• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.202-202
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• 2016

홀 플라즈마 엔진은 인공위성의 궤도유지 및 자세제어 등의 임무수행이나 우주선의 심우주 활용에 있어 필수적인 핵심 우주 부품이다. 홀추력기 연구개발의 최근 큰 관심사는 추력기의 장시간 운전성 확보 및 방전효율 향상이다. 최근 고리형 홀추력기에서 방전 영역 내 플라즈마와 유전체 벽 간의 충돌을 줄임으로써 전극 손상 및 전자온도 손실을 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 전자석 코일을 활용해 방전 채널 벽면과 평행한 방향의 자기장을 형성하여 플라즈마와 유전체 벽 간의 상호작용을 감소시키는 연구들이 소개되고 있으며, 이러한 방법을 자기차폐(magnetic shielding)라 한다. 본 연구에서는 자기차폐 개념이 적용된 방전 소모전력 500 W급 고리형 홀추력기의 방전 및 추력 발생 특성을 연구하였다. 자기장구조 제어를 통해 유전체 벽과 플라즈마 간 상호작용을 감소시킨 결과, 500 V 수준의 방전 전압에서도 유전체 벽에서의 이차전자 발생에 의한 방전전류의 급격한 증가없이 안정적인 방전이 가능하였으며, 이러한 방전 형태는 기존의 자기차폐 개념이 적용되지 않은 일반 고리형 홀 추력기에서 구현하기 어려운 방전 상태이다. 추력기의 자기장 구조 최적화 조건에서 제논 가스 방전을 통해 얻은 최대 추력은 $22{\pm}1mN$, 비추력 $2200{\pm}70s$, 양극효율 $51{\pm}2%$로 매우 우수한 성능을 보여 주었다

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.39 no.2
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• pp.195-200
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• 2011

A low power Hall thruster is under development for orbit maintenance of a small Earth observing satellite. Both cylindrical and annular type thrusters were manufactured and tested to characterize the performance of cylindrical Hall thrusters. Results were described through comparative analyses. Cylindrical thrusters were manufactured in two different channel diameter dimensions, 28 mm and 50 mm. Thrust, ion velocity and ion current were measured in various operating conditions. The results show that cylindrical thrusters are more efficient in mass utilization and voltage utilization, but less efficient in current utilization than annular one.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.30 no.8
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• pp.141-147
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• 2002

Estimation of thrusters efficiency is a very important process at the end of lifetime of a satellite. This paper introduces a technique to estimate the efficiency change of thrusters considering bubble effect for Koreasat I. During APEMAC(Automatic Pitch Error/ Momentum Adjust Control), the change in thruster efficiency is estimated to compare the attitude telemetry data of the Koreasat I with the results of the control logic using Simulink. The outcome of this study is expected to contribute to improving the operational load at the end of generic communication satellite mission.

• 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.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2009.10a
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• pp.45.3-46
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• 2009

홀 추력기는 비교적 간단한 구조와 작은 크기 및 높은 연료효율로 미래 소형위성의 핵심기술로 주목 받고 있다. 이 연구실에서는 2010년 발사예정인 과학기술위성 3호에 탑재할 소형위성용 저 전력 홀 추력기를 연구 개발하였다. 성능에 가장 큰 영향을 미치는 자기장 구조는 FEMM전산코드를 이용한 해석을 통해 설계되었으며, 제작된 프로토타입의 실험을 통해 자기장의 세기 및 모양, 양극전압 및 기체유량에 따른 성능 특성을 관찰하였다. 또한 Faraday Probe와 Retarding Potential Analyzer (RPA), 랑뮈어 탐침 등을 이용해 이온빔의 분사각도 및 전류밀도, 이온에너지 분포, 플라즈마 전위 등을 측정하고 관찰된 특성을 물리적으로 분석하였다. 이러한 최적화 과정을 통해 설계된 비행모델의 시험 결과 양극전력 200 W, 제논 연료유량 0.85 mg/s 을 통해 11.2 mN 추력, 1350 s 비추력, 37% 추력효율을 획득하여 개발목표를 상회하는 만족할만한 결과를 얻었다.

• 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.11 no.1
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• pp.18-26
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• 2007

A development of monopropellant thruster for microsatellite that uses concentrated hydrogen peroxide is described. Catalyst, the most important component in the thruster, was prepared and coated on a monolith honeycomb. Performance evaluation of thruster was peformed by considering the efficiency of characteristic velocity and ignition delay. As a result, 96.0% of $C^*$ efficiency was obtained at designed propellant flowrate and steady state operating condition.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.11a
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• pp.8-8
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• 2000

하이드라진 단기액체엔진을 장착하고 궤도에서 임무를 수행하고 있는 다목적실용 위성 추진시스템 궤도비행 초기운용 자료에 근거하여 추진제 소모율을 산정 한다. 추진시스템은 위성의 궤도각과 비행고도 조정을 위한 속도증분($\Delta$V) 및 자세제어를 위한 추력을 발생시킨다. 단기액체 추진시스템에서 추진제 소모량은 추력기 밸브의 개폐시간에 비례하고 추력 생성 효율은 추진제의 연소기 유입압력에 종속한다. 일정질량의 가압 기체 압력에 의해 연료를 공급하는 추진시스템에서 잔류 추진제 량의 감소는 연소기 유입압력의 감소를 유발하고 추진기관의 효율을 저하시키는 요인으로 작용하여 임무말기로 진행함에 따라 동일한 운동량 생성에 보다 많은 연료소모가 이루어진다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.109-112
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• 2008

A performance of micro thruster was measured with catalyst bed that was prepared by different catalyst loading condition for the optimization of catalyst bed size. Among the catalyst loading conditions, pH level of precursor solution was changed by several solutions like Nitric acid or Sodium hydroxide. For the each case, it was heated at different drying temperatures that can affect the phase of catalyst loaded on support. From these results, it was studied that the effect of catalyst loading condition on the performance. 90wt% hydrogen peroxide was used as a monopropellant, and platinum was chosen as a catalyst. Characteristic velocity efficiency and temperature efficiency were used for the performance evaluation.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.37 no.5
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• pp.496-501
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• 2009

The thruster head unit of a 300 W cylindrical Hall thruster was developed for the propulsion system of small satellites. The magnetic topology in the thruster channel is a key parameter to achieve high performances. Two types of magnetic circuit structures were designed and manufactured to compare the thrust levels and efficiencies. Also the endurance test was conducted to measure the stable operation duration of the thruster head and to find degree of erosion after extended operation.