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마이크로 펄스 플라즈마 추력장치의 개발(Micro Pulsed Plasma Thruster)

전문가 제언: □ 반도체 기술의 발달은 각종 센서 및 작동기(actuator)의 기능을 좀 더 복합적이고 고신뢰성의 시스템을 가능케 하였다. 우주 공간에서도 이러한 마이크로 시스템을 응용한 위성체의 개발로 경량 소형화를 통한 경제적인 장점이 있다. 또한 복합적인 대형 위성체보다 마이크로 위성들을 집단으로 운용할 경우, 다양한 임무 부여가 가능하다. 실패에 대한 부담도 분산되어 안전성 있는 임무 수행 측면에서도 매우 유리하다. 현재 선진국 연구기관들이 진행 중인 마이크로 추력장치들로는 Micro Resist Jet, Micro Cold Gas Thruster, Micro Solid Propellant Thruster 및 Micro Pulsed Plasma Thruster 등이 있다.

□ 우리나라도 1992.8.11 우리별 1호의 첫 발사를 시작으로 4호(과학위성 1호), 무궁화 위성 1,2,3호 및 다목적 실용성의 아리랑 1호 등 모두 8기의 위성이 지구 궤도를 돌고 있다. 국가 우주중장기개발 계획에 의하면 2015년까지 세계 10위권을 목표로 19기의 위성을 독자 개발하는 것으로 되어 있다. 위성체 기술의 핵심인 micro-PPT 분야의 기술이 더욱 절실히 요구되는 바이다. 국내 기술 수준은 일부 정밀기계 및 전자분야 제조기술은 국제적 인정을 받고 있으나, 원천기술인 설계 기술, 초정밀-고신뢰성 제작기술 및 시험기술은 아직 미약한 편이다.

□ PPT는 전형적인 기체 추진 시스템에 비해 높은 임펄스 특성을 갖고 있다. 즉 궤도나 자세제어에 필요한 추진제의 질량을 적게 소모한다. PPT는 상대적으로 긴 작동 시간과 장착의 간편성 때문에 장기간 작동을 요구하는 임무에 많이 적용되리라 기대된다. 소형 위성 시스템의 자세제어, 궤도 제어 및 저항 보상 등의 미세 제어장치로 주목 받을 것이 틀림없다.

□ PPT는 추진 효율이 약 10%정도로 낮은 것이 단점이다. 그러나 장점이 많이 있어 소형 위성체에 유용하게 사용되고 있다. 미국에서는 2000년 11월 21일에 EO-1(질량 259kg)의 피치축 제어용으로 탑재되었고, ION- F 자세 비행이 계획되어 있는 Dawgstar nano-satellite(질량 15kg)에도 탑재될 예정이다. 일본에서는 질량 수십kg 정도의 고기능 소형 위성에 탑재할 목적으로 연구 개발이 진행되고 있다.

저자: Haruki Takegahara ; Yoshihiro Arakawa ; Kyoichiro Toki ; Takeshi Tachibana (etc.)
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