Field emission electric propulsion (FEEP) is deemed the most suitable ion thruster for nano-satellite’s deep space exploration and precision maneuver due to its low thrust and high specific thrust. Research on annular slit has never been carried out except for some conceptual patents, which can offer high space efficiency, and zero ion beam lost at the end of the slit. Therefore, it is important to set a design target value through system analysis for the present research. Here, voltage, slit length of emitter, and current per slit length for maximum thrust and minimum power are calculated via system analysis as a basic level of development. To understand the basic principle for the actual development, Taylor cone experiment utilizing various types of emitters, ionic liquid ion source (ILIS) was carried out. In addition, ionization experiment using liquid metal ion source (LMIS) was conducted. The results elucidate that multi-cones can be formed at annular slit emitter from ILIS, which is experimentally accessible. The work in progress is extended to LMIS, where ionization of liquid indium occurred at annular slit emitter, which confirmed the possibility of a working annular slit emitter.
전계 방출 전기 추진 (FEEP)은 낮은 추력과 높은 비추력 특성에 의해 초소형 위성의 심우주 탐사와 정밀 기동에 가장 적절한 이온 추력기이다. 그 중, 선형 슬릿형 방출기와는 달리 공간 효율성이 더 높고 슬릿 끝단에서의 이온빔 손실이 없는 원주형 슬릿에 관한 연구는 해외의 개념적 특허 외에 수행된 바가 없다. 따라서 이에 대한 연구를 수행하기 위해서 시스템 해석을 통해 설계의 목표치를 설정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 원주형 슬릿을 적용한 추력기 개발의 기초단계로써 최대 추력 및 최소 전력을 얻기 위해 필요한 전압, 슬릿 길이, 그리고 슬릿 길이당 전류를 시스템 해석을 통해 계산하였다. FEEP 추력기의 기본 원리를 이해하기 위한 실험적 방법으로 테일러 콘 실험을 다양한 형태의 방출기와 ionic liquid ion source (ILIS)를 활용하여 수행하였고, 이온화 실험을 liquid metal ion source (LMIS)를 활용하여 수행하였다. 그 결과, 실험적으로 접근이 용이한 ILIS로 부터 원주형 슬릿에서 multi-cones가 형성이 가능함을 확인하였다. 다음으로, LMIS의 경우 원주형 슬릿에서 액체 인듐이 이온화 되어 실제 원주형 슬릿 방출기의 작동 가능성을 확인하였다.