자기차폐 방식의 고리형 홀 추력기의 개발 및 특성 연구

Abstract

고리형 홀 추력기는 인공위성의 자세제어 및 행성탐사 등의 우주 임무수행을 위한 전기추력기로 널리 활용된다. 최근 고리형 홀 추력기의 장시간 운전성 확보 및 방전효율 향상을 위해 플라즈마와 방전영역 내 유전체 벽 간의 충돌을 줄임으로써 전극 식각 및 전자온도 손실을 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 ExB 운동을 유지하기 위한 전자석 코일 이외에 추가적인 전자석 코일을 활용해 방전 채널과 평행한 자기장을 형성하여 플라즈마와 유전체 벽 간의 충돌을 감소시키는 연구들이 소개되고 있으며, 이러한 방법을 자기차폐(magnetic shielding)라 한다. 본 발표에서는 추가적인 전자석 코일없이 자기차폐가 가능한 고리형 홀 추력기에 해 소개하고자 한다. 자기차폐 구조형성을 위해 자성체 구조물을 활용한 내부 자기장 회로를 사용하였으며, 추가적인 전력 소모 없이 기존에 보고된 자기차폐 방법의 자기장 구조와 유사한 형태를 가진다. 한국과학기술원 전기추력기 연구팀에서는 본 자기차폐 방식이 적용된 300 W급 추력기를 제작하였으며, 방전실험을 통해 자기차폐에 의한 플라즈마 구속 거동 및 추력 특성들을 보고하고자 한다.