이온추진6 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. 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. 8. 플라즈마 진단: 이온에너지분포 측정 - Retarding Potential Analyzer (RPA) 전기추력기, 즉, 플라즈마 추력기는 고에너지(=고속)의 이온을 분출함으로써 높은 비추력으로 추력을 발생시키는 우주추진 장치이다. 그렇다면 이온의 에너지는 얼마나 높을까? 분출되는 이온이 100개라면 100개 모두 같은 에너지를 가질까? 이러한 질문에 답하기 위해서는 이온에너지분포를 측정해야하는데, 이 때 쓰이는 플라즈마 진단장치가 바로 오늘 소개할 Retarding Potential Analyzer (RPA)다.(진단장치 게시글은 다른 글보다 난이도가 높으니 유의)전기추력기는 이온을 분출하는만큼 전자 또한 방출한다. 따라서 이온의 물리적 특정을 파악하고자 할 때는 전자에 의한 효과를 배제해야하는데, 마찬가지로 이온에너지분포를 측정하는 RPA 또한 전자가 신호로 수집되는 것을 차단해 이온전류만을 선택적으로.. 2023. 6. 10. 4. 전기추력기 지상시험시설의 조건: 진공도 전기추력기 연구개발을 위해서는 우주의 진공 환경을 모사하는 지상시험시설이 필요하다. 이번에는 전기추력기 지상시험시설에 대해 좀 더 깊이 파고들어 세 개의 글에 걸쳐 시리즈로 작성해보고자 한다. 이번 글을 통해 가장 중요한 조건, 높은 진공도에 관해 알아보자. 전기추력기 지상시험시설의 조건 1. 우주환경을 모사하는 높은 진공도 2. 큰 electric potential boundary 3. Ion beam dump 1. 우주환경을 모사하는 높은 진공도 전기추력기는 위성과 우주선에 작은 추력이 필요할 때 유용한 추진장치이다. 따라서 지상에서의 시험 결과와 우주에서의 작동 중 결과 간의 오차가 크면 안된다. 그 중 가장 첫 번째로 고려돼야 할 것이 "진공도"이다. 진공. 우주가 진공환경이란 것은 들어봤을테고,.. 2022. 12. 21. 2. 전기추력기는 우주에서만 사용 가능한가? 이전 글에서 전기추력기의 높은 비추력에 대해 알아보았다. 2022.07.24 - [전기추력기] - 1. 전기추력기의 장점: 높은 비추력 전기추력기의 비추력은 일반적으로 화학추력기의 배 이상 높아 연료중량을 크게 줄일 수 있다. 이러한 장점 덕에 전기추력기의 수요는 빠르게 증가하고 있지만, 전기추력기가 화학추력기를 대체할 수 없는 영역이 존재한다. 이번 글에서는 오늘의 질문 "전기추력기는 우주에서만 사용 가능한가?"에 답하고 전기추력기의 역할과 전망에 대해 소개한다. 2. 전기추력기는 우주에서만 사용 가능한가? 연료와 산화제(or 촉매)를 공급해 점화만 시켜주면 추력을 얻을 수 있는 화학추력기와 달리, 전기추력기는 고속의 이온을 분출하기 위해 전력을 지속적으로 공급해야 한다. 자, 그렇다면 추력 $T$를 .. 2022. 8. 28. 1. 전기추력기의 장점: 높은 비추력 전기추력기는 전력(Electric power)을 추진에 이용하는 우주추진 장치로, 그 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 흔히 추진 하면 제트 엔진 또는 로켓 엔진 등 연소방식의 화학 추력기가 가장 먼저 떠오른다. 화학추력기는 그 추진방식이 직관적으로 쉽게 이해가 되지만 전기추력기는 머릿속에 잘 그려지질 않는다. 오늘은 아래 두 가지 질문 중 1번에 답해보고자 한다. 전기추력기는 어떤 장점이 있을까? 전기추력기는 우주에서만 사용 가능한가? ###추진을 하는데 왜 전력을 소비할까? 높은 비추력, 전기추력기를 사용하는 이유이다. 비추력(Specific impulse, $I_{sp}$)이란, 연료가 추진방향으로 분사되며 갖는 평균속도를 지구 중력가속도($g$ =9.8 m/s2)로 나눈 값이다. 공급 연료량이 동일하.. 2022. 7. 24. 이전 1 다음
