• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.125-126
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• 2010

플라즈마 아킹은 PECVD, 플라즈마 식각 그리고 토카막과 같은 플라즈마를 이용하는 여러 공정과 연구 분야에서 문제점을 야기시켜왔다. 하지만, 이에 대한 연구는 아킹 현상의 불규칙성과 과도적인 행동으로 인해 미비한 상태이다. 특히, RF 방전에서의 아킹 연구는 DC 방전에서의 아킹 연구에 비해 많이 부족한 것이 현실이다. 플라즈마 아킹은 집단전자방출(collective electron emission)에 의한 스파크 방전(spark discharge)현상이다. 집단전자방출은 전계방출(field emission)이나 플라즈마와 쉬스를 두고 인접한 표면위에서의 유전분극(dielec emission)에 의해 발생한다. 이렇게 방출된 집단 전자들은 쉬스에서 가속되어 에너지를 얻게 되고 원자와의 충돌로 전자 아발란체를 일으킨다. 이렇게 배가된 전자들은 아킹 스트리머(arcing streamer)를 형성하게 되고 아킹 발생 시 높은 전류와 공정 실패의 원인이 된다. 우리는 $30cm{\times}20cm$ 크기의 사각 전극을 위 아래로 가진 챔버에서 Ar 가스를 RF(13.56 MHz)파워를 이용해 방전시켰다. 방전 전압과 전류는 파워 전극 압단에서 High voltage probe (Tektronix P6015A)와 Current probe (TCPA300 + TCP312)를 이용해 측정했다. 플라즈마 아킹시 변하는 플라즈마 플로팅 포텐셜은 챔버 중앙에 위치한 랑뮈프 프로브에 의해 측정되고 챔버 옆의 뷰포트 앞에 위치한 PM-tube를 이용해 아킹시 변하는 광량을 측정한다. RF 방전에서의 플라즈마 아킹은 아킹시 플로팅 포텐셜의 변화에 의해 크게 세부분으로 나눌 수 있다. 아킹 발생과 동시에 급격히 감소하는 감소부분 (약 2us) 그리고 감소한 포텐셜이 유지되는 유지부분 (약 0~10ms) 그리고 감소했던 포텐셜이 서서히 원래 상태로 회복되는 회복부분(약 100 us)이다. 아킹 초기시 방출된 집단 전자들과 원자들간의 충돌에 의해 형성된 아킹 스트리머는 플라즈마 전체를 단락시키게 되고 이로 인해 플로팅 포텐셜은 급격히 감소하게 된다. 이렇게 감소한 플로팅 포텐셜은 아킹 스트리머가 유지되는 한 계속 감소한 상태를 유지하게 된다. 그리고 플라즈마를 섭동했던 아킹 스트리머가 중단되면 플라즈마는 섭동전의 원래 상태로 돌아가려 하기 때문에 플로팅 포텐셜은 서서히 증가하면서 원래 상태로 회복된다. 플라즈마 아킹 발생시 생성되는 아킹 스트리머는 순간적으로 많은 전자들을 국소적으로 생성하게 되고 이 전자들에 의해 광량이 순간적으로 증가하게 된다. PM-tube (750.4 nm)에 의해 측정된 아킹시 광량은 정상방전 상태의 두배 가량이 된다. 그리고 이 순간적으로 증가된 광량은 시간이 지남에 따라 감소하게 되고 정상방전 일때의 광량이 된다. 광량이 증가한 후 정상방전 상태의 광량에 이르는 부분은 플로팅 포텐셜이 감소한 상태에서 유지되는 부분과 일치하고 이는 플로팅 포텐셜의 유지부분동안 아킹 스트리머가 발생하고 있다는 간접적인 증거가 된다. 그리고 정상 방전 상태 일때의 광량이 되면 아킹 스트리머가 중단되었다는 것이므로 그 시점부터 플로팅 포텐셜은 정산 방전상태 일 때의 포텐셜로 복구되기 시작한다. 이처럼 PM-tube를 이용한 아킹 광량 측정은 아킹 스트리머를 간접적으로 측정하게 하고 아킹 스트리머를 이용해 아킹시의 플로팅 포텐셜의 변화를 설명하게 해 준다. 응용적인 측면에서 아킹 광량 측정을 이용한 아킹 판독은 방전 전류와 방전 전압과 같은 전기적 신호를 이용한 아킹 판독에 비해 여러가지 장점을 가진다. 우선, 전기적 신호를 이용한 아킹 판독처럼 매칭 회로나 플라즈마를 섭동시키지 않는다. 그리고 원하는 부분의 아킹만을 판독하는 것도 가능하며 photo-diode를 이용할 경우 전기적 신호를 이용하는 것에 비해 경제적으로 유리하다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.10a
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• pp.174-177
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• 2003

본 논문에서는 AC PDP의 유지방전구간에서의 인가전압에 따른 방전전류, 공간전압, 벽전하 등의 변화를 새로운 AC PDP를 위한 등가회로모델을 사용하여 효율적이고 간편하게 시뮬레이션 한 결과를 소개한다. 벽전하의 정확한 분석은 안정적이고 효율적인 AC PDP의 구동 방법을 개발하기 위해 계속 연구, 보고 되어 왔지만, 인가되는 전압의 변화에 따른 시간적인 셀 내부의 변화를 빠르고 편리하게 분석하고 이해하는데 효과적인 방법은 제시되지 못하였다. 본 논문에서는 AC PDP의 전극간 물리적인 특성을 고려하여 3개의 직렬 커패시터와 1개의 병렬 커패시터, 2개의 싸이리스터를 사용하여 AC PDP를 위한 등가회로모델을 구성하여 제시하였다. 제안된 등가회로모델은 SPICE와 같은 표준 회로시뮬레이션 툴에 손쉽게 적용가능하며, 이러한 방법으로 분석된 패널내의 전류, 공간전압, 벽전하의 동특성을 소개하였다. 등가회로모델을 이용한 시뮬레이션 결과는 실험을 통한 측정 결과와 비교하여 그 정확성을 검증하였다. 인가전압의 시간적 변화의 따른 유입전류 및 셀 내의 전압 및 전하의 분포를 손쉽고 정확하게 시뮬레이션 할 수 있는 본 AC PDP의 등가회로모델은 AC PDP의 특성을 이해하는 데에 중요한 도구가 될 것이며 효율적인 구동 방식의 개발 및 분석 등에 널리 활용될 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.19 no.7
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• pp.107-112
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• 2005

RThis paper presents a high voltage capacitor charging power supply(CCPS) using a series resonant inverter. The CCPS adopted a 45[kHz] IGBT series resonant inverter using PLL control and a high-efficiency, high-voltage transformer. The performance test of the CCPS was carried out with a 14 nF load capacitor at 100[kV] output voltage and 200[Hz] repetition rate. Peak power rate of 18.75[kJ/sec] and charging time of 4.5[mS].

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.05a
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• pp.83-85
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• 2006

변압기 및 GIS 설비 내의 부분방전(Partial Discharge: PD) 발생 시 과도 UHF 신호들이 발생하고 그 신호들은 탱크 안에서 공진한다. 한 개 이상의 PD소스가 존재하고 간섭을 포함 할 때, PD에서 발생하는 본 신호들을 정확히 분류 할 수 있는 능력은 진단의 수준을 높일 것이다. 고속 푸리에 변환(FFT)은 주파수변화가 많을 시에, 주요 주파수의 특징 구별이 어렵다. 즉 푸리에 변환 적용 시 noise의 불규칙적인 파형으로 원 신호와의 구분이 어렵다. 그래서 시간과 주파수영역 모두에서 좋은 해상도를 나타내는 웨이블릿을 사용하였다. 변압기 및 GIS 설비 탱크에서 다른 위치의 PD소스로부터 UHF신호들을 인지하는 것에 대하여 웨이블렷에 기초된 방법은, 단지 한 개의 UHF 센서로 신호를 받았을 경우에도 묘사되어진다. UHF PD신호들의 시간-주파수 특성은 웨이블릿 변환으로부터 설립되고, 신호의 에너지 분포 mapping의 의미로 제공되어 진다. 유사함수(similarity function)는 다양한 웨이블릿 계수분포 사이에서 유사성의 측정을 제공하기 위하여 정의된다. 실험으로 측정된 데이터를 통하여 다중부분방전의 유무를 판단하고자 한다.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.13 no.3
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• pp.57-60
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• 2008

Purpose: The radial speed of plasma current sheath was measured at the plasma focus apparatus. Methods: The measurement was used to time-resolved spectroscopic method and Rogowski coils. Results: Radial current sheath speed was measured with $10^5$ cm/s at Helium and Argon pressure between 5 to 100 torr and discharging voltage of 15 kV. When the gas pressure was increased, the current sheath speeds were decreased. Conclusions: At the optimum condition of plasma focus apparatus, the radial speed is guessed $10^7$ cm/s as a results of the measurement of current sheath speed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.220.2-220.2
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• 2014

플라즈마 질화 기술은 기존의 침탄 혹은 고주파 표면 경화 기술 대비 낮은 온도에서 열처리 공정이 진행됨에 따라 열 변형을 최소화 시킬 수 있으며, 후 가공을 간소화 시킬 수 있다는 장점으로 인해 자동차 부품 및 기타 응용 산업 분야에 있어 큰 관심을 받고 있다. 그러나 공정 진행에 장시간이 소요되고 복잡한 형상 및 홀 가공에 의한 기능부, 특히 내경부에 대한 균일 질화 처리가 어려워 실제 응용분야 확장에 큰 제약이 따르고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 일반 글로우 방전 대비 플라즈마 밀도가 10배 이상 높은 공공 음극 방전(Hollow Cathode Discharge, 이하 HCD) 현상을 이용하여 고속 고균일 질화공정을 개발하고자 하였으며, 상용화 적용을 위한 연구를 함께 진행하였다. 사용된 시료로는 실제 자동차 부품으로 사용되는 SCM415 소재의 ring gear와 slip yoke pipe를 사용하였으며, HCD 형성을 위해 특화된 플라즈마 질화장비를 활용, 공정 압력 및 인가 전력 등을 변수로 실험을 진행 하였다. 그 결과 질화 처리 속도에 있어 기존 글로우 방전 플라즈마 질화 대비 1/4 이하 수준으로 그 소요 시간을 단축시킬 수 있었으며, 다량 장입된 시료의 내경 기능부에 있어서도 높은 균일도를 갖는 질화표면이 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한 기능부 표면에 형성된 HCD 현상을 열원으로 사용함으로써 외부가열 장치를 사용하지 않으면서도 기존의 hot wall 방식보다 높은 질화 균일도 구현이 가능하였으며, 소요 자원 및 전력 사용 측면에 있어서도 공정 시간 단축 및 외부 가열 공정 제거에 의한 높은 수준의 에너지 절약이 가능하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.191-191
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• 2012

유체 플라즈마 공정(SPP)은 고에너지를 가지는 플라즈마를 유체 내에 발생시키는 공정으로서 나노유체 및 촉매 물질 제조 등 여러 가지 응용분야에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 SPP 공정을 이용하여 금 나노입자를 합성하였고 전압과 방전시간의 변화에 따른 금나노 입자의 환원속도를 분석하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.318-319
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• 2020

본 논문에서는 직류 시스템에 적용된 퓨즈를 수 ms 내에 용단시키기 위해 대전류를 주입하여 퓨즈의 I²t에 빠르게 도달시키는 방법을 제시한다. 대전류 주입을 목적으로 상시 충전된 커패시터를 퓨즈에 병렬 연결하여 과전류가 감지되면 방전시킨다. 커패시터에서 방전된 퓨즈에 흐르는 대전류는 I²t에 빠르게 도달시켜 수 ms내에 퓨즈를 용단시킨다. 제안하는 보호회로를 제작하고, 실험을 통해 성능을 검증하였다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.13 no.6
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• pp.559-563
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• 2002

We measure the 3-dimensional temporal behavior of the light emitted from the discharge cell of a plasma display panel (PDP) by using a scanned point detecting system. The light signal detected by a PM tube is sent to the oscilloscope, and the oscilloscope is connected to a PC with GPIB. From the resultant temporal behaviors, we could analyze the discharge characteristics of the panel with a Ne-Xe (4%) mixing gas at a 400 torr pressure. The top view of the panel shows that discharge moves from the inner edge of the cathode electrode to the outer cathode electrode, forming an arc shape. The side view of the panel shows that the light is detected up to 150 $\mu\textrm{m}$ up the barrier rib. After a trigger pulse is applied, peak intensity is detected at 730 ns and peak intensity position is located at the center of the ITO electrodes.

• Proceedings of the Safety Management and Science Conference
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• 1999.11a
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• pp.543-563
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• 1999

For hazardous air pollutants(HAP) such as NO and $NO_2$ decomposition efficiency, power consumption, and applied voltage were investigated by SPCP(surface induced discharge plasma chemical processing) reactor to obtain optimum process variables and maximum decomposition efficiencies. Decomposition efficiency of HAP with various electric frequencies(5~50 kHz), flow rates(100~1,000 mL/min) initial concentrations(100~1,000 ppm), electrode materials(W, Cu, Al), electrode thickness(1, 2, 3 mm) and number of electrode windings(7, 9, 11) were measured. Experimental results showed that for the frequency of 10 kHz, the highest decomposition efficiency of 94.3% for NO and 84.7% for $NO_2$ were observed at the poser consumptions of 19.8 and 29W respectively and that decomposition efficiency decreased with increasing frequency above 20 kHz. Decomposition efficiency was increased with increasing residence times and with decreasing initial concentration of pollutants. Decomposition efficiency was increased with increasing thickness of discharge electrode and the highest decomposition efficiency was obtained for the electrode diameter of 3mm in this experiment. As the electrode material, decomposition efficiency was in order : tungsten(W), copper(Cu), aluminum(Al).