• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.617-621
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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.

• 한국추진공학회지
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• 제5권3호
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• pp.100-107
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• 2001

Miro propulsion device is a literally very small propulsion system The reason why such a small propulsion system is required is that micro satellites are considered as substitutions for conventional satellites to reduce cost; the fabrication of micro satellites enables us to produce mass production Microrockets have relatively high values of thrust/weight ratio due to the cube law; weight is proportional to volume and thrust is proportional to area. Accordingly, downsizing makes the ratio of thrust/weight ratio high However, conventionally ignorable facts are not negligible any more in small scale systems. for chemical micro rockets, downsizing causes lots of heat loss as surface to volume ratio increases, which results in the destruction of radical ions. For thrusters using plasma, the generation of strong magnetic field for plasma is very difficult. Also, in the aspect of flow dynamics, the effects of drag and viscosity are important parameters in low Re flows. When these problems are solved, micro propulsion systems can be commercialized and result in spin-off effects in many fields.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.25-29
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• 2007

마이크로 인공위성의 자세제어를 위한 마이크로 추진장치에 대한 연구는 대부분 기존의 추진장치를 소형화하는 방향으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 이러한 미소추력 발생을 위한 노즐의 소형화로 인한 점성손실, 배압에 의한 손실 등을 대기압실험, 진공환경실험, CFD 해석을 통하여 검증하였다. 또한 마이크로 노즐에서의 유동 손실을 극복하기 위한 방법으로 열적발산원리에 대해 이론적 접근을 시도하였다. 마이크로 추진장치에 적용을 위한 열적발산원리는 움직이는 부품 없이 오직 온도 구배만으로 유동을 제어할 수 있기 때문에 추진장치의 소형화로 야기되는 손실을 극복할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.866-870
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• 2008

In this study, we designed cold gas propulsion system with minimum 0.25 mm nozzle and micro-thrust measurement system to analyze flow characteristic of micro propulsion system in ambient and vacuum condition. Argon and Nitrogen are used for propellant and the result of experiments is compared with CFD analysis and theory. But there is a point where reduced scale versions of conventional propulsion systems will no longer be practical. Therefore, a fundamentally different approach to propulsion systems was taken. That is thermal transpiration based micro propulsion system. It has no moving parts such as lubricants, pressurizing system and can pump the gaseous propellant by temperature gradient only(cold to hot). We are advancing basic research of propulsion system based on thermal transpiration in vacuum conditions and had tried experiment process and theoretical access in advance. To characterize membrane of Knudsen pump, we select Polyimide material that has low thermal conductivity(0.29 W/mK) and can stand high temperature($300^{\circ}C$) for long time. And we fabricated hole diameter 1, 0.5, 0.2, 0.1 mm using precision manufacturing. Experimental results show that pressure gradient efficiency of Knudsen pump is increased to maximum 82% according to Knudsen number and thick membranes are more effective than thin membranes in transition flow regime.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.405-408
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• 2008

From the previous researches about flow characteristic of micro-nozzle, we found that viscosity and back pressure induced heavy losses in micro nozzle. To overcome thess losses, we began to study new conceptual micro propulsion system that is thermal transpiration based micro propulsion system. It has no moving parts and can pump the gaseous propellant by temperature gradient only (cold to hot). Most of previous research on thermal transpiration is in its early stage and mainly studied for application to small vacuum facility or gas chromatography in ambient condition using nanoporous material like aerogel. In this study, we focus on basic research of propulsion system based on thermal transpiration using polyimide material in vacuum conditions.

• 한국추진공학회지
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• 제11권6호
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• pp.42-49
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• 2007

본 연구에서는 마이크로 추진장치의 개발을 위한 기초연구로 마이크로 노즐의 유동 특성을 분석하였다. 냉가스 추진원리를 이용하였으며, 추진 장치의 노즐 목 직경이 1.0, 0.5, 0.25 mm 인 마이크로 노즐을 방전가공을 이용하여 제작하였다. 판스프링과 스트레인 게이지를 이용한 추력측정장치를 이용하여 추력을 측정하였으며, 대기압 환경과 진공환경에서 마이크로 노즐의 유동특성을 분석하였다. 추진제는 아르곤과 질소를 사용하였으며, 실험 결과를 CFD 결과와 비교하였다. 연구 결과 노즐의 소형화로 인해 점성과 배압에 의한 유동손실이 발생함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.381-385
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• 2005

최근 우주 개발 기술은 "더 빠르고, 저렴하고, 효율적인"으로 표현할 수 있다. 이런 장치들 사이에서 마이크로 추진 장치는 필수적인 요소이다. 또한 마이크로 노즐은 마이크로 추진 장치에서 가장 중요한 부분이다. 냉가스 추력기의 경우, 마이크로 노즐은 팽창비의 변화를 통해 압축 가스내의 저장된 에너지를 운동에너지로 변환시킨다. 본 논문에서는 노즐 팽창비와 비열비에 따른 마이크로 노즐의 특성을 실험하였다. 추력은 추력 측정 장치에 부착한 스트레인게이지를 사용하여 측정하였다. 또한 실험을 통해 마이크로 노즐의 성능을 평가해보았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.76-79
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• 2007

마이크로 노즐의 유동특성에 대한 선행연구로부터 우리는 마이크로 노즐에서 점성과 배압에 의해 유동손실이 발생함을 확인하였다. 이러한 유동손실을 극복하기 위해 열적발산원리를 이용한 새로운 개념의 마이크로 추진장치에 대한 연구를 진행하였으며，이는 움직이는 부품이 없이 오직 온도구배만으로 추진제를 낮은 온도에서 높은 온도로 펌핑이 가능하다. 대부분의 열적발산원리에 대한 연구는 많은 발전을 거듭해 왔으며, 주로 대기압 환경에서 에어로젤과 같은 나노 다공물질을 이용하여 소형 진공설비나 가스 크로마토그래피에 적용 목적으로 연구되었다. 하지만 본 연구에서는 폴리이미드 재질을 이용하여 진공환경에서 열적발산원리를 이용한 추진장치의 기초연구를 진행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.309-317
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• 2012

Recent years have witnessed the use of micro shock tube in various engineering applications like micro combustion, micro propulsion, particle delivery systems etc. The flow characteristics occurring in the micro shock tube shows a considerable deviation from that of well established conventional macro shock tube due to very low Reynolds number and high Knudsen number effects. Also the diaphragm rupture process, which is considered to be instantaneous process in many of the conventional shock tubes, will be crucial for micro shock tubes in determining the near diaphragm flow field and shock formation. In the present study, an axi-symmetric CFD method has been applied to simulate the micro shock tube, with Maxwell's slip velocity and temperature jump boundary conditions. The effects of finite diaphragm rupture process on the flow field and the shock formation was investigated, in detail. The results show that the shock strength attenuates rapidly as it propagates through micro shock tubes.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.601-604
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• 2004

Precise position and attitude control of pico-satellite requires huge number of impulses of the order of 10$^{-6}$ Ns. MEMS solid rocket array is a promising propulsion system but the higher degree of miniaturization causes unreliable operation mainly due to quenching. In order to breakthrough this situation, a novel design of solid micro-rocket is proposed, which generates tiny impulses repetitively from a single rocket not from array. This unique micro-rocket is based on the utilization of quenching, which causes propellant reaction to sustain only in a small area. A test chip of a micro solid propellant tank and micro heater array is fabricated and ignition test is conducted. Obtained results show the feasibility of this concept and future direction of this quenching-based propulsion is discussed.