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인공신경망을 활용한 10 mN급 홀추력기 성능 예측 연구
박재홍(Jaehong Park),도근태(Guentae Doh),이동호(Dongho Lee),김영호(Youngho Kim),최원호(Wonho Choe) 한국추진공학회 2021 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5
본 연구에서는 인공신경망을 이용하여 홀 전기추력기의 추력 및 방전전류 예측 모델링을 수행하였다. 학습데이터는 일차원 하이브리드 파티클-인-셀 기법을 통해 생성되었다. 학습된 인공신경망은 검증을 위한 10 mN급 홀추력기를 대상으로 수행한 전산모사 결과들과 동일하게 0.9999 값의 R-squared를 보여주며 성공적으로 결과 예측의 가능성을 보여 주었다. 특히 제논 양극유량 0.98 mg/s 및 양극전압 250 V조건에서 인공신경망은 10 mN급 홀추력기의 방전전류 및 추력을 각각 0.83 A 및 12.7 mN으로 측정값 대비 5% 이내의 정확도로 성능을 예측했다. A neural network is applied to predict thrusts and discharge currents of Hall thrusters. The training set was generated by the one-dimensional hybrid Particle-In-Cell method. The trained network effectively generalized numerical simulation results by showing that both training and test set had an R-squared of 0.9999, where the test set was a 10 mN class Hall thruster. At the 0.98 mg/s of Xe anode flow rate and 250 V of anode voltage, the network predicted the discharge current and thrust of 10 mN class Hall thruster as 0.83 A and 12.7 mN respectively, which was within 5% of accuracy with measured values.
선종호(Jongho Seon),강성민(Seongmin Kang),김연호(Yonho Kim),전은용(Eunyong Chun),최원호(Wonho Choe),이종섭(Jongsub Lee),서미희(Mihui Seo) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.5
소형 인공위성의 궤도천이 및 보정을 위하여 추력이 약 10 mN이고 비추력이 1500 s인 홀 방식 전기추력기를 설계하였다. 개발된 추력기는 홀 방식의 추력부, 전력공급부 및 연료 공급부로 구성되어 있고, 무게, 소모전력 및 효율은 각각 10 ㎏, 300 W 및 30%정도이다. 개발된 추력기 시스템에 대한 간략한 소개를 홀 방식의 추력기를 선택하게 된 배경해석과 함께 기술하였다. A small Hall-effect thruster with a thrust range near 10 mN and a specific impulse of about 1500 s has been designed to control or maintain the orbits of small satellites. The thruster system consists of a hall-effect thruster head, a power processing unit and a Xenon (Xe) gas feed system. The total mass, the consumed electric power and the efficiency of the thruster are approximately 10 ㎏, 300W and 30%, respectively. Analyses results that support the selection of the thruster for small satellites are provided along with a brief description of the thruster system.
과학기술위성 3호 탑재를 위한 저전력 홀 추력기 개발 및 시험
이종섭(Jongsub Lee),서미희(Mihui Seo),선종호(Jongho Seon),최원호(Wonho Choe) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
홀 추력기는 전기추력기의 한 종류로 비교적 간단한 구조와 높은 추력밀도 및 비추력으로 소형위성에 적합하다고 판단되어 주목받고 있으며, 이에 국내에서도 과학기술위성 3호의 핵심기술로 선정되어 자체 개발 중에 있다. 여러 요구조건 분석을 통해 입력전력 300 W, 추력 10 mN, 추력효율 35% 및 비추력 1000 s이 개발목표로 설정되었으며, 이를 만족하는 추력기의 개발을 위해 다양한 구조의 프로토타입 제작 및 실험을 수행하였다. 그 결과 현재까지 약 290 W 입력전력과 0.97 mg/s의 제논 연료유량에서 11 mN의 추력을 37%의 추력효율로 얻는 만족할만한 결과를 얻었다. Low power Hall thruster is under development as one of the core technologies for STSAT-3. The Hall thruster has several advantages such as its simple structure, high thrust density and specific impulse etc. Development target values deduced by analyzing requirements are consumed electrical power, thrust, thrust efficiency, and specific impulse of < 300 W, > 10 mN, ~ 35%, and > 1000 s, respectively. In order to achieve the target specifications, two prototype Hall thrusters were developed and compared. To date, thrust and efficiency are 11 mN and 37% under the total power of 290 W with 0.97 mg/s Xe propellent supply.
이승훈(Seunghun Lee),김호락(Holak Kim),도근태(Keuntae Doh),임유봉(Youbong Lim),최원호(Wonho Choe) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12
한국은 2000년대 초반 KAIST가 전기 추력기 연구를 본격적으로 시작한 이래 과학기술위성 3호에 자체개발한 10 mN급 Hall 방식 추력기 탑재하였고, 본 기술을 바탕으로 ㈜쎄트렉아이가 전기추진 시스템의 상용화에 성공했다. 2015년 초에는 플라즈마물리, 우주항공, 재료 등 분야의 관심있는 여러 전문가들을 중심으로 ‘한국 전기추력기 모임’이 결성되어 한국형 전기추진 시스템 개발을 위한 연구결과 공유 및 국내 연구기반 조성 활동을 하고 있다. 본 발표에서는 국내 전기추진 시스템 개발 현황 및 국외 기술대비 기술 수준에 대해 보고하고, 근지구궤도 및 우주탐사 위성용 전기추진 시스템의 개발방향에 대해 논하고자 한다.