• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.192.2-192.2
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• 2016

전기추력기는 화학식 추력기에 비해 비추력이 높아 인공위성의 자세제어, 궤도수정, 궤도천이를 포함한 행성 탐사활동 및 우주 임무수행을 위한 우주선의 엔진 등으로 다양하게 활용된다. 홀 추력기는 전기추력기 중 하나로 고리형 방전공간을 가진 고리형 추력기와 원통형 방전영역을 가진 원통형 추력기가 있으며, 원통형 추력기는 고리형에 비하여 넓은 방전공간으로 저전력 방전에 적합한 추력기이다. 또한, 저전력 추력기는 큐브셋(cubesat) 및 마이크로 위성(microsatellite)의 증가하는 수요에 따라 필요성이 증가하고 있으며, 활용도가 높아 다양하게 연구 및 개발되고 있다. 홀 추력기는 자기장과 전기장을 서로 수직되게 인가하여, 자화된 전자는 플라즈마 방전을 유지시키고 자화되지 않은 이온은 전기장 방향으로 가속되어 이온빔을 발생시킨다. 하지만, 저전력 소형 추력기는 작은 소모전력과 방전채널로 인한 성능 저하 및 자기장 구조 설계 등 많은 어려움들을 가지고 있다. 본 연구에서는, 약 50 W급의 소모전력을 바탕으로 영구자석을 이용한 저전력 플라즈마 추력기를 개발하였다. 방전 채널은 지름 15 mm, 길이 16 mm, 무게는 약 0.6 kg으로 원통형 구조의 채널로 제작되었으며, 약 1500-2000 G의 자기장 세기를 갖도록 설계하였다. 방전 기체는 제논을 사용하여 1-5 sccm영역에서 방전 특성을 살펴보았으며, 방전 전류는 0.02-0.4 A로 나타났다. 100-550 V영역에서 방전을 시도하였고, 채널길이를 16-24 mm 에서 약 1mN 급의 추력특성을 보였다. 본 발표에서, 홀 추력기의 제작 특성과 성능 및 플라즈마 특성에 대한 더 자세한 연구결과가 발표될 예정이다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.34 no.1
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• pp.95-102
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• 2006

The PPT being currently developed for the flight model represents a significant leap in techniques and technology compared to the previous flight ones. The electrical energy to be charged in the pulsed plasma thruster (PPT) is a very important aspect to provide an uniform impulse bit ,, and a specific impulse ,, for satellite attitude control. In this paper, we propose a nonlinear control technique and a stability analysis based on the Lyapunov function for the pulsed plasma thruster. Specifically, the proposed control law guarantees to charge and discharge the electrical energy generated from the power processing unit (PPU) within the specified time.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.26 no.2
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• pp.40-46
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• 2022

Hall thrusters are one of the electric propulsion, where ions are accelerated to generate thrust and are widely utilized in space missions due to their high specific impulses. Recently, as the utilization of small and micro satellites with the mass of similar or less than 100 kg is highly increasing, the importance of research and development of the low-power electric propulsion is also raised. In this study, we developed two sub-200 W or less class, laboratory model Hall thrusters and measured the thrust and analyzed the discharge characteristics. Consequently, we obtained 2.5-9.0 mN of thrust, 600-1,150 s of specific impulse, and 15-28% of anode efficiency at 50-175 W of 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 the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.12 no.3
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• pp.76-86
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• 2008

The EP(electric propulsion) is unique in that several energy sources can be utilized to produce the electric energy and that high exhaust velocity can be achieved compared to the conventional chemical propulsion. Though a lot of variety of non chemical propulsion are under study, the fact that the EP's specific impulse ranges widely from 200s to 5000s led most research to concentrate on the electric propulsion research. This paper, therefore, is aimed to introduce the up-todate existing EP family such as electrothermal, electrostatic and electromagnetic thrusters where its operating concepts, characteristics and possible variants are presented for future applications.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.07a
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• pp.1944-1946
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• 2008

본 논문에서는 통신해양기상위성의 추력기 구동장치에 대하여 기술하였다. 위성에서는 위성체 전력공급을 위한 태양전지판, 위성의 자세제어를 위한 모멘텀 휠과 추진계, 온도제어 등을 담당하는 다양한 추력기 (actuator)가 존재한다. 위성의 안정적인 동작을 위해 각각의 추력기를 제어하기 위한 전기 및 기계 접속 요구사항을 수용하는 인터페이스 기능을 담당하는 추력기 구동장치 (Acutator Drive Electronics, ADE)가 필요하다. 통신해양기상위성의 추력기 구동장치는 안정적인 동작을 위해서 1개의 ADE5 구조체 안에 ADE5 A와 ADE5 B가 중복되어서 구현되었다. ADE5는 ADE5 A와 B가 수동적 중복구조를 갖지만, 추력기와 ADE5 A, B가 상호연결되어 있어서 위성의 상태에 따라서 2개의 ADE5 A, B가 혼합적으로 사용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2006.05a
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• pp.66-69
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• 2006

A two-dimensional Particle-In-Cell (PIC) simulation of a Hall thruster is presented. The thruster is being developed for orbit transfer and correction of a small satellite. Preliminary investigation of the simulation result finds well separated acceleration and ionization layers. The simulation further shows that collisional ionization of the xenon neutrals allows sufficient acceleration of the ionized plasmas that is adequate for the intended correction and transfer of small satellite orbits. Anticipated performance of the thruster based upon the present results will be calculated.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.298-302
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• 2009

Low power Hall thruster is under development as one of the core technologies for STSAT-3. The Hall thruster has several advantages such as its simple structure, high thrust density and specific impulse etc. Development target values deduced by analyzing requirements are consumed electrical power, thrust, thrust efficiency, and specific impulse of < 300 W, > 10 mN, ~ 35%, and > 1000 s, respectively. In order to achieve the target specifications, two prototype Hall thrusters were developed and compared. To date, thrust and efficiency are 11 mN and 37% under the total power of 290 W with 0.97 mg/s Xe propellent supply.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.25 no.5
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• pp.36-52
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• 2021

As the application of nano-satellites constellation increases worldwide in the wake of New Space era, there is growing demand for the development of thrusters for precise attitude and orbit control of small satellites. Field Emission Electric Propulsion(FEEP) thruster uses a liquid metal as a propellant and accelerates the ionized liquid metal through a strong electric field at the tip of the metal surface. FEEP thruster technology is suitable for nano-satellites which require various missions for attitude and orbit control, because it provides thrust ranging from 1 µN to 1 mN with high specific impulse up to about 10,000 s and can be miniaturized due to its simple structure. In this paper, the basics of FEEP thrusters are introduced, then the current status of research and development of FEEP thrusters are presented.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.25 no.4
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• pp.1-11
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• 2021

To develop technologies for the stable operation of electric propulsion systems, the exhaust plume behavior of electric thrusters was studied using PIC-DSMC(particle-in-cell and direct simulation Monte Carlo). For the numerical analysis, the Simple Electron Fluid Model using Boltzmann relation was employed, and the charge and momentum exchanges due to atom-ion collisions were considered. The results of this study agreed with the plasma potentials measured experimentally. Near the thruster exit, active collisions among particles and charge exchanges created slow ions and fast atoms, which were expected to significantly affect the trajectory and velocity of the thruster exhaust plume.