• 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.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권1호
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• pp.138-143
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• 2017

A performance analysis for a pulsed plasma thruster(PPT) has been conducted to predict the thrust and current change. Two models were implemented - a one-dimensional lumped circuit analysis model and the Teflon ablation model provided by Michael Keidar. The circuit model incorporating resistance and inductance models was adapted to predict the magnitude of the discharge current. Numerical simulations like current discharge rates with different voltages were reasonably well compared with experimental data. The effects of Teflon ablation on thruster characteristics were investigated.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권1호
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• pp.95-102
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• 2006

펄스형 플라즈마 전기추력기의 설계기술과 제어기법에 있어서는 과거의 기술에 비하여 많은 도약을 하였다. 그리고, 펄스형 플라즈마 전기추력기의 충전된 전기에너지는 추력기 구동시 중요한 비중을 차지함을 알 수 있다. 펄스형 플라즈마 전기추력기는 매 분사시 축전기에 충전된 전기에너지를 방전시켜 분사 시키므로서 추력을 얻는 장치이다. 따라서, 매 분사시 균일한 추력을 얻고자 할 경우에는 동작시점에서 균일한 전기 에너지가 충전되어 있어야 한다. 따라서, 본 논문에서는 매 분사시 균일한 추력을 얻기 위한 기법과 축전기와 추력기 엔진간의 기하학적 연결에 따른 안정성을 연구하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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• pp.352-355
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• 2005

This paper describes an engineering model development of a pulsed plasma thruster, which is capable of an impulse bit of 20uNs and a specific impulse of 800s. The solid fuel which is Teflon allows for a self-contained, inert and stable propellant system. And, the PPT technology makes it possible to consider a revolutionary attitude control system (ACS) concept providing stabilization and pointing accuracies previously obtainable only with reaction wheels, with reduced mass and power requirements.

• 한국추진공학회지
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• 제20권3호
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• pp.54-62
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• 2016

이단 마이크로 할로우 음극 방전(MHCD) 플라즈마를 사용하는 마이크로 플라즈마 추력기(${\mu}PT$)에 대한 실험 연구가 수행되었다. 40 sccm의 아르곤 유량과 10 W 미만의 전력으로 보다 더 직진성 있고 긴 침투 길이를 가진 배기 플룸을 만드는 정전기적 가속이 이단 MHCD에 의해 발생되었다. 전압-전류 특성에서는 이단 운전 시 두 번째 단의 가속 전압이 일정하게 되는 최적 영역이 있음을 보였다. 추정된 배기 플룸의 길이가 가속 전압으로 추산된 이론적 배출 속도와 비슷한 증가 경향을 보였다. 다중 채널을 가진 마이크로 플라즈마 추력기는 동일한 총 전력량에 대하여 단일 채널 추력기와 비슷한 특성을 보여, 이는 채널 당 허용 전력량을 낮춰 전체 전력량을 높일 수 있음을 의미한다. 아르곤 원자 분광선의 볼츠만 그래프에서 배기 플룸의 평균 전자 여기 온도는 약 2.6 eV(=약 30,170 K)임이 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권8호
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• pp.611-620
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• 2020

이차원 축대칭 하이브리드 모델을 이용하여 홀 추력기의 플라즈마 방전 전압이 전자 평균 에너지, 전위, 이온화율 그리고 중성종 및 이온의 밀도에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서 개발된 코드의 검증을 위하여 홀 추력기 SPT-100ML의 방전 전압의 변화에 따른 방전 전류와 추력 및 플라즈마 분포 결과를, 타 연구자들의 실험과 계산 결과와 비교하였다. 결과는 방전 전압이 증가할수록 전자 평균 에너지, 이온화율, 이온의 밀도가 증가하는 반면에 중성종의 밀도가 감소함을 나타내었다. 방전 전압과 추력, 방전 전류는 서로 비례하는 관계를 나타내었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권8호
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• pp.697-703
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• 2017

펄스형 플라즈마 추력기의 성능해석을 위해 Teflon의 승화와 이온화 모델링을 수행하였다. PPT 작동 시 발생하는 방전 전휴의 변화를 예측하기 위해 일차원 lumped circuit model을 적용하였으며 Mickeal Keidar가 제시한 테플론-플라즈마 온도에 따른 테플론 승화 모델을 적용하였다. Saha 방정식을 이용하여 테플론 구성 원소인 탄소와 불소분자의 이온화를 예측하였다. 프로그램 검증을 위해 선행실험 결과와 비교하여 유사함을 확인하였으며 PPT 작동 전압에 따른 전류 변화정도를 고찰하였다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2007년도 한국우주과학회보 제16권2호
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• pp.139-143
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• 2007

전기 추진시스템은 저렴한 개발비와 높은 신뢰성을 제공하는 추진 장치로 많은 분야에서 응용 되어 왔다. 특히 최근에 발사된 SMART-1과 MUSES-C는 우리에게 시사하는 바가 크다. 각각 European Space Agency(ESA)와 Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA)에서 개발한 행성 탐사선으로, SMART-1은 달 탐사를 목적으로 하고 MUSES-C는 소행성 Itokawa의 토양을 채취해오는 것을 목적으로 한다. 이 두 탐사선에는 각각 Hall effect thruster와 Micro wave ion engine이 탑재되었는데, 작고 저렴한 비용의 탐사선을 이용해서 충분히 행성 탐사가 가능하다는 좋은 선례를 남겼다. 현재 개발되고 있는 과학기술위성 3호(STSAT-3)에도 전기추진 장치가 탑재되는데, SMART-1에 탑재 되었던 것과 유사한 Hall effect thruster가 인공위성 연구센터와 KAIST 물리학과의 GDPL과 공동으로 개발되고 있다. 성능이 좋은 전기 추력 장치를 개발하기 위해 추력기 내부에서 발생하는 플라즈마의 물리적 특성을 파악하는 것은 매우 중요한 일이다. 이 논문에서는 이러한 플라즈마의 특성을 모사하는 방법으로 Particle In Cell 모사와 더불어 독립적인 개개 입자의 운동을 기술하는 입자모사(particle simulation)를 이용하는 방법을 제시 하고자 한다. 이러한 접근 방법은 실제 전기추력장치를 설계하고 실험하는 담당자에게 플라즈마 운동에 대한 명료한 지식을 제공해 줄 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.245-250
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• 2004

The discharge current oscillation has been measured for various hollow anode widths and its axial positions using a 1㎾-class anode layer hall thruster. As a result, there were thresholds of magnetic flux density for stable discharge. The plasma structure inside the hollow anode was numerically analyzed using the fully kinetic 2D3V Particle-in-Cell (PIC) and Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) methods. The results reproduced both stable and unstable operation modes. In the stable operation case, which corresponds to the case with low magnetic flux, the plasma penetrated into the hollow anode deeper than the case with higher magnetic flux density case. This suggests that comparably large substantial anode area should contribute to stable operation.

• 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.