• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.23 no.4
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• pp.153-178
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• 2018

Most operational uses of wind speed data require measurements at, or estimates generated for, the reference height of 10 m above mean sea level (AMSL). On the Ieodo Ocean Research Station (IORS), wind speed is measured by instruments installed on the lighthouse tower of the roof deck at 42.3 m AMSL. This preliminary study indicates how these data can best be converted into synthetic 10 m wind speed data for operational uses via the Korea Hydrographic and Oceanographic Agency (KHOA) website. We tested three well-known conventional empirical neutral wind profile formulas (a power law (PL); a drag coefficient based logarithmic law (DCLL); and a roughness height based logarithmic law (RHLL)), and compared their results to those generated using a well-known, highly tested and validated logarithmic model (LMS) with a stability function (${\psi}_{\nu}$), to assess the potential use of each method for accurately synthesizing reference level wind speeds. From these experiments, we conclude that the reliable LMS technique and the RHLL technique are both useful for generating reference wind speed data from IORS observations, since these methods produced very similar results: comparisons between the RHLL and the LMS results showed relatively small bias values ($-0.001m\;s^{-1}$) and Root Mean Square Deviations (RMSD, $0.122m\;s^{-1}$). We also compared the synthetic wind speed data generated using each of the four neutral wind profile formulas under examination with Advanced SCATterometer (ASCAT) data. Comparisons revealed that the 'LMS without ${\psi}_{\nu}^{\prime}$ produced the best results, with only $0.191m\;s^{-1}$ of bias and $1.111m\;s^{-1}$ of RMSD. As well as comparing these four different approaches, we also explored potential refinements that could be applied within or through each approach. Firstly, we tested the effect of tidal variations in sea level height on wind speed calculations, through comparison of results generated with and without the adjustment of sea level heights for tidal effects. Tidal adjustment of the sea levels used in reference wind speed calculations resulted in remarkably small bias (<$0.0001m\;s^{-1}$) and RMSD (<$0.012m\;s^{-1}$) values when compared to calculations performed without adjustment, indicating that this tidal effect can be ignored for the purposes of IORS reference wind speed estimates. We also estimated surface roughness heights ($z_0$) based on RHLL and LMS calculations in order to explore the best parameterization of this factor, with results leading to our recommendation of a new $z_0$ parameterization derived from observed wind speed data. Lastly, we suggest the necessity of including a suitable, experimentally derived, surface drag coefficient and $z_0$ formulas within conventional wind profile formulas for situations characterized by strong wind (${\geq}33m\;s^{-1}$) conditions, since without this inclusion the wind adjustment approaches used in this study are only optimal for wind speeds ${\leq}25m\;s^{-1}$.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.46 no.8
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• pp.611-620
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• 2018

For the past decades, the analytic model for distributed surface roughness has been developed to improve the accuracy of the icing simulation code. However, it remains limitations to validate the developed model and determine the empirical parameters due to the absence of the quantitative experimental data which were focused on the surface state. To this end, the experimental study conducted to analyze the ice covered surface state from a micro-perspective. Above all, the tendency of the smooth zone width which occurs near the stagnation point has been quantitatively analyzed. It is observed that the smooth zone width is increased as growing the ambient temperature and freestream velocity. Next, the characteristics of the ice covered surface under rime and glaze ice have been analyzed. For rime ice conditions, ice elements are developed as the opaque circular corn in the opposite direction of freestream. The height and interval of each circular corn are increased as rising the ambient temperature. For glaze ice conditions, numerous lumps of translucent ice can be observed. This is because the beads formed by gravity concentrate and froze on the lower surface.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.1129-1133
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• 2004

반도체공정 최적화에 소요되는 시간과 경비를 줄이기 위해 신경망 모델이 개발되고 있다. 주로 역전파 신경망을 이용하여 모델이 개발되고 있으며, 본 연구에서는 Radial Basis Function Network (RBFN)을 이용하여 플라즈마 식각공정 모델을 개발한다. 실험데이터는 유도결합형 플라즈마를 이용한 Silicon Carbide 박막의 식각공정으로부터 수집되었다. 모델개발을 위해 $2^4$ 전인자 (full factorial) 실험계획법이 적용되었으며, 모델에 이용된 식각응답은 식각률과 atomic force microscopy로 측정한 식각표면 거칠기이다. 모델검증을 위해 추가적으로 16번의 실험을 수행하였다. RBFN의 예측성능은 세 학습인자, 즉 뉴런수, width, 초기 웨이트 분포 (initial weight distribution-IWD) 크기에 의해 결정된다. 본 연구에서는 각 학습인자의 영향을 최적화하였으며, IWD의 불규칙성을 고려하여 주어진 학습인자에 대해서 100개의 모델을 발생하고, 이중 최소의 IWD를 갖는 모델을 선택하였다. 최적화한 식각률과 표면거칠기 모델의 RMSE는 각기 26 nm/min과 0.103 nm이었다. 통계적인 회귀모델과 비교하여, 식각률과 표면거칠기 모델은 각기 52%와 24%의 향상된 예측정확도를 보였다. 이로써 RBFN이 플라즈마 공정을 효과적으로 모델링 할 수 있음을 확인하였다.

• Tribology and Lubricants
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• v.35 no.4
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• pp.237-243
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• 2019

Through this study, we investigate the effects of ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology on the fatigue life of needle roller bearings. The fatigue life of untreated and UNSM-treated needle roller bearings is evaluated using a roller fatigue tester at various contact stress levels under oil-lubricated conditions. We can ascertain that the fatigue life of an UNSM-treated needle roller bearing was extended by approximately 34.3% in comparison with an untreated one, where the effectiveness of UNSM technology diminishes with increasing contact stress. The surface roughness and surface hardness of needle roller bearings before and after being treated by UNSM technology are compared and discussed to understand the role of UNSM technology in improving the fatigue life of needle roller bearings. In addition, a fractograph of the damaged bearings is observed using a scanning electron microscopy to shed light on the fracture mechanisms of bearings under different contact stress levels. We can therefore conclude that the application of UNSM technology to the needle roller bearings improves the fatigue life by reducing the friction coefficient and increasing the wear resistance; this may be attributed to a reduction in surface roughness from 0.5 to $0.149{\mu}m$ and an increase in surface hardness from 58 to 62 HRc.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.338-338
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• 2012

사파이어 ($Al_2O_3$)는 높은 밴드갭 에너지 (~19.5 eV)를 가진 물질로서 우수한 내마모성, 강도, 전기 절연성 및 안정한 화학적 특성을 갖고 발광다이오드 기판, 보석재료 등 각종 산업 및 기술적 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 플립칩 발광다이오드 구조의 경우 광추출효율을 향상시키기 위해 높은 투과도를 갖는 사파이어 기판이 요구되어 왔으며, 지금까지 건식/습식식각방법을 이용한 사파이어 표면에 마이크로 크기의 심한 거칠기 또는 요철이 형성된 나노크기의 격자구조를 형성시키는 연구가 진행되어 오고 있다. 그 중, 나노 크기의 격자구조는 공기에서 반도체 기판까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖기 때문에 표면에서 생기는 Fresnel 반사 손실을 줄일 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해서는 식각 마스크가 필요한데, 형성 방법으로 레이저 간섭 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피 등이 있으나, 비싼 가격과 복잡한 공정 절차 등의 단점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 식각 마스크 패턴을 위해, 보다 저렴하고 간단한 실리카 나노구 및 열적응집 금 나노 입자를 이용하였다. 양면 폴리싱 c-plane 사파이어 기판을 사용하였고, 단일 층의 주기적인 실리카 나노구를 기판 표면에 스핀코팅에 의해 도포한 후 유도결합플라즈마 식각 장비를 이용하여 식각하여 주기적인 패턴을 갖는 렌즈모양의 격자구조를 형성하였다. 그리고 주기적으로 형성된 격자 위에 열 증착기를 이용하여 금 박막을 증착한 후 급속열적어닐닝(rapid thermal annealing)을 이용하여 열처리함으로써 비주기적인 금 나노입자를 형성시켰다. 형성된 금 나노패턴을 이용하여 동일한 조건으로 식각함으로써 광대역 및 전방향성 높은 투과도를 갖는 원뿔 모양의 사파이어 나노구조를 제작하였다. 제작된 샘플의 패턴 및 식각 형상은 전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR 분광광도계 (spectrophotometer)를 사용하여 투과율을 측정하였다. 렌즈 모양 표면 위에 원뿔모양의 나노구조를 갖는 사파이어 기판은 일반적인 사파이어 기판보다 향상된 투과율 특성을 보였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.43 no.4 s.346
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• pp.1-7
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• 2006

AlN thin films have been fabricated by using RF magnetron sputtering method and their crystal orientations, microstructures and piezoelectric properties have been investigated with variation of the $Ar/N_2$ gas ratio and the substrate temperature. Particularly, when the $Ar/N_2$ gas ratio and the substrate temperature are 10/10 (sccm) and $400^{\circ}C$, respectively, the AlN thin film exhibits the highest (002) orientation. The result of the surface roughness measurement by using AFM shows that the surface roughness becomes better as the partial pressure of $N_2$ increases at the substrate temperature of $400^{\circ}C$ and it becomes the smallest value of 2.1 nm when $Ar/N_2$ is 0/20 (sccm). The AFM measurement also shows that when $Ar/N_2$ is 10/10 (sccm) shows that surface roughness becomes better as the substrate temperature increases from room temperature up to $300^{\circ}C$ and then it becomes worse as the substrate temperature goes up from $300^{\circ}C$. At the substrate temperature of $300^{\circ}C$ and $Ar/N_2$=10/10 (sccm), the surface roughness is 3.036 nm. The piezoelectric constant ($d_{33}$) of AlN thin film is measured by Pneumatic probe method. The measurement shows that the AlN thin film with the highest (002) orientation, fabricated at $Ar/N_2$=10/10 (sccm) and the substrate temperature of $400^{\circ}C$, has the best Piezoelectric constant ($d_{33}$) of 6.01 pC/N.

• International Journal of Highway Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.135-144
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• 2008

The dynamic loads imposed by moving vehicles have variations in the magnitude due to the surface roughness of the pavement systems and the larger dynamic loads than the design loads may affect the pavement performance. This paper presents variations of the moving dynamic vehicle loads due to the pavement surface roughness. This study was performed as a basic study to apply the pay factor to the surface roughness for the improvement of pavement quality and performance. The profile data was obtained from the old and new pavements and the analysis was performed to investigate the dynamic loads when vehicles move on the pavements having those profiles. The artificial profiles were also developed to find the effects of the vehicle speed, wavelength and amplitude of the surface roughness on the dynamic vehicle loads. The increase in the load magnitude due to the surface roughness affects the stresses and strains of pavements and finally reduces the pavement life. The methodology to obtain the relationship between the surface roughness and the pavement performance was proposed in this study.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.323-324
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• 2011

현재 많은 blue LED소자의 제작 공정과 소자 표면에 texturing하는 과정이 보고되어 있다. 그 중n층이 위로 올라오는 수직형 LED 구조로 인해 표면 texturing 기술은 빛의 발광 효율을 증가 시킬 수 있는 중요한 기술 중 하나가 되었다. 1 이 연구에서, 우리는 InGaN을 바탕으로 한 LED 소자의 표면 roughening을 건식과 습식 공정을 모두 거치는 과정을 통하여 소자의 발광 효율을 높이는 시도를 하였다. 최근 전도성 물질 기판 위에 증착 되어 있는 수직형 LED 소자 2,3,4는 과거의 사파이어 기판 위에 증착 되어 있는 형태의 LED 소자에 비해 우수한 소자 특성을 보인다. 이는 과거 사파이어 기판을 사용함으로써 낮은 열적 특성과 더불어 전기 정도성에 몇 가지 제약을 초래하게 되었기 때문이다. 반면, 전도성 기판은 LED 구조의 back side ohmic contact을 가능하게 하였고, 더 나은 확산 특성을 보여 주었고 작동 전압 또한 감소 하였다. N층이 위에 있는 수직형 LED 소자는 KrF pulsed excimer laser로 인해 실현 되었다. 이 laser 빛이 투명한 사파이어 기판을 통해 얇은 GaN층에 입사되면, 기판과 GaN가 분리된다. 이 레이저 기술은 laser lift-off(LLO)로 성장된 기판으로부터 LED 구조를 분리하는데 성공하게 하였다. 우리는 건식 식각 공정을 이용하여 n 층이 위에 올라와 있는 구조인 수직형 LED 소자에 roughening을 주고 다시 이 표면에 습식 식각 공정을 적용하여 거친 부분의 거칠기를 또 한번 증가시켰다. 그리고 이 거칠어진 표면은 이 공정이 진행 되기 전의 소자에 비해 빛의 발광 효율이 증가 되었다. 이 두 공정을 포함한 식각 공정은 두 가지 장점이 생겼는데, 한가지는 GaN에서 외부로 방출할 수 있는 표면 지역이 증가되었고, 다른 한가지는 가파른 거칠기 특성으로 인해 critical angle을 증가시킨 것이다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.18 no.6
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• pp.27-36
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• 2001

본고에서는 고정도 제품을 생산하는 연삭기에 대해 가공물 및 연삭 공구인 연삭 숫돌을 기상에서 측정하기 위한 여러 가지 방법들을 소개하였고 일부는 적응 예를 기술하였다. 소개된 기상 측정장치들은 특히 반복 공정이 필요한 연삭 현장에서 생산성 향상을 위해 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 관련 연구가 지속된다면 연삭기의 작업조건 자동 설정, 연삭 상태 진단 등, 연삭기의 지능화에도 적극적으로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.221-221
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• 2003

본 연구에서는 스핀밸브 다층박막에서 교환 바이어스에 영향을 끼치는 요인 중 하나인 강자성층과 반강자성층사이의 접합 계면에서의 표면 거칠기 [1,2]를 줄이기 위해 현재 반도체 공정에 사용되고 있는 이온빔 에칭 장비를 사용하여 스핀 밸브 다층박막의 씨앗층 에칭에 따른 교환 바이어스를 알아보고자 하였다. 스핀밸브 구조는 강자성층/비자성층/강자성층의 기본구조를 갖는데 이중 하나의 강자성층의 스핀방향이 반강자성층에 의해 고정되는 구조[3]로써 이러한 고정 효과를 교환 바이어스(exchange bias)라 부른다. 교환 바이어스(exchange bias)현상은 강자성과 반강자성의 접합계면에서 강한 상호 교환결합력에 의해 나타나는 현상으로 이러한 교환 바이어스 특성은 하드드라이브의 고밀도 자기헤드소자 및 비휘발성 자기 메모리소자에 응용되어 기존의 자기저항 소자의 특성을 크게 향상시킬 수 있게 되었다.