• 한국항공우주학회지
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• 제45권11호
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• pp.932-938
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• 2017

플라자마의 거동을 오일러리안 격자와 라그랑지안 입자를 혼합하여 해석하는 Particle-in-cell 기법을 적용하여 간략화된 홀추력기를 해석하였다. 본 연구는 중성입자, 이온입자 뿐만 아니라 전자도 라그랑지안 기법으로 개별추적 계산하기 때문에 message passing interface 기법을 이용해 대용량 계산이 가능한 병렬클러스터링을 적용하였다. 계산에 앞서 일정한 벡터의 자기장에서 전자군의 나선형 거동을 해석하였고, 절대해와 일치함을 확인하여 코드를 검증하였다. 실린더 내부에 반경방향으로 일정한 자기장과 축방향으로 일정한 전기장을 고정시켜 플라즈마의 거동을 PIC 모델을 이용하여 해석하였다. 반응 실린더 내부에 전자가 로렌츠 힘에 의해 이중나선을 그리며 구속되는 현상이 잘 포착되었고, 고속 회전하는 전자와 주입된 중성입자가 충돌하여 이온화 되었고, 대전된 입자가 축방향의 전기장에 의해 급 가속하는 현상 또한 잘 모사되어 플라즈마의 플룸 거동을 모사하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권6호
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• pp.95-108
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• 2019

전기추진은 전기에너지를 이용하여 연료를 빠른 속도로 분사시켜 높은 비추력을 갖는 추진방식으로, 위성의 연료무게를 크게 감소시켜 발사비용 감소와 탑재체 무게를 증가 시킬 수 있어 세계적으로 매우 활발하게 연구되고 있다. 최근에는, 초소형위성부터 대형위성, 저궤도위성부터, 우주탐사선까지 다양한 목적으로 전기추력기가 활용되고 있으며, 완전전기추진을 이용하여 위성임무를 수행하고자 하는 위성들도 개발되어 점차 그 수가 증가하고 있다. 본 논문에서는, 세계적으로 연구가 가장 활발하게 진행되고 있는 미국, 유럽, 일본에서의 전기추력기 연구개발 현황과 동향에 대해서 살펴보고자 한다.

• 한국재료학회지
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• 제15권6호
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• pp.361-369
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• 2005

InP(100) crystal surface was irradiated by ion beams with low energy $(180\~225\;eV)$ and high flux $(\~10^{15}/cm^2/s)$, Self-organization process induced by ion beam was investigated by examining nano structures formed during ion beam sputtering. As an ion source, an electrostatic closed electron Hall drift thruster with a broad beam size was used. While the incident angle $(\theta)$, ion flux (J), and ion fluence $(\phi)$ were changed and InP crystal was rotated, cone-like, ripple, and anistropic nanostrucuture formed on the surface were analyzed by an atomic force microscope. The wavelength of the ripple is about 40 nm smaller than ever reported values and depends on the ion flux as $\lambda{\propto}J^{-1/2}$, which is coincident with the B-H model. As the incident angle is varied, the root mean square of the surface roughness slightly increases up to the critical angle but suddenly decreases due to the decrease of sputtering yield. By the rotation of the sample, the formation of nano dots with the size of $95\~260\;nm$ is clearly observed.

• 한국재료학회지
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• 제15권6호
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• pp.382-387
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• 2005

Polyvinylidene fluoride (PVDF) surface was irradiated and became superhydrophilic by low energy (180 eV) and high flux $(\~10^{15}/cm{\cdot}s)$ ion beam. As an ion source, a closed electron Hall drift thruster of $\phi=70mm$ outer channel size without grid was adopted. Ar, $O_2$ and $N_2O$ were used for source gases. When $N_2O^+$ and $O_2^+$ reactive gas ion beam were irradiated with the ion fluence of $5\times10^{15}/cm^2$, the wetting angle for deionized water was drastically dropped from $61^{\circ}\;to\;4^{\circ}\;and\;2^{\circ}$, respectively. Surface energy was also increased up to from 44 mN/m to 81 mN/m. Change of chemical component in PVDF surface was analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy. Such a great increase of the surface energy was intimately related with the increase of hydrophilic group component in reactive ion irradiated PVDF surfaces. By using an atomic force microscopy, the root-mean-square of surface roughness of ion irradiated PVDF was not much altered compared to that of pristine PVDF.

• 한국추진공학회지
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• 제26권2호
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• pp.40-46
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• 2022

홀추력기는 이온을 가속하여 추력을 얻는 전기추력기의 일종으로, 높은 비추력을 보유하여 다양한 우주임무에 활용되고 있다. 특히, 최근 다양한 우주임무 내 100 kg 내외의 소형 및 초소형위성의 활용이 가파르게 증가하면서, 이를 위한 저전력 전기추력기 연구개발의 중요성 역시 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는 양극전력 200 W 미만의 홀추력기 랩모델 두 기를 설계 및 제작하고, 운전변수에 따른 추력성능 혹은 방전특성을 분석하였다. 결과적으로, 양극전력 50-175 W에서 2.5-9.0 mN 수준의 추력과 600-1,150 s의 비추력, 15-28% 양극효율을 확보하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.570-573
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• 2008

In spite of many experimental studies of low-power applied-field magnetoplasmadynamic(AFMPD) thrusters, thrust efficiencies of the past thrusters are very low. Hence, drastic improvement in thrust performance is required for AF-MPD thrusters to compete against other types of electric propulsion in a moderate power regime around 10 kW. For the optimization of AF-MPD thrusters, a numerical code for the flowfield simulation is now under development. A preliminary result shows that the code can deal with a complicated mixture of the induced and applied magnetic fields, which will lead to a combination of the self-field, swirl, Hall, as well as electrothermal accelerations.