(연구모음) 우주 전기 추진: 미래 EU 우주 생태계에 동력 공급

유럽은 급성장하는 위성 시장에 비용 효율적이고 고효율적인 저에너지 전기 추진 시스템을 제공하기 위해 노력하고 있음

그 결과는 유럽의 우주 부문을 강화하고 지구 관측, 통신, 궤도 서비스 및 우주 탐사 분야에서 새로운 기회를 열어줄 것
지난 10년 동안 마이크로 전자공학의 발전과 발사 비용 절감으로 인해 궤도에 진입하는 위성 수가 증가하였으며 지구 관측, 항법 및 통신 개선을 목표로 앞으로 수만 개의 위성이 발사될 예정
현재 지구 저궤도(LEO)에는 5,000개 이상의 위성이 200~1,600km 고도에서 지구를 돌고 있음
그러나 저궤도 위성은 궤도 붕괴를 겪게 되어 지구로부터의 거리가 점차 감소하게 되는 등 궤도 ‘위치 유지’를 위하여 효율적인 저추력 추진 시스템이 필요

전기 동력 추진(EP)은 저궤도 위성이 지구 위를 계속 비행할 수 있도록 하는 혁신적인 경량 고효율 기술

이 종류의 우주 추진력은 전기 동력을 사용하여 다양한 전기 및/또는 자기 수단을 통해 추진체를 가속함
전기 동력을 사용하면 기존의 화학 추진기에 비해 위성 추진기의 성능이 향상되며, 우주선을 가속하는 데 질량이 거의 필요하지 않음
추진제는 기존의 화학적 추진기보다 최대 20배 빠르게 분사되므로 전체 시스템이 몇 배는 더 효율적이며, 이는 궤도 내 서비스 및 운송 업무를 목적으로 하는 우주선에 특히 중요함
고출력 EP 시스템은 또한 탑재 패널의 화학 추진제나 태양 에너지에 비해 더 높은 출력이 더 높은 추력 값으로 변환되므로 달, 화성 및 소행성 대탐사 임무에도 기여할 수 있음
EP는 EU 미래 우주 생태계와 우주 작전 및 운송 분야에서 유럽의 글로벌 리더십을 보장하기 위한 핵심 지원 및 전략 기술로, 그 개발은 중요한 우주 기술의 외국 공급업체에 대한 유럽의 의존도를 줄여 독립적인 접근을 보장할 것으로 기대

동 연구모음은 전기 추진에 관한 전략 연구 클러스터(SRC) 내에서 EU가 자금을 지원하는 12개의 Horizon 연구 프로젝트의 주요 성과를 소개

SRC는 두 가지 상호 보완적인 기술 개발 라인을 따라 유럽 EP 연구를 강화
첫 번째는 홀 효과 추진기, 그리드 이온 엔진 및 고효율 다단계 플라즈마 추진기와 같은 점진적 기술에 중점을 둠
두 번째 분야에서는 혁신적인 추진기 개념과 새로운 지원 기술을 포함하여 EP 분야의 기타 유망하고 잠재적인 와해성 기술을 선보임
EPIC2 프로젝트는 연구 과제를 해결하는 활동을 식별하고 프로젝트의 활동과 결과를 평가
CHEOPS LOW POWER, CHEOPS MEDIUM POWER 및 ASPIRE 프로젝트는 이온을 효율적으로 가속하여 높은 추력을 생성하는 홀 효과 기술을 사용하여 EP 시스템을 개발
GIESEPP-MP는 유럽 최초의 플로그 앤 플레이 그리도 이온 엔진 표준화 EP 플랫폼을 시연
HEMPT-NG2는 플라즈마 가두기를 위해 영구 자석을 사용하는 이온 추진 기술을 개발
HIPATIA는 비정지 위성 및 기타 소형 우주선에 사용하기 위한 전자기 플라즈마 추진 시스템을 테스트 함
NEMESIS는 기존 세라믹 보다 우수한 특성을 지닌 일렉트라이드 기반 음극 기술을 개발
iFACT는 연료 비용과 부피를 줄이기 위해 EP의 추진제로 요오드를 사용하는 방법을 조사
PJP는 고체 금속 추진제를 사용하는 진공 아크 물리학을 기반으로 펄스 전기 추진기를 개발
EDDA는 온보드 태양광 어레이가 전력 변환기 없이 추진기에 전력을 공급하는 방법을 테스트
AETHER는 추진제 탑재 대신 상층 대기의 잔류 가스를 추진제로 사용하는 공기 호흡 기술에 중점을 두어 VLEO 위성이 더 오랫동안 서비스를 유지하고 비용 효율성을 높일 수 있도록 지원