• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.262-270
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• 2004

Basic experiments were carried out using the THT-IV low-power Hall thruster to examine the influences of magnetic field shape and strength, and acceleration channel length on thruster performance and to establish guidelines for design of high-performance Hall thrusters. Thrusts were measured with varying magnetic field and channel structure. Exhaust plasma diagnostic measurement was also made to evaluate plume divergent angles and voltage utilization efficiencies. Ion current spatial profiles were measured with a Faraday cup, and ion energy distribution functions were estimated from data with a retarding potential analyzer. The thruster was stably operated with a highest performance under an optimum acceleration channel length of 20 mm and an optimum magnetic field with a maximum strength of about 150 Gauss near the channel exit and with some shape considering ion acceleration directions. Accordingly, an optimum magnetic field and channel structure is considered to exist under an operational condition, related to inner physical phenomena of plasma production, ion acceleration and exhaust plasma feature. A new Hall thruster was designed with basic research data of the THT-IV thruster. With the thruster with many considerations, long stable operations were achieved. In all experiments at 200-400 V with 1.5-3 mg/s, the thrust and the specific impulse ranged from 15 to 70 mN and from 1100 to 2300 see, respectively, in a low electric power range of 300~1300 W. The thrust efficiency reached 55 %. Hence, a large map of the thruster performance was successfully made. The thermal characteristics were also examined with data of both measured and calculated temperatures in the thruster body. Thermally safe conditions were achieved with all input powers.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2862-2867
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• 2007

The steady non-reacted compressible flow field in a symmetric micro-thruster, which is used for the accurate attitude control of a satellite, is analyzed varying the nozzle pressure ratio (NPR) to investigate the plume characteristics. The nozzle throat diameter is 0.06 inch and the area ratio is 56. The recirculation region is found just behind the normal shock at the several NPRs due to the locally adverse pressure gradient along the nozzle centerline when the environmental pressure is atmospheric. This phenomenon, the cause of flow loss, is similar to the flow behind a blunt body. As NPR increases the location of Mach disk, characteristics of the normal shock, moves downstream and its strength increases. The Mach number distribution appears in a wave-type patter after the normal shock because oblique shocks are reflected on the shock boundaries especially when NPRs are very high.

• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.10-16
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• 2012

지상연소시험용 추력기 노즐의 성능해석을 위하여 노즐유동 특성 및 플룸 구조를 해석한다. 2차원 축소확대 노즐유동을 해석하고, 이를 실험값과 비교하여 해석기법 검증 및 난류모델 선정을 수행한다. k-${\omega}$ SST 난류모델을 사용한 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식으로 2차원 축대칭 지상연소시험용 노즐을 해석한 결과, 초기 설계된 노즐내부에서 충격파 및 유동박리에 의한 성능저하가 관찰되었다. 이에 노즐 확대부분의 형상을 수정하여 성능 향상을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.365-368
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• 2009

마이크로 나노 급 위성의 자세제어를 위한 소형 추력 장치로써, 펄스 에너지를 활용한 새로운 추력기의 개발 연구를 진행 중이다. 레이저 추진은 연료를 탑재하지 않기 때문에 경량화 및 비용 절감이 가능하고 펄스 에너지 레벨을 조절하여 목적에 적합한 추력을 발생시킬 수 있다. 본 논문에서는 높은 추력 발생을 위하여 플라즈마 팽창 제한의 물질로 젤 형태의 물질을 적용하였다. 또한 pendulum system으로 속도를 측정하여 momentum coupling coefficient($C_m$)를 도출함으로써 추력 성능이 크게 향상되었음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.298-302
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• 2009

홀 추력기는 전기추력기의 한 종류로 비교적 간단한 구조와 높은 추력밀도 및 비추력으로 소형위성에 적합하다고 판단되어 주목받고 있으며, 이에 국내에서도 과학기술위성 3호의 핵심기술로 선정되어 자체 개발 중에 있다. 여러 요구조건 분석을 통해 입력전력 300 W, 추력 10 mN, 추력효율 35% 및 비추력 1000 s이 개발목표로 설정되었으며, 이를 만족하는 추력기의 개발을 위해 다양한 구조의 프로토타입 제작 및 실험을 수행하였다. 그 결과 현재까지 약 290 W 입력전력과 0.97 mg/s의 제논 연료유량에서 11 mN의 추력을 37%의 추력효율로 얻는 만족할만한 결과를 얻었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권10호
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• pp.791-797
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• 2018

본 연구에서는, 충격파 터널을 이용하여 한국형발사체의 발사 후 마하수 6을 돌파하는 고도 65 km에서의 고공환경모사 연구를 수행하였다. 시험모델을 고정하는 지지대로 인한 유동교란 최소화를 위해 여러 다른 지지대 형상을 고려하였으며, 교란이 최소화된 지지대를 적용한 추력기 시험모델을 사용하여 단발-플룸의 추진기관을 포함한 고공환경모사 실험을 수행하였다. 가시화기법을 통한 추력기 시험을 통해 충격파 패턴뿐만 아니라 배기 플룸과 자유류 유동 간의 상호작용으로 발생하는 전반적인 유동 패턴을 실험적으로 확인하였다. 전산해석결과와 실험결과와의 비교를 통해 선단에서의 충격파 위치는 동일, 후단과 노즐부에서는 불필요 충격파로 인한 ${\pm}7%$의 오차 발생이 확인되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.540-543
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• 2011

이단 마이크로 플라즈마 추력기 (${\mu}PT$)의 개념 설계를 위하여 실험적 연구가 수행되었다. 운전 조건 및 노즐의 설계조건에 따른 전극 간격 및 출구 면적의 변화에 대한 추력기의 성능 최적화 연구가 수행되었다. 운전 압력은 $10^{-1}$ Torr에서 $10^{-4}$ Torr의 진공 조건이며 아르곤 가스의 유량은 5 sccm에서 300 sccm에 대하여 추력기의 성능 검증 연구가 이루어 졌다. 소모전력 약 1 watt에서 5 watt의 운전 상태에서 약 3000에서 4000정도의 비추력이 예상된다. 마이크로 플라즈마 추력기에 의해 발생된 토출 제트의 사진 및 전기적 특성에 대한 결과를 포함하였다.

• 항공우주기술
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• 제5권2호
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• pp.114-118
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• 2006

본 논문에서는 통신해양기상위성(COMS)을 위해 예비성능이 최적화된 추력기 형상을 기술한다. EUROSTAR 3000 플랫폼을 기초로 COMS 플랫폼 제작을 위해 정확한 추력기 조정각이 결정되어야 한다. 이 조정각들은 COMS의 위성 무게중심과 추력기 위치에 따라 구체적으로 결정되어야 한다. 추력기 A/B의 중간지점과 MOL 기준으로 피치 추력기(6, 7), 남쪽 추력기(1, 2, 3)와 동서 추력기(4, 5)의 최적 위치와 추력벡터를 얻었다. 추력기에 의한 토크 즉 플룸토크와 기하학적 토크는 추력기에 의한 예비성능을 향상하기 위해 최소화되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권9호
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• pp.649-657
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• 2019

대표적인 단일추진제로 사용되는 하이드라진은 극독성의 물질이므로 인체에 유해할 뿐만 아니라 취급이 매우 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이를 대체하고자 최근에는 무독성의 친환경 추진제 개발 연구가 많은 관심을 받고 있다. 그중에서 스웨덴 우주공사(Swedish Space Corporation)에서 개발한 ammonium dinitramide(ADN) 계열 추진제는 하이드라진보다 우수한 성능을 가질 뿐만 아니라 우주환경에서의 성능검증을 통해 현재 상용화 단계에 이르렀다. 한편, 추력기 노즐에서 배출된 배기가스는 고진공의 우주 공간에서 확산하는 동안 위성체와 충돌할 경우 열 하중 및 표면 오염 등을 발생시켜 위성체의 성능과 수명을 감소시킬 수 있다. 하지만 친환경 추진제 추력기의 배기가스가 위성체에 미치는 영향에 대한 연구는 아직까지 본격적으로 수행되지는 않은 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서는 Navier-Stokes 방정식과 직접모사법을 이용하여 ADN 계열 친환경 추진제에 대해 우주 공간에서의 배기가스 거동을 해석하고 하이드라진과 비교하였다. 이를 통해 향후 ADN 계열 친환경 추진제를 사용하는 위성체 개발 시 설계 검증자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.327-334
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• 2004

Spectroscopic and electrostatic probe measurements were made to examine plasma characteristics with or without a metal plate for a 10-㎾-class direct-current arcjet Heat fluxes into the plate from the plasma were also evaluated with a Nickel slug and thermocouple arrangement. Ammonia and mixtures of nitrogen and hydrogen were used. The NH$_3$ and $N_2$+3H$_2$ plasmas in the nozzle and in the downstream plume without a plate were in thermodynamical nonequilibrium states. As a result, the H-atom electronic excitation temperature and the $N_2$ molecule-rotational excitation temperature intensively decreased downstream in the nozzle although the NH molecule-rotational excitation temperature did not show an axial decrease. Each temperature was kept in a small range in the plume without a plate except for the NH rotational temperature for NH$_3$ gas. On the other hand, as approaching the plate, the thermodynamical nonequilibrium plasma came to be a temperature-equilibrium one because the plasma flow tended to stagnate in front of the plate. The electron temperature had a small radial variation near the plate. Both the electron number density and the heat flux decreased radially outward, and an increase in H$_2$ mole fraction raised them at a constant radial position. In cases with NH$_3$ and $N_2$+3H$_2$ a large number of NH radical with a radially wide distribution was considered to cause a large amount of energy loss, i.e., frozen flow loss, for arcjet thrusters.