저궤도 큐브 위성용 수전해 추진 시스템 개념 설계

초록

수전해 추진 시스템은 물을 전기 분해하여 생성된 수소와 산소를 연소시켜 추력을 생성하는 추진 시스템으로, 독성 물질이 전혀 발생하지 않고 전기 추진과 화학 추진의 장점을 모두 갖춘 미래형 추진 시스템이다. 본 연구에서는 300 km 고도에서 저궤도 임무를 수행하는 3U 사이즈의 큐브 위성에 적용하기 위한 수전해 시스템을 구상하고, 수전해 추진 시스템을 개념 설계하였다. PEM 수전해 장치와 촉매 점화 장치를 주요 구성품으로 채택하였고, 촉매 점화기를 설계하여 실험적으로 그 성능을 입증하 였다. 촉매 점화 장치는 연소실과 전체 시스템을 소형화 및 경량화 시킬 수 있어 큐브 위성에 적합하 며, 실험을 통하여 우수한 점화 성능을 검증하였다. 수전해 추진 시스템의 성능 분석 결과 1 kg의 물을 탑재하였을 때 수명 연장 효과는 최대 12년 이상으로, 동일한 용적의 추진제를 탑재한 타 추진 시스템 대비 우수한 성능을 얻을 수 있으며 3U의 상용 플랫폼에 적용하였을 경우 500 g의 물과 1 kg의 payload 포함 3.63 kg의 총 중량이 추산되어 타당성을 확인하였다.