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요즈음 화학 에너지의 대체 에너지 중 한가지인 전자기 에너지를 이용한 전자기 발사장치(EML; Electro-Magnetic Launcher)이 여러 분야에서 활발히 연구되고 있다. 전자기 발사장치는 전기에너지를 운동에너지로 변환하여 피투사체를 추진시키므로 친환경적이고 안정성 확보로 인해 보관 및 유지 보수에 탁월한 장점이 있다. 이로 인해 현재 영국, 일본 등 선진국에서는 다양한 목적으로 EML에 대한 활발한 연구 및 개발이 진행되고 있다. 국내에서 ...

요즈음 화학 에너지의 대체 에너지 중 한가지인 전자기 에너지를 이용한 전자기 발사장치(EML; Electro-Magnetic Launcher)이 여러 분야에서 활발히 연구되고 있다. 전자기 발사장치는 전기에너지를 운동에너지로 변환하여 피투사체를 추진시키므로 친환경적이고 안정성 확보로 인해 보관 및 유지 보수에 탁월한 장점이 있다. 이로 인해 현재 영국, 일본 등 선진국에서는 다양한 목적으로 EML에 대한 활발한 연구 및 개발이 진행되고 있다. 국내에서 전자기력을 이용한 우주 피투사체 발사장치 원리 연구를 통해서 소형 위성 발사를 위한 EML 적용 가능성을 확보할 수 있으며, 선진국이 과점하고 있는 대형위성 개발 시장을 소형위성 개발 시장으로 개편할 수 있는 계기를 마련할 수 있는 데에 본 연구의 필요성이 있다. 코일건의 효율을 높이기 위해서는 여러 개의 코일을 순차적으로 동작시켜 피투사체를 가속시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 전자의 방법을 이용하여 단일 코일건보다 더 높은 효율을 낼 수 있는 two-stage 코일건을 설계하여 결과를 토대로 시제작품을 제작 및 성능을 검증하고자 한다. 코일건은 솔레노이드 형태의 코일에 전류를 인가 시, 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 발생하는 전자기력에 의해 피투사체를 추진시키는 원리이다. 원형코일에 의해 피투사체의 원주에 작용하는 힘은 평형인 경우 원주 방향 성분과 축 방향 성분으로 나누어지는 데, 이중에서 축 방향 성분의 힘에 의해 피투사체는 추진하게 된다. 또한 피투사체의 수평축이 flyway tube의 수평축과 일치하면, 원주 방향의 힘은 중심점에 대해 평형을 이루고 있으므로 피투사체는 flyway tube로부터의 기계적 마찰이 없이 추진될 수 있다. 따라서 이론적 한계속도는 없다. 코일건은 간격 및 구동 시간에 따라서 속도에 영향이 크기 때문에 다단 구성 시 코일 각각의 구동 시간을 제어하여 최적의 속도를 내어야 한다. 따라서 상용 전자기 해석 소프트웨어 MAXWELL을 통하여 유한요소해석을 수행하여 전류 인가 및 차단 시간과 각 코일의 구동 시간을 설계하였다. 설계한 코일건 시스템에 대한 시제작품을 제작하여 피투사체의 발사 속도를 측정하기 위한 실험을 수행하였다. 단일 코일건 시스템과 다단 코일건 시스템은 각각 CCD 카메라와 속도 측정 적외선 센서 장치를 이용하여 측정하였다. 또한, 상용 전자기 해석 소프트웨어 MAXWELL을 이용한 속도 해석값과 실험값을 비교하였다.

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