches and compared.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.11a
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• pp.218-222
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• 2011

During the development of the iridium catalyst for domestic production, the catalyst failure, loss, sintering phenomena are observed by high pressure and temperature. By these abnormal failure of catalyst bed, the performance of thruster is degraded. To figure out the detail phenomena on the damaged catalyst bed, a numerical analysis code is developed by assuming the catalyst bed as an one dimensional porous media. The numerical analysis code is validated with experiment data. Thereby, resulting physical phenomena are examined by considering the variation of catalyst bed characteristics incurred by catalyst granule failure. Through these numerical analyses we figure out the effect of the catalyst loss on the decomposition of hydrazine and ammonia.