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.
본 논문에서는 고온 초전도체의 냉매로서 주목받고 있는 액체질소 중에서 고체절연물 표면의 연면 방전과 트래킹 현상에 관하여 연구하였다 액체질소중 연면 방전에 많은 영향을 주는 기포 효과를 연구하기 위해 Knife형태의 전극과 평판형태의 전극을 사용하여 A-mod, B-mode, C-mode의 전극배치형태를 각각 구성하였다. 본 실험의 결과는 향후 연구되고 개발될 초전도·극저온 전력설비의 절연설계의 기초 데이터를 제공할수 있다고 판단된다.
본 연구에서는 펄스 방전 기술의 적용에 따른 지반 확공 현상에 대한 수치해석적인 연구를 수행하였다. 실내 펄스 방전 시험을 통하여 충격파 발생을 측정하였으며 수중 폭발 모델을 바탕으로한 유제-구조물 유한요소해석을 통해 실내 시험에서 계측된 충격파를 모사하였다. 이를 바탕으로, SPT N값으로부터 경험적으로 얻어지는 지반 물성이 적용된 점성토 지반에 대한 확공 해석을 수행하였으며 현장 시험과 유사한 예측 결과를 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 리튬이온 전지의 충 방전 특성에 관한 모델링과 전산모사를 수행하였다. 전지의 시스템 구성은 단순화된 2차원 형태의 단일셀에 대하여 모델링하였고, 공학적 편미분방정식 풀이자인 FEMLAB을 이용하여 288 K와 318 K 범위내에서 충방전 특성에 대한 열적 모델링을 수행하였다. 모델링에 채택한 물성치 변수들에 대하여 온도특성을 고려하였으며, 이를 통하여 전지의 특징적인 충방전의 사이클 변화와 충방전 전하량의 변화를 체계적으로 전산모사하였다. 그 결과 충방전 속도에 상관없이 충방전의 주기가 온도가 낮아질수록 짧아짐을 정량적으로 해석할 수 있었다. 이에 부가하여 전지내에서 리튬이온의 물질전달 현상을 해석하여, 전지의 충방전 특성과의 상관관계를 고찰하였다.
고율 방전용 Li/SOCl2전지의 성능은 카본 양극에 의해 크게 영향을 받는다. 전지가 방전되는 동안 SOCl2의 환원은 다공성 카본 양극에서 일어나고 기공내에 방전반응 생성물-주로 LiCl-이 석출된다. 이러한 현상으로 양극 표면이 부동화되어 전지의 성능이 제한된다. 양극이 성능을 향상시키기 위해 양극이 표면밀도와 두께를 각각 변화시켜 양극 반쪽셀 정전류 방전실험(50mA/$\textrm{cm}^2$)을 행하였다. 실험 결과 0.04g/$\textrm{cm}^2$, 두께 1.4mm의 양극이 가장 좋은 특성을 보였다. 표면 밀도가 0.04 g/$\textrm{cm}^2$로 일정하고 두께가 0.8mm, 1.4mm의 양극에서 분극현상은 두께가 두꺼운 1.4mm양극에서 감소하였으며 방전경과시간과 방전용량(Ah/$\textrm{cm}^2$)이 증가하였다. 두 양극에 대한 기공률 측정 결과 두께 1.4mm양극이 두께 0.8mm양극보다 전체 기공부피가 크고 전지성능과 연관되는 mesopore(0.05 $\mu$m~0.5$\mu$m)와 macropore(>0.5$\mu$m)부피가 더 증가하였다. 방전 후 카본 양극의 표면분석 결과 등방결정과 판상구조 집합체 형태의 LiCl과 소량의 S를 확인하였다.
In this paper, the new electrochemical machining method is proposed for the micro unit fabrication by using the point electrode tools. The precision shape control capacity is improved by using the point electrode method. It was observed that an electric discharge phenomenon occurs during the electrochemical machining process by using the spraying and torrent type electrolyte supply method.
Using particle-in-cell(PIC) and Monte Carlo collision(MCC), we investigate the trajectory of electrons and the characteristics of D.C. discharge In Wire Ion Plasma Source(WIPS).
다양한 가스 방전에서의 전자에너지 분포함수 측정을 통하여 E-H mode 전이에 대한 연구를 하였다. 단원자 가스 방전에서는, 압력이 증가함에 따라 E-mode에서 H-mode로의 전이를 위한 인가 파워는 크게 바뀌지 않았다. 하지만, 다원자 가스에서는 압력이 증가함에 따라 상당히 높은 인가 파워가 필요하였다. 이것은 다원자 가스에서 압력이 증가함에 따라, 해리, 진동 및 회절 운동, 그리고 음이온 생성으로 인한 플라즈마 밀도의 감소에 의한 것이다. 그에 따라, H-mode 전이를 위한 충분한 플라즈마 밀도를 생성하기 위해서 더 큰 인가 파워가 필요하게 된다. 이러한 연구는 혼합가스에서도 측정하였다.
본 논문에서는 Ni-MH전지를 가로등용 독립형 태양광발전시스템의 전력저장장치로 적용하고 충방전제어기를 설계하고 시스템을 구성하여 운전특성을 분석하였다. 태양전지모듈은 170W Sanyo사의 HIP-170N1을 사용하였고 전력저장장치는 Ni-MH 전지를 적용하였으며 부하인 가로등용 램프로는 24V, 45W 삼파장 램프를 사용하여 가로등용 독립형 태양광발전 시스템을 구성하였다. 또한 충방전 제어기를 구성하여 Ni-MH 전지의 충방전 특성을 분석하였다. Ni-MH 전지의 충방전 전압은 27V 좌우로 안정적으로 충방전이 되고 있음을 알 수 있었으며 축전지의 온도 상승도 15시 이후에 최고 $35^{\circ}C$로 나타났다. 이는 Ni-MH전지에 적용한 충전 시스템이 온도에 의하여 충전 말기 전압을 제어하기 때문으로써 축전지의 과충전 현상을 방지하여 축전지의 수명을 증가할 수 있을 것으로 판단되어진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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