• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.157.2-157.2
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• 2013

현재 산업에서 상압 플라즈마는 생물의학, 표면처리, 용접 및 절단, 화학적 오염제거 등 여러 분야에서 각광받고 있으며 그 잠재력 또한 매우 크다. 통상적으로 글로우 방전은 생물의학, 표면처리, 화학적 오염제거 등에 주로 쓰이고 아크 방전은 용접 및 절단에 응용된다. 이처럼 상압 플라즈마는 여러 가지 방전으로 분류되고 그 특성에 맞게 응용되고 있는데 이러한 산업 여러 분야에 적절히 응용하기 위해서는 각 플라즈마에 대한 진단과 특성 분석이 선행적으로 이루어져야 한다. 또한, 전원회로의 특성에 따라 플라즈마 특성에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구도 매우 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 침 대 면 전극구조에서 고전압 dc전원이 RC시정수에 따라 repetition frequency가 변하는 전원 회로의 여러 parameter에 따라 스트리머-스파크 방전의 전기적 특성이 어떻게 변하는지 연구한다. 또한, 시뮬레이션을 통해 실험에 대한 예측, 비교를 목표로 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.8-16
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• 2023

In this work, we report basic performance test results of a lab-scale three phase alternative current (AC) arc plasma torch system for plasma gas reforming applications. The suggested system primarily consists of three graphite electrodes inclined at 12.5° to the central axis, a 𝞥 150 mm cylindrical gas path and a three phase-60 Hz AC power supply. At air flow rate of 50 Lpm and arc currents of 100-175 A, test results revealed that plasma resistances were decreasing from 1.08 Ω to 0.53 Ω with the increase of plasma power from 9.3 kW to 13.8 kW, causing the decrease of power factor and increase of the line voltages. However, the injected air can be heated quickly up to the temperatures of >1,200℃ when injecting AC arc plasma powers of >10 kW.

• 대한소아치과학회지
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• 제30권2호
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• pp.245-253
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• 2003

치과용 복합레진의 중합률은 레진 기질내의 이중결합의 전환도를 나타내는 것으로 이는 재료의 물리적 성질과 기계적 성질 및 생체 친화성에 영향을 미친다. 레진의 중합도가 증가하면 취성과 수축이 증가하고 중합도가 낮으면 기계적 물리적 성질이 감소한다. 따라서 본 연구에서는 광중합형 복합레진을 사용하여 플라즈마 아크 중합기 2종, 할로겐 중합기 2종, LED 중합기 2종, pulse-delay curing의 서로 다른 중합방법의 경우를 FTIR 분석법으로 복합레진의 물리적 기계적 성질 및 생체친화성에 영향을 미치는 중합률을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 광중합 복합레진의 중합률은 FTIR로 측정하였을 때 34.52-49.31%사이로 나타났으며 플라즈마 아크 중합의 경우 Flipo는 $39.96{\pm}1.22%$, CrediII는 $45.64{\pm}1.34%$로, 할로겐 중합시 XL3000은 $43.48{\pm}1.34%$, VIP의 mode 4 사용시는 $44.31{\pm}0.72%$, LED의 LUXOMAX는 $49.31{\pm}2.37%$, Elipar Freelight는 $44.51{\pm}0.62%$, pulse-delay curing시에는 $34.52{\pm}0.85%$로 나타났다. 2. 각 중합 방법별로 중합률은 LED 중합 방법을 이용한 LUXOMAX가 다른 실험군에 비하여 가장 높은 중합률을 나타냈으며 pulse-delay curing 방법이 가장 낮은 중합률을 보였다. 3. Flipo 중합기, LUXOMAX 중합기, pulse-delay curing 방법이 다른 중합기와 비교하여 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 4. 각 중합방법이 동일한 군 내의 중합기기별 차이에서는 할로겐에서는 광중합기 사이에 중합률의 차이를 보이지 않았으나 플라즈마 아크에서는 CrediII가, LED에서는 LUXOMAX가 중합률이 높았다(p<0.05).

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.98.1-98.1
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• 2017

본 연구에서는 정전류 조건에서 알루미늄 합금의 PEO(Plasma Electrolytic Oxidation) 피막 형성 거동에 대한 전해질 조성의 영향을 아크 발생 양상, 전압-시간 곡선 및 형성된 표면피막의 구조를 관찰하여 연구하였다. 실험에 사용된 전해질은 NaOH 수용액에 $Na_2SiO_3$을 혼합하여 구성되었으며, NaOH와 $Na_2SiO_3$의 농도는 각각 0.01 ~ 1.0 M 와 0 ~ 2.0 M 사이로 조절되었다. 0.01 M NaOH 이하의 용액에서는 양극전압이 500 V 이상으로 상승되고 미세한 아크가 시편 표면 전체에 발생했으나, 0.02 M NaOH 이상의 농도에서는 양극전압이 300 V 이하로 감소되었고 아크발생이 관찰되지 않았다. 아크발생이 일어나지 않는 고농도의 0.5 M NaOH 용액의 경우 0.1 M 이상의 $Na_2SiO_3$를 첨가하였을 때 작은 아크의 무리가 발생되었다. 0.5 M NaOH 수용액에 0.1 M ~ 0.2 M $Na_2SiO_3$가 첨가되었을 땐 아크 무리가 발생하나 이내 일부 영역에서만 반복적으로 아크가 발생하는 로컬 버닝 현상이 일어났다. 한편 0.5 M NaOH 수용액에 0.5 M 이상의 $Na_2SiO_3$가 첨가되었을 때는 로컬 버닝이 일어나지 않고 전 표면에 걸쳐서 아크 무리가 이동하며 PEO 피막이 형성되었다. 0.01 M NaOH 수용액에서 형성된 PEO 피막의 두께는 처리 시간에 따라 증가하지 않고 $10{\mu}m$ 이하의 낮은 값을 보였다. 반면에 NaOH와 $Na_2SiO_3$ 혼합수용액에서 형성된 피막의 두께는 약 $30{\mu}m$ 이상의 높은 값을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.527-527
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• 2013

현재 산업에서 상압플라즈마는 생물의학, 표면처리, 용접 및 절단, 화학적 오염제거 등 여러 분야에서 각광받고 있으며 그 잠재력 또한 매우 크다. 통상적으로 글로우 방전은 생물의학, 표면처리, 화학적 오염제거 등에 주로 쓰이고 아크 방전은 용접 및 절단에 응용된다. 이처럼 상압플라즈마는 여러 가지 방전으로 분류되고 그 특성에 맞게 응용되고 있는데 이러한 산업 여러 분야에 적절히 응용하기 위해서는 이에 대한 진단과 특성 분석이 선행적으로 이루어져야 한다. 본 연구에서는 침 대 면 전극을 가진 상압방전장치에서 스트리머로부터 스파크방전으로의 전이과정이 연구되었다. 전극간격, 주파수, 전압, 구동회로의 전류제한 조건을 가변함에 따라 스파크방전으로 전이되는 방전조건과 안정적인 글로우 방전이 유지되는 조건이 어떻게 달라지는지 조사되었다. 또한 방전전류 측정 및 ICCD 영상분석을 통해 Transient spark의 self-pulsing 조건과 주파수변화 특성을 고찰하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.195.2-195.2
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• 2012

궤도상에서 지구의 대기는 태양의 복사에너지에 의하여 양이온과 음이온으로 이온화된 자유 전자로 존재하게 되는데 이러한 상태를 플라즈마 환경이라고 부른다. 인공위성이 궤도에서 운용될 때, 플라즈마 환경에서의 강한 에너지를 가진 전하들은 위성을 투과하여 위성 내부에 축적될 수 있다. 이러한 전하들은 고립되어 있는 전도체의 끝에 모이게 되고, 전하량이 breakdown 레벨에 이르게 되면 아크 방전이 일어나게 된다. 방전에 의한 전류가 민감한 회로에 들어가게 되면 오동작이나 기능손상을 일으킬 수 있다. 보통 저궤도 위성이 놓이게 되는 낮은 고도와 경사각에서 플라즈마는 밀도가 높고 낮은 에너지를 가지는 반면, 정지궤도 위성이 놓이게 되는 높은 고도의 플라즈마는 낮은 밀도와 지구자기 폭풍 등에 기인하여 높은 에너지를 갖는다. 따라서 정지궤도 인공위성의 경우 ESD의 영향을 좀 더 면밀하게 검토하고 검증할 필요가 있다. 본 논문에서는 정지궤도 위성용 ESD 시험장비의 개발결과에 대하여 논의한다. 시험장비는 ESD 건과 Spark gap, 몇몇의 저항 및 캐패시터로 구성된다. 정지궤도 상에서의 ESD 방전 전류를 모사하는 파형을 구현하기 위한 방법과 결과를 소개하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.565-565
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• 2013

Free burning arcs where the work piece acts as an anode are frequently used for a number of applications. Our investigation is exclusively concerned with a simplified unified model of arcs and anode under steady state conditions at atmospheric pressure. The model is used to make predictions of arc and anode temperatures and arc voltage for a 200 A arc in argon. The computed temperatures along the axis between the cathode tip and the anode surface compare well the measured data. This knowledge of free burning arcfeatures can play a role in developing the atmospheric plasma systems, however, further investigation should include the modelling of Cu evaporation from anode and non-LTE situation near electrodes for more realistic calculations.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.255.2-255.2
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• 2014

Electrode erosion is indispensable for atmospheric plasma systems, as well as for switching devices, due to the high heat flux transferred from arc plasmas to contacts, but experimental and theoretical works have not identified the characteristic phenomena because of the complex physical processes. Our investigation is concerned with argon free-burning arcs with anode erosion at atmospheric pressure by computational fluid dynamics (CFD) analysis. We are also interested in the energy flux and temperature transferring to the anode with a simplified unified model of arcs and their electrodes. In order to determine two thermodynamic quantities such as temperature and pressure and flow characteristics we have modified Navier-Stokes equations to take into account radiation transport, electrical power input and the electromagnetic driving forces with the relevant Maxwell equations. From the simplified self-consistent solution the energy flux to the anode can be derived.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2000년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.816-818
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• 2000

본 논문에서는 $SF_6$ 차단기 내의 대전류 아크에 대한 수치적인 해석을 모의하는 도구를 제시한다. 대전류의 차단을 위해서 해석을 통해 열적 파괴를 예측하는 것이 필수적이다. 본 논문에서 사용한 방법은 FVFLIC(finite volume fluid in cells)이며 지배방정식은 압축성 오일러 방정식으로 아크와 유동의 상호 작용을 해석한다. 아크는 기본적으로 에너지 보존식에서 열소스항으로 나타나며 주울열과 복사항으로 표현된다. 주울열은 플라즈마 영역내의 전계해석을 통해 계산되며 복사항은 방출과 흡수항의 합으로 나타내어지고 이것은 국소적인 온도와 압력의 함수이다. 본 논문에서는 수정된 방출과 흡수 모델로 복사 열전달을 계산하였다.

• 청정기술
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• 제19권2호
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• pp.113-120
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• 2013

화학적으로 안정한 과불화합물을 처리하기 위해서는 많은 양의 에너지를 필요로 한다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 저전력 아크 플라즈마 시스템을 개발하였다. 분해대상은 $CF_4$, $SF_6$, $NF_3$가 플라즈마 토치로 직접 주입되었으며, 아크 플라즈마 토치의 열효율을 측정하여 실출력을 계산하였다. 실출력과 폐기체 유량 변화 그리고 추가적인 반응가스에 의한 분해효율을 확인하였다. 또한 열역학적 평형조성 분석을 수행하여 실험 결과와 비교하였다. 토치의 열효율은 60~66%의 결과를 보였으며 폐가스 유량이 증가함에 따라 분해효율이 감소하였고 입력전력이 늘어남에 따라 분해효율이 상승되었다. 추가적인 반응 가스가 없이 $CF_4$, $SF_6$, $NF_3$의 분해효율은 입력전력이 3 kW, 폐가스 유량이 70 L/min인 조건에서 각각 4, 15, 90%를 보였다. 반응가스로 산소와 수소를 이용하여 분해효율을 급격하게 증가시킬 수 있었으며, 실험 결과 산소보다 수소를 사용하였을 경우가 분해효율 상승효과와 부산물 제어에 효과적인 것을 알 수 있었다. 수소의 경우, 발생되는 부산물은 불화수소산이었으며 이는 일반적인 습식 스크러버를 이용하여 처리가 용이한 물질이다. 수소를 이용한 화학반응에서 입력전력이 3 kW, 폐가스유량이 100 L/min인 조건에서 $CF_4$가 25%, $SF_6$가 39%, $NF_3$가 99%의 분해효율을 각각 나타냈다.