• Journal of Energy Engineering
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• v.20 no.3
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• pp.185-190
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• 2011

This paper describes design, fabrication, and evaluation of the conduction cooled high temperature superconducting (HTS) magnet for superconducting magnetic energy storage (SMES). The HTS magnet is composed of twenty-two of double pancake coils made of 4-ply conductors that stacked two Bi-2223 multi-filamentary tapes with the reinforced brass tape. Each double pancake coil consists of two solenoid coils with an inner diameter of 500 mm, an outer diameter of 691 mm, and a height of 10 mm. The aluminum plates of 3 mm thickness were arranged between double pancake coils for the cooling of the heat due to the power dissipation in the coil. The magnet was cooled down to 5.6 K with two stage Gifford McMahon (GM) cryocoolers. The maximum temperature at the HTS magnet in discharging mode rose as the charging current increased. 1 MJ of magnetic energy was successfully stored in the HTS magnet when the charging current reached 360A without quench. In this paper, thermal and electromagnetic behaviors on the conduction cooled HTS magnet for SMES are presented and these results will be utilized in the optimal design and the stability evaluation for conduction cooled HTS magnets.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.46-46
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• 2018

메모리 소자의 수요가 데스크톱 컴퓨터의 정체와 모바일 기기의 폭발적인 증가로 NAND flash 메모리의 고집적화로 이어져서 3차원 집적 기술의 고도화가 중요한 요소가 되고 있다. 1 mm 정도의 얇은 웨이퍼 상에 만들어지는 메모리 소자는 실제 두께는 몇 마이크로미터 되지 않는다. 수직방향으로 여러 장의 웨이퍼를 연결하면 폭 방향으로 이미 거의 한계에 도달해있는 크기 축소(shrinking) 기술에 의지 하지 않고서도 메모리 소자의 용량을 증대 시킬 수 있다. CPU, AP등의 논리 연산 소자의 경우에는 발열 문제로 3D stacking 기술의 구현이 쉽지 않지만 메모리 소자의 경우에는 저 전력화를 통해서 실용화가 시작되었다. 스마트폰, 휴대용 보조 저장 매체(USB memory, SSD)등에 수 십 GB의 용량이 보편적인 현재, FEOL, BEOL 기술을 모두 가지고 있는 국내의 반도체 소자 업체들은 자연스럽게 TSV 기술과 이에 필요한 장비의 개발에 관심을 가지게 되었다. 특히 이 중 TSV용 스퍼터링 장치는 transistor의 main contact 공정에 전 세계 시장의 90% 이상을 점유하고 있는 글로벌 업체의 경우에도 완전히 만족스러운 장비를 공급하지는 못하고 있는 상태여서 연구 개발의 적절한 시기이다. 기본 개념은 일반적인 마그네트론 스퍼터링이 중성 입자를 타겟 표면에서 발생시키는데 이를 다시 추가적인 전력 공급으로 전자 - 중성 충돌로 인한 이온화 과정을 추가하고 여기서 발생된 타겟 이온들을 웨이퍼의 표면에 최대한 수직 방향으로 입사시키려는 노력이 핵심이다. 본 발표에서는 고전력 이온화 스퍼터링 시스템의 자기장 해석, 냉각 효율 해석, 멀티 모듈 회전 자석 음극에 대한 동역학적 분석 결과를 발표한다. 그림1에는 이중 회전 모듈에 대한 다물체 동역학 해석을 Adams s/w package로 해석하기 위하여 작성한 모델이고 그림2는 180도 회전한 서브 모듈의 위상이 음극 냉각에 미치는 효과를 CFD-ACE+로 유동 해석한 결과를 나타내고 있다.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.22 no.9
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• pp.614-619
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• 2010

Recently, a problem related to the thermal management in portable electronic and telecommunication devices is becoming issued. That is due to the trend of a slimness of the devices, so it is not easy to find the optimal thermal management solution for the devices. From now on, a pressed circular type cooling device has been mainly used, however the cooling device with thin thickness is becoming needed by the inner space constraint of the applications. In the present study, the silicon flat plate type cooling device with the separated vapor and liquid flow path was designed and fabricated. The normal isothermal characteristics created by vapor-liquid phase change was confirmed through the experimental study. The cooling device with 70 mm of total length showed 6.8 W of the heat transfer rate within the range of $4{\sim}5^{\circ}C/W$ of thermal resistance. In the future, it will be possible to develop the commercialized cooling device by revising the fabrication process and enhancing the thermal performance of the silicon and glass cooling device.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.129.1-129.1
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• 2016

반도체, 디스플레이, PC 등 전자기기의 경우 소자 내 발생된 열로 인해 기기의 성능 및 효율, 수명 등이 감소하기 때문에 이러한 내부 열을 외부로 방출시켜줄 필요가 있다. 일반적으로 heat pipe나 냉각 팬(fan) 등의 외부장치에 의해 강제적으로 냉각해주는 기술이 있지만 휴대용 디바이스와 같이 작은 전자기기의 경우 소자 자체적으로 열전도 특성이 뛰어난 기판을 사용하여 열전도에 의해 열이 소자 밖으로 방출될 수 있도록 방열 설계를 해주어야 한다. 따라서 소자 전체를 지지해주고 열전도에 의해 방열 기능을 해주는 방열기판에 대한 관심이 증가하고 있다. 현재 가장 많이 사용되어지는 세라믹 방열기판으로는 알루미나가 있지만 보다 소자의 집적화와 고성능화로 인하여 열전도도가 높은 질화규소 기판의 요구가 증대되고 있다. 하지만 이러한 질화규소기판에 금속전극을 형성하는 기술은 종래의 알루미나 기판에 이용한 DPC(Direct Plated Copper), DBC(Direct Bonded Copper)기술을 적용할 수 없다. 그래서 현재는 메탈블레이징을 이용하여 전극을 형성하지만 공정비용 및 대형기판에 형성이 어려운 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 질화규소 방열기판에 전기화학공정을 통하여 밀착력이 우수한 금속 전극 회로층 형성에 대한 연구를 진행하였다. 질화규소 방열기판에 무전해 Ni 도금을 통하여 금속층을 형성하는데 이 때 세라믹 기판과 금속층 사이의 낮은 밀착력을 향상시키기 위해 습식공정을 통하여 표면처리를 진행하였다. 또한 촉매층을 $Pd-TiO_2$ 층을 이용하여 무전해 도금공정을 이용하여 Ni, 전극층을 형성하였다. 질화규소 표면에 OH기 형성을 확인하기 위해 FT-IR(Fourier-transform infrared spectroscopy)분석을 실시하였으며 OH 그룹 형성 및 silane의 화학적 결합으로 인해 금속 전극층의 밀착력이 향상된 것을 cross hatch test 및 scratch test를 통해 확인하였고 계면 및 표면형상 특성 등을 분석하기 위해 TEM(Transmission electron microscopy), SEM(Scanning electron microscopy), AFM(Atomic-force microscopy)등의 장비를 이용하였다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2004.11a
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• pp.1241-1246
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• 2004

The heat flux on a chip is rapidly increasing with decreasing the size of one. It is necessary to properly cool the high heat flux chip. One of the promising cooling methods is to apply CPL heat pipes with porous materials, for example PVA, polyethylene, and powder sintered metal plate and with microchannels in the evaporator. A small scale CPL heat pipe with PVA as wick was designed and manufactured. Since the height difference between the evaporator and the condenser is a crucial parameter in the CPL heat pipes, the performance of the heat pipes depending on the parameter was investigated. The parameter is higher the performance is better. However, the improvement rate of the performance does not increase the increase rate of the height. In addition to, the parameter effect depending on heat input was investigated.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.2-3
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• 2002

일반적으로 연소과정에서 발생한 고온고압의 연소가스로 인하여 액체추진기관의 연소실 및 노즐 벽면 그리고 추진기관 후방부위에 대류열전달(Convective heat transfer)과 복사열전달(Thermal radiative heat transfer)이 발생하는 것으로 알려져 있으며, 액체추진기관에서 발생하는 복사열전달 현상은 재생냉각장치의 열입력량 예측 및 발사체의 추진기관 후방부위에 탑재되는 전자장이 및 구조물의 열적환경(Thermal environmental phenomena)을 분석하는데 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 노즐 후방부위에서 발생하는 복사열전달량(Radiative heat transfer rate)을 측정하고 연소압(Chamber pressure)과 혼합비(Mixture ratio)에 따른 영향을 파악하였다.

• The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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• v.26 no.10A
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• pp.1737-1745
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• 2001

최근의 전자업계의 동향을 살펴보면, 휴대 가능한 제품의 요구가 증대되고, 고 집적화 됨에 따라 제품의 크기와 동작속도 뿐만 아니라, 소모하는 전력의 양이 큰 문제로 대두되었다. 더욱이 휴대 장비에서는 전지의 양이 제한되어 있기 때문에, 소모 전력을 줄이는 것은 중요한 문제이다. 휴대 장비가 아니라고 해도, 높은 전력소모를 보이는 제품은 안정된 동작을 위해 값비싼 냉각장치 등을 필요로 한다. 이와 같이 전력소모를 줄이거나 예측할 수 있는 CAD tool에 대한 개발이 시급한 상황이다. 이제까지의 업계의 경향은 물리적 단계의 소모전력을 분석하는 tool의 개발 쪽에 한정되어 있었다. 하지만 이러한 하위 단계에서의 tool은 제품 생산 직전의 단계에서 이루어짐으로, 제품이 원하는 규격에 맞지 않을 경우, 재생산의 비용과 시간의 손실이 크다. 따라서 보다 상위 단계에서의 소모전력 예측 tool의 필요가 증가하고 있다. 본 논문에서는 이러한 기대에 발맞춰 gate 단계에서 소모전력을 예측할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 입력 신호와의 의존성을 줄이기 위해 확률을 이용한 방법을 기초로 하였으며, 알고리즘의 정확성을 입증하기 위해 시스템을 설계, HSPICE를 이용한 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 본 논문에서 제한한 알고리즘을 이용하여, 널리 알려진 시스템(ISCAS 85, ISCAS 89)의 소모전력을 예측한 결과, 시뮬레이션을 통해 얻은 결과와 비교해 봤을 때, 10% 이내의 오차 한도를 가진 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2004.04a
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• pp.1430-1435
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• 2004

The present paper is devoted to the modeling based on an averaging approach for microchannel heat sinks. Firstly, analytic solutions for velocity and temperature distributions for low-aspect-ratio microchannel heat sinks are presented by using the averaging approach. When the aspect ratio of the microchannel is smaller than 1, analytic solutions accurately evaluate thermal resistances of heat sinks while the previous model cannot predict thermal resistances. Secondly, asymptotic solutions for velocity and temperature distributions at low-aspect-ratio limit and at high-aspect-ratio limit are presented by using the scale analysis. Asymptotic solutions are very simple, but shown to predict thermal resistances accurately.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.632-635
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• 2010

본 논문에서는 다중벽 탄소 나노튜브를 작동유체로 사용하는 전자장치 냉각용 소형 히트파이프의 열적성능을 실험적으로 확인 하였다. 실험의 결과들을 바탕으로 다중벽 탄소 나노튜브 나노유체를 작동유체로 사용하는 히트파이프의 열저항은 동일한 충진량을 가지는 물을 작동유체로 사용한 히트파이프와 비교하여 나노유체의 부피비가 0.5%일때, 최대 18.6% 감소한다. 다중벽 탄소 나노튜브 나노유체의 열저항은 동일한 입열량에서 나노유체의 부피비가 증가 할수록 감소하는 것을 알 수 있다. 이를 통하여 다중벽 탄소 나노튜브 나노유체 히트파이프의 열저항은 나노유체의 부피비에 변화에 따라서 변한다는 것을 확인 할 수 있으며, 추가적으로 증발부에서 유체의 기화로 인한 나노입자의 증착에 의하여 열전달 표면적의 증가 또한 열저항의 감소 원인으로 예측가능 하다.

• 기계와재료
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• v.22 no.1
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• pp.54-64
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• 2010

공작기계의 고속화, 다축화, 복잡화에 따른 열변형 오차가 공작기계에서 발생하는 오차의 대부분을 차지하고 있다. 이러한 열변형 오차를 최소화 하기 위해 공작기계의 발열부에 차가운 오일을 공급하여 냉각함으로써, 열변형을 제거하는 장치가 오일쿨러이다. 오일쿨러는 제어 방법에 따라 On-off, 가스 바이패스, 인버터 방식 등이 사용된다. 초정밀 공작기계에는 주로 가스 바이패스 및 인버터 방식이 사용되는데, 인버터 방식의 경우 고가(高價)인 관계로 주로 옵션 형태로 사용된다. 가스 바이패스 방식 오일쿨러는 인버터 방식에 비해 가격이 저렴하고 구조가 간다하며 정밀한 온도제어를 할 수 있지만 부하가 낮은 경우 구조적인 한계로 인해 온도제어 불안정을 발생시킨다. 본 연구에서는 기존 바이패스 방식 오일쿨러에서 나타나는 문제점을 해결하고 보다 정밀한 온도제어를 위해 2개의 전자밸브를 갖는 듀얼 밸브 방식 오일쿨러 시스템을 개발하였다. 개발된 듀얼 밸브 오일쿨러 시스템의 성능검증을 위해 정격운전, DIN 8602 규격, ISO/DIS 230-3 운전모드에서 성능을 비교/분석하였다.