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친환경 이원 우주 추진시스템의 국내외 연구개발 동향 및 전망
김민수,황민식,이형진 한국항공우주학회 2024 韓國航空宇宙學會誌 Vol.52 No.9
화학식 이원 우주 추진시스템은 고효율, 고추력을 필요로 하는 우주 임무에 활용된다. 기존 하이드라진 기반 이원 우주 추진시스템은 높은 비추력과 저장성을 가지나 독성이 강하여 친환경 추진제 기반 이원 우주 추진시스템으로 대체할 필요가 있다. 전 세계적으로 친환경 이원 우주 추진시스템을 연구 개발중이나, 기술적 난이도에 의하여 일부 국가에서만 과산화수소, 아산화질소, 물 기반 이원 우주 추진시스템의 상용화가 이루어졌다. 본 논문에서 최근 연구개발 되고 있는 HAN(Hydroxylammonium nitrate), ADN(Am-monium Dinitramide), 과산화수소, 아산화질소, 물, 백연질산 기반 친환경 이원 우주 추진시스템과 상용화된 하이드라진 기반 이원 우주 추진시스템의 국내외 동향 및 성능을 비교 분석하였다. 친환경 이원 우주 추진시스템의 비추력이 유사하거나 더 높았으며, 경제성이 뛰어나고 저장성이 유사하여 대체 가능성이 있음을 확인하였다. Chemical bi-propellant space propulsion systems are usually used for space missions that require high thrust levels. The technology of bi-propellant space propulsion systems are essential to be competitive in future space development. Hydrazine based space propulsion systems have the advantage of storability characteristics with high specific impulse, however hydrazine is a highly toxic substance that can cause several issues. Green space bi-propellant propulsion systems also have high storability and specific impulse enough to replace hydrazine. In this paper, the performances of the green bi-propellant space propulsion systems are analyzed through an investigation of current researches. The Performance of the green propellants based(especially HAN(Hydroxylammonium nitrate), ADN(Ammonium dinitramide), Hydrogen peroxide, Nitrous oxide, Water, White Fuming Nitric Acid) and hydrazine based space propulsion systems were compared and analyzed. The specific impulse values of the green bi-propellant space propulsion systems were similar to hydrazine space propulsion system. Green space bi-propellant propulsion systems have more storability and are more economical than Hydrazine-based space propulsion systems.
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김수겸(Su-Kyum Kim),채종원(Jong-Won Chae),원수희(Su-Hee Won),전형열(Hyong-Yoll Jun) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.8
우주비행체 추진기관은 로켓엔진의 일종으로 인공위성, 우주탐사선 등의 임무수행을 위해 사용되며 인공위성 자세제어 및 궤도조정을 위한 수요에 따라 1950년대 말부터 개발되기 시작하였다. 우주비행체에 사용되는 추진시스템은 발사체와 달리 상대적으로 긴 기간의 임무수행이 요구되며, 이에 따라 추진제의 안정성 및 추진시스템의 내구성이 설계에 매우 중요한 요소가 된다. 최근에 우주추진 분야에서 주목받는 기술은 이온성 액체를 이용한 친환경 추진과 전기추진만으로 추진시스템을 구성하는 기술로 국내에서도 체계적인 연구개발이 필요하다. 본 논문에서는 우주추진기관의 국내외 현황 및 주목받는 기술들을 나열하고 이에 따른 개발 전망을 간략히 소개하였다. Spacecraft propulsion system is a kind of rocket engine that has been developed from the end of 1950s for attitude control and orbit maintenance of satellite. Since the spacecraft propulsion system has to be used for a relatively long time, therefore, stability of propellant and life of thruster could be very important factor for propulsion system design. Recently, green propellant propulsion and all electrical propulsion system have became very important issue, and we also need a development according to well organized plan. In this paper, we will introduce the development status, key technologies and development prospect of spacecraft propulsion system.
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채종원,김수겸,유명종,한조영 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.4
이원추진제 추진시스템의 압력변환기 위치를 조사하여 장단점을 비교분석하고자 한다. 비교대상은 천리안위성의 추진시스템, Space Systems Loral의 GOES I/M의 추진시스템, Boeing의 GOES N의 추진시스템, Thales Alenia의 추진시스템, New European Platform인 Alpha Bus의 추진시스템의 개략도들을 비교분석하였다. 비교분석결과는 궤도상 잔류 추진제 양을 추정하기 위해서 추진제 탱크의 내 얼리지의 압력이 필요하며 이를 알기 위해서는 추진제 탱크의 상류부분 또는 하류부분에 장착해야 하고 보다 자세한 액체원지점엔진의 입구 압력을 알기 위해서는 액체원지점엔진에 가능한 한 가깝게 위치하는 것이 바람직하다. 하지만 이는 원칙의 문제가 아니며 설계개념의 차이일 뿐이다. In the present paper a survey of the locations of propellant tank pressure transducers is done to find out strength and weakness through a comparison of bipropellant propulsion system's schematics. The comparison objects are the schematics of COMS chemical propulsion system, GOES I/M of Space Systems Loral, GOES N Boeing, UPS of Thales Alenia and Alpha Bus of New European Platform. There have to be installed at least one pressure transducer on each propellant tank to measure ullage's pressure level, which is used to estimate the remaining mass of propellant tank in orbit and the location is either upstream or down stream of propellant tank. To know the more precisely inlet pressure of liquid apogee engine, the closer inlet pipeline the pressure transducer is located. But it doesn't belong to the principle but to the design concept.
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한조영(Cho Young HAN),김방엽(Bang Yeop KIM) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회지 Vol.13 No.4
Development of Moon Explorer-1 (orbiter) is supposed to be commenced in 2017 and launched in 2020. In case of Moon Explorer-2 (lander), it would be slated to start in 2021 and launch in 2025. In this paper conceptual feasibility studies are conducted for the propulsion system applicable to a Moon Explorer. In the first place the availability of monopropellant/bipropellant/electric propulsion system is examined with domestic as well as overseas precedents. Secondly △V is estimated by the mission analysis and the propellant budget is calculated accordingly. Subsequently feasibility of a chemical propulsion system for a Moon Explorer is evaluated.
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한조영(Cho Young Han) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.8
국내의 위성 개발 프로그램은 정지궤도위성인 통신해양기상위성과 저궤도위성인 다목적실용위성으로 대별할 수 있다. 각 위성은 임무 요구조건을 충족하는 추진시스템을 탑재하고 있다. 통신해양기상위성에는 위성체의 지구정지궤도 진입, 자세 및 궤도 제어/조정을 위하여 요구되는 추력과 토크를 제공하는 이원추진제 추진시스템인 화학추진시스템이 탑재되어 있으며, 반면 다목적실용위성에는 궤도전이 기능이 배제된, 궤도상 자세제어가 주목적인 단일추진제 추진시스템이 장착되어 있다. 본 연구에서는 이 두 추진시스템의 차이점 및 특성을 비교 분석한다. Domestic satellite development programme is generally classified into two categories: COMS as GEO satellite and KOMPSAT as LEO one. Each satellite has the on-board propulsion system fulfilling its own mission requirements. The COMS propulsion system provides the thrust and torque required for the insertion into GEO, attitude and orbit control/adjustment of spacecraft. It is the well-known Chemical Propulsion System(CPS) using bipropellants. On the other hand, the monopropellant propulsion system is employed in KOMPSAT, and its main role is on-station attitude control excluding the orbit transfer function. In this study, these two representative propulsion systems are compared and analysed as well, in terms of essential differences and important characteristics.
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조동재(Dong Jae Jo),박진한(Jin Han Park),유재호(Jae Ho You),박상섭(Sang Sup Park),김정수(Jeong Soo Kim) 한국추진공학회 2023 한국추진공학회지 Vol.27 No.3
Chemical propulsion system possesses superior thrust performance compared to other propulsion systems, making it suitable for the missions that require high thrust and agile maneuverability, such as orbit transition and attitude control. However, when it is applied to micro-satellites, the size and weight of the system manifest itself as limiting factors. Therefore, simplification of the system for microsat is inevitable, and possible approaches include component miniaturization, introduction of additive manufacturing techniques, and improvement of pressurization methods. Additive manufacturing techniques enhance the design flexibility and significantly reduce the number of parts, while using solid pressurization system or incorporating propellant management devices are also considered as the miniaturization approaches.
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