• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1397-1398
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• 2007

본 연구는 $SF_6$와 Dry-air(건조공기), $N_2$, $CO_2$ 가스가 혼합된 절연매체의 절연 특성과 부분방전 특성 연구를 기초실험용 쳄버와 70kV급 GIS mock up을 이용하여 교류전압을 인가하여 실험이 수행되었다. 전자의 경우, Sphere gap 및 Needle/Plate 전극시스템을 이용하여 순수 $SF_6$가스와 Dry-air, $N_2$, $CO_2$ 가스들의 절연내력을 비교하고, 챔버의 압력을 5기압으로 유지한 상태에서 Dry-air, $N_2$, $CO_2$와 $SF_6$가스의 혼합비를 변화시키면서 절연내력이 측정되었다. 후자의 경우, 기초실험에서 도출된 $SF_6$가스와 Dry-air, $N_2$, $CO_2$의 최적의 혼합비율을 선택한 후, 방전 개시전압과 부분방전 양상을 순수 $SF_6$가스의 결과와 비교분석하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위하여 GIS 사고의 주요원인이 되는 결함들, 즉 Protrusion, Floating, Free moving particle 들을 인위적으로 모의하여 Mock up 내부에 설치하고 내부 압력을 5기압으로 유지한 상태에서 수행되었다. 전자의 경우, $0.5{\sim}5$ 기압 범위 내에서 Dry-air, $N_2$, $CO_2$ 압력을 변화시켰을 때 절연내력은 전극시스템에 무관하게 순수 $SF_6$가스의 결과치의 Dir-air $47{\sim}51%$, $N_2\;48{\sim}61%$, $CO_2\;47{\sim}60%$ 정도이다. 또한 챔버 압력이 5기압인 상태에서 Dry-air, $N_2$, $CO_2$가 80% 혼합된 절연매체는 순수 $SF_6$가스 절연내력의 80%이상의 절연내력을 가지고 있다. 후자의 경우, 인가전압을 고정 시켰을 때, 부분방전 패턴과 방전크기는, 순수 $SF_6$가스와 Dry-air 가 80% 혼합된 절연매체는 동일한 패턴과 방전크기를 나타내고 있다. 이러한 결과를 근거로, 가스 압력이 5기압에서 운전되는 전력기기의 절연매체로서 혼합가스를 사용할 경우, $SF_6$가스와 Dry-air, $CO_2$, $N_2$ 가스들의 혼합비는 2:8정도가 적절한 것으로 제안한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.521-521
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• 2012

공정용 유도 결합 플라즈마에서 강자성체 페라이트를 이용하여 평형전력 공급 변압기를 사용하여 안정적인 고밀도 플라즈마 발생원 개발에 관한 연구를 수행하였다. 실험에서는2개의 평형전력 공급 변압기를 이중 구조 안테나에 설치하였다. 20-100 mTorr 압력 범위의 아르곤 기체에 30-150 W범위의 전력을 인가하여 반응용기의 중앙에서 부유 탐침법을 이용하여 플라즈마 밀도와 전자 온도를 측정하였다. 동일한 압력과 전력이 인가되었을 때, 평형전력 공급 변압기의 연결 유무에 따른 플라즈마 밀도를 비교하였으며, 본 연구에서 제시한 플라즈마 발생원에서의 플라즈마 밀도가 더욱 높음을 보였다. 또한 전자 온도와 부유 전위는 평행전력 공급방식을 이용한 플라즈마 발생원이 상대적으로 낮은 값을 가졌다. 이는 플라즈마 전위의 감소를 나타내며, 챔버 벽으로 빠져나가는 이온과 전자의 손실이 줄어들었음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.597-600
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• 2010

Cold flow injection test was conducted to investigate the characteristics of cryogenic liquid nitrogen jet at sub to supercritical condition. Single jet injector element was installed in high pressure chamber to investigate the effect of ambient pressure around the jet, injector geometry and flow conditions. Experimental results showed obvious differences between jet characteristics under subcritical and supercritical condition. Effect of injector inlet shape also was investigated.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.462-463
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• 2007

신경망을 이용하여 반구형 유도결합형 플라즈마 장비에 대한 전자밀도의 예측모델을 개발하였다. 신경망으로는 Radial Basis function Network를 이용하였고, 신경망의 예측성능은 유전자 알고리즘을 이용하여 최적화하였다. 체계적인 모델링을 위해 $2^4$ 전 인자 (Full Factorial) 실험계획법을 이용하였다. 개발된 모델을 이용하여 공정변수에 따른 전자밀도의 영향을 고찰하였다. 전자밀도는 팁 위치(즉 챔버 높이)에 가장 많은 영향을 받았으며, 소스전력과 압력의 변화에 따른 전자밀도의 변화는 작았다. 팁 위치는 소스전력 변화에 영향을 받지 않았지만, 압력변화는 팁 위치에 따라 복잡하게 전자밀도에 영향을 미쳤다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.158.1-158.1
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• 2013

Microwave는 일반적으로 300 [MHz]~30 [GHz] 사이의 주파수를 가지는 전파로 1 [m] 이하의 파장을 가진다. Microwave를 이용한 플라즈마의 경우 낮은 이온 에너지, 효율적인 전자 가열, 넓은 동작압력 범위, 높은 밀도 등의 장점을 가지고 있어 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 적합한 플라즈마 소스라고 할 수 있다. 또한 Microwave는 파장의 길이가 증착이 이루어지는 진공 챔버의 길이보다 매우 작기 때문에 대면적 적용성이 용이하므로 현재 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 Fluid Simulation을 통해 Maxwell's equation, continuity equation, electromagnetic wave equation 등을 이용하여 Microwave의 파워 및 압력에 따른 플라즈마 parameter를 계산하고, 자체 제작한 Linear microwave plasma 장치에서 정전 탐침(Langmuir Probe)을 이용하여 플라즈마 Parameter를 측정하였다. 또한 Simulation 결과와 실험결과를 비교 분석하였다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.29 no.3
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• pp.237-249
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• 2019

The roughness changes on a fracture surface were analyzed via a multi-stage compression test under high temperatures to assess how the cracks in a rock mass affect groundwater movement. The analyzed samples consist of coarse granitic rocks from approximately 40 and 270 m depth, and fine granitic rocks from 500 m depth. The compression test was conducted on $20{\times}40{\times}5mm$ samples using a loading system where the pressure increases in 10 MPa increments to 120 MPa. A high-resolution 3D confocal laser scanning microscope (CLSM) was used to observe the surface changes, including the roughness changes, at each pressure step. The roughness change was calculated based on the roughness factor. The experimental results indicate that the roughness of the fracture surface varies with rock type under the stepwise pressure conditions. These data provide a basis for predicting groundwater flow along rock fractures.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.2
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• pp.93-102
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• 2016

An experimental study has been conducted to verify the startup characteristic of a Center Body Diffuser (CBD) for simulating a low pressure environment when at high altitudes. Vacuum chamber pressure and startup characteristics of the CBD were investigated according to various geometries of the center body structure by a cold gas flow test. The test results show that the startup pressure is lowest when the center body contraction angle is approximately $15^{\circ}$. The startup characteristic of the CBDs significantly improves when the diffuser inlet length ($L_d/D_d$) is decreasing and the divergence length ($L_s$) is increasing. Additionally, it is possible to simulate various high altitude, low pressure conditions for various rocket engines that have different nozzle expansion ratios by adjusting the center body's position inside the diffuser.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.4
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• pp.279-288
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• 2014

Second throat supersonic exhaust diffusers (STEDs) were designed to simulate high-altitude conditions according to the normal-shock model. Experimental studies were performed on the STEDs to investigate how performance characteristics varied with the length and diameter of the STED using high-pressure nitrogen gas. The variation in performance due to length indicated that the performance of the STED could be very slightly improved by adjusting the diffuser inlet length ($L_d$), and it could be significantly improved by optimizing the second throat length ratio ($L_{st}/D_{st}$) and the divergence length ($L_s$). The starting and vacuum chamber pressures exhibited the highest level of performance near ($A_d/A_{st}$) of the design point.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1998.02a
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• pp.62-62
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• 1998

다이아몬드상 카본은 경도, 열전도 둥이 다이아몬드와 비슷하면서도 박막 성장이 쉬워 다른 재료의 표면보호용 코탱막으로 웅용되고 있다. 최근에 다이아몬드상 카본 박막의 이러한 특성은 전계방출 음극 소자가 이온 충돌, 온도 상승에 의해 마모되는 것을 방지 하는데도 용용되고 있다. 이러한 보호막 기능뿐만 다이아몬드상 카본 박막용 편평한 기 판에 성장시켜 평판 전계방출 음극으로 이용하는 것도 시도되고 었다. 본 연구에서는 이 온빔 스퍼트링 방법으로 다이아몬드상 카본 박막을 성장시켰다. 합성하기 전 챔버의 기 본 압력은 3.2 X 10-7 Torr이었다. 기판으로는 타이타니움 평판, n-타엽의 실리콘 평판, I ITO가 코탱된 유리 평판올 사용하였으며, 중착 전에 기판올 400 V, 15 mA의 알곤 이온 으로 1분간 스퍼트링하여 불순물 막을 제거하였다. 박막 합성시에는 챔버 압력이 3.5 x 1 10-4 To$\pi$가 될 때까지 알곤을 채우고 알곤빔 전류는 30 mA에 고정시키고 빔 에너지를 각각 750, 1000, 1250 eV로 바꾸면서 타켓올 스퍼트랭하였다. 질소를 다이아몬드상 카본 박막애 첨가하면 n-타업 불순물 주입 효과가 있게된다. 질소가 첨가된 박막을 만들기 위 해서는 별도의 이온 총올 사용하여 탄소 타켓 스퍼트령과 동시에 기판에 질소 이온을 입 사시켰다. 만들어진 시료로부터 3 X 10-7 To$\pi$ 진공에서 전류-전압 특성올 조사하였다. 양극으로는 면평한 금속판올 음극 위 150 11m 높이에 셜치하였다. 박막의 물성은 전자 현미경, 오제 전자분광 둥으로 조사하였다. 다이아몬드상 카본 박막을 다른 종류의 편명 한 기판에 합성 조건올 바꾸면서 성장시켜 박악의 특성파 기판이 전계방출에 미치는 영 향을 조사하였다. 합성된 다이아몬드상 카본필름의 전자방출 특성은 기판의 종류와 필름 의 구조 및 필름의 두께에 따라 크게 변화하였다. 이러한 전자방출 거동으로부터 전계 방출 메커니즘을 제시하고자 하였다. 또한, 다이아몬드상 카본 박막으로부터의 전계방출 은 전기장올 인가하는 방법에도 영향을 받는다. 따라서, 본 연구에서는 전기장올 순환 인 가하면서 전계방출 전후의 박막 특성 변화를 조사하여 전계방출 메커니즘올 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.198-198
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• 2011

단분산 결정질 실리콘 나노입자 (<10 nm)는 양자점 효과로 인한 선택적 파장 흡수가 가능하므로 태양전지 분야에 응용 가능성이 크다. 특히 입경의 크기가 작아지면 부피대비 표면적이 넓어지기 때문에 태양빛 흡수 면적이 증가한다. 따라서 입자의 크기는 태양전지에서 효율을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 이러한 이유에서 plasma arc synthesis, laser ablation, pyrolysis 그리고 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등이 실리콘 나노입자를 합성하는데 연구되어 왔으며, 특히 PECVD는 입자 생성과 동시에 균일한 증착이 이루어질 수 있기 때문에 태양전지 제작 시 공정 효율을 높일 수 있다. PECVD를 이용한 나노입자 합성에서 입경을 제어하는데 중요한 전구물질은 Ar과 SiH4가스이다. Ar 가스는 ICP (Inductively Coupled Plasma) 챔버 내부에 가해준 전력을 통해 가속됨으로써 분해되어 Ar plasma가 생성된다. 이는 공급되는 SiH4가스를 분해시켜 핵생성을 유도하고, 그 주위로 성장시킴으로써 실리콘 나노입자가 합성된다. 이때 중요한 변수 중 하나는 핵생성과 입자성장시간의 조절을 통한 입경제어 이다. 또한 공급되는 가스의 유량은 입자가 생성될 때 필요한 화학적 구성비를 결정하므로 입경에 중요한 요소가 된다. 마지막으로 공정압력은 챔버내부의 plasma 구성 요소들의 평균 자유 행로를 결정하여 SiH4가 분해되어 입자가 생성되는 속도와 양을 제어한다. PECVD를 이용한 실리콘 나노입자 형성의 주요 변수는 RF pulse, 가스(Ar, SiH4, H2)의 유량, Plasma power, 공정압력 등이 있다. 본 연구에서는 RF (Radio Frequency) PECVD방법을 이용하여 실리콘 나노입자를 만드는데 필요한 여러 변수들을 제어함으로써 이에 따른 입경분포 차이를 연구하였다. 또한 SEM (Scanning Electron Microscopy)과 SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer)를 이용하여 각 변수에 따라 생성된 나노입자의 입경과 농도를 분석하였다. 이 중 plasma power에 따른 입경분포 측정 결과 600W에서 합성된 실리콘 나노입자가 상당히 단분산 된 형태로 나타남을 확인할 수 있었고 향후 다른 변수의 제어, 특히 DC bias 전압과 열을 가함으로써 나노입자의 결정성을 확인하는 추가 연구를 통해 태양전지 제작에 응용 할 수 있을 것으로 예상된다.