전기추력기15 17. 전기추력기의 연료 전기추력기는 연료를 플라즈마로 전이시켜 이온을 선택적으로 가속해 내보냄으로써 추력을 얻는다. 피스톤 엔진방식의 자동차에 가솔린, 디젤, LPG 가 주로 쓰이듯 전기추력기 또한 주요 사용되는 연료가 몇 있다. 전기추력기의 연료로는 어떤 물질이 적합할까? 이번 글에서는 다섯 가지의 시각을 통해 어떤 물질이 전기추력기 연료로서 적합한지 들여다본다. (필요지식: 고등학교 화학1,2)1. 플라즈마 생성 난이도 뭐니 뭐니 해도 추진기관의 연료는 성능을 최적화 해야한다. 전기추력기의 추력 발생 과정을 간략화하면 다음과 같다. 1. 연료공급 → 2. 플라즈마 발생 → 3. 이온 가속/분출 → 4. 추력 발생전기추력기의 차별점이 무엇이던가? 바로 이온을 고속으로 가속시켜 연비가 높다는 것이다. 이온을 가속시키려면 그 전.. 2024. 9. 15. 16. 스퍼터링: 전기추력기 수명의 주요 결정요소 @넋두리신규 게시글을 올린지 무려 4달이 지나서야 다시 게시글을 작성한다."12. 홀추력기: 이름의 기원과 작동 원리"에서 작동 원리를 설명하려다보니 배경지식을 여럿 설명해야했는데 스스로 만족할만큼 쉽게 설명할 해답을 찾기가 어려워 글쓰기를 멀리하게 됐다..😢그동안 주제로 꼭 담아보고 싶었던 "스퍼터링"을 녹슨 체인의 윤활제로 삼아 멈춰있던 바퀴를 다시 굴려본다.1. 스퍼터링(Sputtering)스퍼터링은 높은 운동량 & 높은 운동에너지를 가진 입자가 물체에 충돌함에 따라 표면을 구성하는 원자나 분자들이 떨어져나오는 현상으로, 충돌입자의 에너지가 표면을 구성하는 원자/분자의 결합에너지보다 커야만 스퍼터링이 일어날 수 있다. 원자/분자의 결합 에너지는 수 eV에 달하는데, 대기중의 중성입자로서는 감히 다.. 2024. 4. 17. 12. 홀추력기: 이름의 기원과 작동 원리 <작성중> 홀추력기는 2010년 경부터 가장 많이 쓰이는 전기추력기로 등극하였다. 가장 많이 쓰이는 데는 그만한 이유가 있을터. 이번에는 홀추력기를 세 개의 시리즈 글로 나누어 소개하며 홀추력기를 파훼해보자. 이번 글에서는 홀추력기라는 이름의 기원과 작동 원리를 알아본다. 1. 홀추력기 이름의 기원과 작동 원리2. 홀추력기의 성능 및 활용3. 홀추력기의 물리적 특성1. 이름의 기원A) 홀효과 (Hall-effect)홀추력기의 영문명은 Hall-effect thruster 직역하면 '홀효과 추력기'인데, Hall thruster 한글로는 '홀추력기'로 줄여부르는 게 일반적이다. Hall-effect는 전류가 흐르는 도체에 자기력선이 지나는 환경에서 전기장과 자기장 모두에 수직인 방향으로 전위차가 발생하는 현상으로,.. 2023. 10. 3. 11. 홀추력기와 이온추력기: 맛보기 2020년대 들어 우주산업은 폭발적으로 성장하고 있다. 특히 위성기술에 있어서는 러시아-우크라이나 전쟁이 발발함에 따라 인공위성이 갖는 전략적 가치가 공공연히 드러났으며, SpaceX나 Blue Origin 등 거대 기업들이 위성사업에 진출하여 서비스를 개시해 수익을 실현하거나 사업을 가시화하며 위성기술이 우리의 삶에 가까이 다가와 있음을 피부로 느끼게 하고있다. 1. 우주추진에 있어 홀추력기와 이온추력기의 입지 인공위성이 관측 및 통신 성능을 끌어올리고 위성수명을 늘리기 위해서는 원하는 궤도에 위성을 위치시킬 수 있는 추진장치가 필요하다. 인공위성이 지구궤도를 유유히 도는 동안 희박하게나마 존재하는 기체에 의한 마찰력, 완벽한 구형이 아닌 지구로 인한 중력의 불균형, 달이 지구를 공전하며 발생하는 중력.. 2023. 8. 12. 10. 플라즈마 진단: 이온속도분포 측정 - Laser Induced Fluorescence (LIF) Spectroscopy 플라즈마 밀도가 높은 곳에 probe를 삽입하면 많은 수의 이온과 전자가 지나쳐야 할 길목을 가로막게 되며 probe에 충돌하는데, 이는 설연휴 정체구간에서 교통 경찰이 차선을 점거한 채 통행량을 파악하는 상황에 견줄만한 상황이다. 따라서 RPA, Faraday probe와 같이 크기가 큰 진단장치는 전기추력기와 멀리 떨어진 플라즈마 밀도가 낮은 곳으로 측정 영역이 제한된다. 플라즈마 발생 및 이온 가속 영역은 추력의 근원이 될 뿐 아니라 복잡한 물리현상이 혼재된 곳이므로, 전기추력기 연구자들이 두눈에 쌍불을 켜고 바라보는 주요 관심 영역이다. 이 두 영역은 플라즈마 밀도가 가장 높은 곳이므로 어떤 현상이 일어나는지 알고싶다면 지당하게도 왜곡을 최소화하는 플라즈마 진단장치를 사용해야 하는데, 왜곡을 최소.. 2023. 7. 9. 9. 플라즈마 진단: 이온전류밀도 측정 - Faraday probe 전기추력기, 즉, 플라즈마 추력기에서는 가속된 이온이 분출되며 추력을 발생시킨다. 추력이 이온의 축방향 운동량에 비례하므로 모든 이온이 축방향으로 분출된다면야 좋겠지만 물리적으로 불가능하다. 추력 = 초당 분출 이온 수 $\times$ 이온 축방향 평균 운동량 더구나, 큰 확산각으로 분출되는 이온은 그 수가 비록 적지만 그중 일부가 위성체 외부에 위치하는 태양광 패널이나 안테나에 충돌해 erosion을 일으키거나 저속으로 유입되어 대전시키는 문제를 일으킬 수도 있다. 이러한 현상의 경중을 판별하고 이온의 총 방출량을 얻어내기 위해서는 각도에 따른 이온전류밀도를 측정해야 하는데, 바로 오늘 소개할 Faraday probe 가 이러한 상황에 사용되는 플라즈마 진단장치이다. (진단장치 게시글은 다른 글보다 난.. 2023. 6. 10. 이전 1 2 3 다음
