• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.256.1-256.1
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• 2014

21세기 정보화 시대의 도래와 함께 반도체 및 디스플레이 분야는 고부가가치산업으로 급격히 성장하였고, 현재까지도 미래의 지속적인 시장 창출을 위하여 기술개발과 투자로 초미세화, 고효율, 대면적화에 대한 원천기술 확보가 중요시되고 있다. 반도체 및 디스플레이의 대면적화가 진행됨에 따라 플라즈마 공정장비의 대면적화도 활발히 기술개발이 진행되고 있으며, 대면적화에 있어 플라즈마의 공간균일도는 생산수율 및 공정균일화를 위해 기본적으로 평가되어야 하는 중요한 지표가 되었다. 하지만 종래의 진단법들은 대면적 플라즈마 진단에 매우 제한적이기 때문에 본 연구에서는 대면적 플라즈마의 공간균일도 평가를 위해 플라즈마의 방출광 측정을 기초로 하는 진단계를 개발하였다. 플라즈마 방출광을 이용한 진단은 플라즈마에 섭동을 주지 않고 전자온도의 변화 및 공간균일도를 평가할 수 있다. 이 진단법은 두 마주보는 한쪽 면이 평평한 볼록렌즈(plano-convex lens)로 이루어진 수광시스템과 역변환 알고리즘을 통해 선 적분된 방출광으로부터 플라즈마 방출광의 국지적 정보를 측정하는 것이다. 플라즈마와 같이 크기가 큰 광원의 경우 렌즈 광학계에서 필연적으로 수반되는 선적분된(chord-integrated) 방출광을 제거하기 위해 구조에 따른 시스템 함수를 이용한 푸리에 변환 알고리즘을 개발하였고, 이를 통해 렌즈 초점거리의 정확한 방출광 세기만 재구성하였다. 이러한 재구성 방법을 이용하여 렌즈의 거리를 움직이며 대면적 플라즈마의 방출광 분포측정을 수행하였고, 이에 대한 결과를 발표하고자 한다.

• 대한공간정보학회지
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• 제23권4호
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• pp.57-65
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• 2015

본 연구는 안동댐 유역을 대상으로 수문기상 정보의 조밀한 시공간분포를 추정하여 수문기상에서 나타나는 시계열적 공간분포 특성을 규명하고자 한다. 국립기상과학원에서 설치 운영하고 있는 낙동강 상류 안동댐 유역의 수문 기상 관측소 7곳의 기상정보와 인근 두 곳의 종관기상관측소(ASOS) 정보를 활용하여 분석을 실시하였으며, 공간적 자기상관성에 기반한 Semi-Variogram을 추정하여 시공간분포를 확인하였다. 유역에서 변이성을 관찰할 수 있는 기상요소인 온도와 습도를 시간과 각 월에 따라 분석하였다. 계절에 관계없이 온도의 경우 14시, 습도의 경우 10시에 가장 균일한 공간분포를 나타내고, 18시에 온도와 습도 모두 가장 불균일성이 높게 확인되었다. 월별 공간 분포에서는 온도의 경우 1월에 가장 불균일하였고, 9월에 가장 균일한 것으로 확인되었으며, 습도의 경우 5월에 가장 불균일하고, 1월에 가장 균일한 것으로 나타났다. 수문기상에서는 일반 산림에서와 달리 계절적 공간분포특성이 적게 나타나며, 온도와 습도가 각각의 특성을 보이는 차이가 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.291-291
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• 2011

플라즈마에 노출된 재료 표면의 온도 증가는 다음과 같은 요인에 의해서 결정된다. 이온의 충돌에 의한 역학적 에너지, 이온의 중성화, 라디칼의 안정화에 의한 에너지 방출(잠열, latent heat), 플라즈마에서 방출된 빛의 흡수. 이중 식각을 위한 기판 바이어스에 의해서 주로 결정되는 이온 충돌 에너지와 잠열의 방출이 300 mm wafer용 유도 결합 플라즈마 식각 장치에서 소스 전력과 바이어스 전력에 따라서 어떻게 변화하는지 전산 유체 역학 모사 프로그램인 CFD-ACE를 이용하여 상용 식각 장비인 AMAT사의 DPS II를 대상으로 온도 분포의 변화를 계산하였다. 실험 결과와 비교를 위하여 다섯 곳에(상, 하, 좌, 우, 중심) 열전대를 부착한 온도 측정 웨이퍼를 기판의 위치에 설치하고 여러 가지 실험 조건에 대해서 온도의 변화를 측정하였다. Ar 10 mTorr에서 2열 병렬 안테나의 전력을 300 W에서 시간에 따른 온도의 변화를 측정하였다. 이때 wafer의 평균 온도는 $28.9^{\circ}C$에서 $150^{\circ}C$까지 12분 내에 상승하였으며 최고 온도에 도달한 다음에는 거의 일정하게 유지 되었다. Si의 식각에서 온도의 영향을 가장 크게 받는 반응은 F 라디칼에 의한 Si의 직접 식각이며 Arrhenius 식의 형태로 표현하면 0.116*exp (-1250/T)의 형태로 된다. 문헌에 보고된 계수를 이용해서 $29^{\circ}C$의 식각 속도와 플라즈마에 의한 가열 최고 온도인 $150^{\circ}C$ 때의 값을 비교해보면 3.3배의 차이가 난다. 따라서 4%내의 식각 균일도를 목표로 하는 폴리 실리콘 게이트 식각 장비의 설계에서는 플라즈마에 의한 가열 불균일을 상쇄 할 수 있는 히터와 냉각 구조의 최적 설계가 필요하다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.42.2-42.2
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• 2009

연속주조공정에서 용강의 통로, 산화방지 및 유체 흐름을 용이하게 하는 역할을 하는 다공성 노즐(porous nozzle)은 용강과의 직접적인 접촉으로 인한 화학 반응 및 용강의 침투현상을 방지하기 위해 불활성 가스를 주입하여 청정강을 제조하는데 이용된다. 공정 중 노즐 막힘으로 인한 배압상승과 열충격에 의한 크랙(crack) 발생이 문제되고 있으며 신뢰성 향상 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기공크기와 기공분포가 고온안정성 및 내열충격성에 미치는 영향을 알아보고, 내구성 시험 및 고장분석을 통하여 노즐의 신뢰성 향상 방안을 고찰 하였다. 기공을 제어한 시편을 제조하여 기공분포에 따른 고온안정성을 확인하기 위해 실제 사용 조건인 용강온도($1550^{\circ}C$)와 보다 높은 온도($1700^{\circ}C$)에서 각각 고온 시험을 수행하였다. 열충격을 스트레스 인자로 한 내구성 시험을 수행한 후 고장원인을 분석하였으며 열화정도를 확인하기 위해 열처리 온도에 따른 차압 및 굽힘 강도 변화를 비교하였다. 또한 결정상 분석을 통해 온도에 대한 상변화를 확인하였고, 시편의 표면 및 파단면의 미세구조 분석을 통해 크랙 발생여부를 확인하였다. 다공성 노즐의 기공분포가 균일 할수록 고온안정성 및 내열충격성이 향상됨을 확인하였고, 이를 통해 Porous Nozzle의 열화원인으로 판단되는 기공 크기 및 분포에 따른 크랙 발생에 대해 열응력 고찰을 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.97-97
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• 2010

많은 플라즈마 공정 중에 건식 식각은 복잡하고 표면반응이 잘 알려지지 않은 등의 이유로 가장 어려운 분야 중의 하나이다. 이러한 이유로 식각 장치 디자인뿐만 아니라 플라즈마를 이용한 건식 식각의 공정 조건은 수많은 시행착오를 통해 시도되어 왔다. 이런 문제들을 극복하기 위해 많은 연구자들에 의해서 다양한 방법과 tool을 이용해 모델링이 시도되고 있다. 본 연구에서는 $CF_4$ 가스를 이용한 유도결합 플라즈마에 의해 Si와 $SiO_2$를 식각하는 것을 상용 프로그램인 전산모사 유체역학 시뮬레이터인 CFD-ACE+를 이용하여 모델링했다. 150 mm 직경의 웨이퍼에 대한 모델은 식각 속도 실험결과와 비교 하였다. Ar의 경우 20 mTorr에서 13.56 MHz, 500 W인가 시 2.0 eV의 전자온도와 $7.3{\times}10^{11}\;cm^{-3}$의 전자밀도가 계산결과와 상당히 일치하게 측정되었고, $CF_4$를 이용한 $SiO_2$ 식각에서도 식각 속도가 평균 190 nm/min로 일치했고 식각 균일도는 3% 였다. 450 mm 웨이퍼 공정용 장치의 모델 계산 결과에서는 안테나와 기판의 거리, 챔버의 단면적, 기판 지지대와 배기구와의 높이 등 기하학적인 구조와 각 안테나 턴의 위치 및 전류비가 플라즈마 균일도에 많은 영향을 주었으며, 안쪽부터 4 turn이 있는 경우 2번째, 4번째 turn에만 1:4의 전류비를 인가했을 때, 수십%의 전자밀도의 불균일도를 4.7%까지 낮출 수 있었다. 또한, Si 식각에서는 식각 속도의 분포가 F radical의 분포와 같은 경향을 보임을 확인했고, $SiO_2$ 식각에서는 전자 밀도의 분포와 일치함을 확인함으로써 균일한 식각을 위해서 두 물질의 식각 공정에서는 다른 접근의 시도가 필요함을 확인했다. 플라즈마의 준중성 조건을 이용해서 Poisson 방정식을 풀지 않고 sheath를 해석적 모델로 처리하는 방법과, Poisson 식으로 정전기장을 푸는 방법을 통해서 입사 이온의 에너지 분포를 비교하였다. 에너지 범위는 80~120 eV로 같지만, 실험에서는 IED가 낮은 에너지 쪽이 더 높게 측정됐고, 계산 결과에서는 높은 에너지 쪽이 높았다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제3권5호
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• pp.111-121
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• 1995

The initiation and propagation of detonation waves in the air/fuel spray mixture has been numerically analyzed. An improved pressure-based method has been applied to predict the transient heterogeneous reacting flows at all speeds. Numerical results indicate that variations in the temperature gradient, the droplet size, and the fuel vapor concentration have the significant effects on the development of detonation wave in the multi-phase reactive media. The interaction mechanism between the flame-generated pressure wave and the combustion wave is discussed in detail.

• 한국광학회지
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• 제1권2호
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• pp.204-209
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• 1990

Nd:YAG 레이저봉을 이용한 간단한 간섭장치를 구성하여 단일펄스 및 고반복률 펌핑 후 레이저봉의 간섭효과에 의한 간섭무늬의 이동갯수를 이용하여 레이저봉의 온도를 측정하였으며, 간섭무늬의 시간적인 변화와 열확산 방정식을 풀어서 얻은 레이저봉의 온도와 비교하였다. 아울러 레이저봉에 누적된 열에너지의 공간분포와 정도를 측정하여 본 연구에서 사용된 금도금된 섬광관 펌핑 반사체에 의한 레이저봉의 펌핑 균일도 및 열전달률을 평가하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제3권4호
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• pp.51-57
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• 1999

Ramjet 엔진에서 Ramjet 입구의 초음속 유동에 의한 압축과정은 연소기내로 유입되는 공기의 온도를 상승시킨다. 따라서 고도와 비행조건에 따라 변하는 실제비행조건을 모사하기 위해서는 공기의 온도와 속도를 정확하게 제어할 필요가 있다. 본 연구에서는 Vitiated Air Heater를 제작하여 공기, 수소, 산소의 안을 변화시키면서 Vitiated Air Heater 연소가스(Vitiated Air)의 온도분포와 속도분포, 그리고 연소가스 성분을 측정함으로써 Vitiated Air Heater의 성능을 평가하였다. 그 결과 Ramjet 엔진의 지상실험범위에 요구되는 Ramjet 연소기 입구의 유입 속도범위(80~120 ㎧)와 온도범위(400~800 K)를 만족하였으며, 균일한 속도 및 온도분포로 대기공기와 같은 산소성분비를 가지는 Vitiated hir를 얻을 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제8권2호
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• pp.125-135
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• 1999

본 연구에서는 실측을 통해 시설원예용 하우스의 난방방식별 온도분포 특성 및 하우스내 열환경을 상세하게 검토하였다. 하우스내 복사환경지표인 흑구온도는 주간의 경우 실내기준 온도보다 7$^{\circ}C$ 이상 높게 나타났으나, 야간에는 실내기준온도 와 동일한 온도로 나타났다. 심야전력 전기히터식 난방의 경우, 시간대별 온도변화는 약 3$^{\circ}C$이내의 비교적 균일한 분포를 나타내고 있으나, 연직방향으로는 약 8$^{\circ}C$ 정도의 비교적 큰 상하온도 분포를 나타내었다. 이것은 방열기의 설치위치 및 방열방식의 부적절함에서 기인한 것으로서, 연직방향 온도분포 경감을 위한 체계적인 검토와 일몰 후 심야전력 공급개시 이전 시간대의 실온 저하를 억제하기 위한 적절한 대책이 수립되어야 할 것이다. 온풍 난방의 경우, 하우스내 모든 위치에서 1 2$^{\circ}C$전후의 우려할 만한 큰 폭의 온도변화가 계측되었다. 이러한 온풍난방의 문제점을 개선하기 위해서는 실온변화가 하우스내 작물생육에 미치는 영향 및 실온 변화폭을 줄이기 위한 체계적인 검토가 이루어져야 할 것이다. 무가온 하우스내 열환경은 저온의 외기조건하에서도 야간 실내기준온도는 5$^{\circ}C$ 이상을 유지하고 있으므로, 제주지역의 경우 별도의 난방장치 없이 무가온 하우스에서 저온성 작물의 재배가 가능할 것으로 판단된다. 하우스 실내측 상부에 보온커텐을 설치하여 하우스내 공간을 상하로 분할하는 것은 상하온도 균일화 및 난방효율 향상에 기여하고 있음이 확인되었다. 본 연구를 통해 수집된 난방방식별 하우스내 열환경에 관한상세한 실험데이터는 시설원예용 하우스의 난방방식 선정 및 하우스 설계를 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.173-173
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• 2013

디스플레이용 ICP 장비에서 Ar 플라즈마를 사용하여 플라즈마 시뮬레이션을 진행하였다. 안테나 코일의 회전수에 따른 플라즈마 변수들을 비교하였다. 1-turn과 4-turn의 플라즈마 밀도, 온도, 전위차의 공간분포들을 비교한 결과 4-turn이 균일도 측면에서 유리함을 확인 할 수 있었다.