• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.1
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• pp.48-53
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• 2006

The purpose of this paper is to investigate the optimal condition of the SynGas production by reforming of propane using plasmatron. Plasma was generated by air and arc discharge. The effects of applied steam, $CO_2$ or Ni-catalyst on propane conversion, yield of hydrogen and $H_2/CO$ ratio as well as correlation of syngas were studied. When the variations of $O_2/C_3H_8$ flow ratio, $H_2O/C_3H_8$ flow ratio and $CO_2/C_3H_8$ flow ratio were $0.94{\sim}1.48,\;4.3{\sim}10\;and\;0.8{\sim}3.05$ respectively, Under the condition mentioned above, result of $H_2O/C_3H_8$ flow ratio was maximum $H_2$ concentration, or $28.2{\sim}31.6%$, and result of $H_2O/C_3H_8$ flow ratio with catalyst was minimum CO concentration or $6.6{\sim}7.1%$ and the ratio of hydrogen to carbon monoxide($H_2/CO$) were $3.89{\sim}4.86$.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.11
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• pp.753-760
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• 2019

Sparkjet actuator, also known as plasma synthetic jet actuator, which is a kind of active flow control actuator is considered as being high possibility for the supersonic flow control due to ejecting stronger jet compared to the other active flow control actuators. Sparkjet actuator generates high temperature and high pressure flow inside the cavity by using arc plasma and leads momentum by ejecting such flow through orifice or nozzle. In this research, numerical calculation of sparkjet actuator with respect to the location of electrodes which exists inside the cavity is conducted and the change of the performance of sparkjet actuator is suggested. As the location of electrodes goes closer to the bottom of the cavity, impulse is increased and the average pressure inside the cavity maintains higher. When the location of electrode is 25% and 75% of the entire cavity height, impulse is 2.515 μN·s and 2.057 μN·s, respectively. Each impulse is changed by about 9.92% and -10.09% compared to when the location of electrodes is 50% of the entire cavity height.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.81-81
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 흡수층 제조연구를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용한 비정질실리콘의 박막에 대하여 두께별에 따른 밴드갭, 캐리어농도 등의 변화에 대하여 조사한다. 최적의 조건에서 비정질 실리콘을 2um이하로 증착을 한 후, 전자빔 조사를 위해 1.4~3.2keV의 다양한 에너지세기 및 조사시간을 변수로 하여 실험진행을 한 후 단면의 이미지 및 결정화 정도에 대한 관찰을 위해 SEM과 TEM을 이용하고, 라만, XRD를 이용하여 결정화 정도를 조사한다. 또한 Hall효과 측정시스템을 이용하여 캐리어농도, 이동도 등을 각 변수별로 전기적 특성변화에 대하여 분석한다. 또한, 태양전지용 흡수층으로 응용을 위하여 dark전도도 및 photo전도도를 측정하여 광감도에 대한 결과가 포함된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.80-80
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 다결정 실리콘 씨앗층을 제조하기 위하여 전자빔을 조사하는 방법과 Al을 이용한 씨앗층 제조법이 비교되어 공정 수행이 이루어진다. 우선, 전자빔 조사를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용하여 ${\sim}10^{20}cm^{-3}$이상의 농도를 갖는 $p^+^+$ 비정질 실리콘 박막을 제조한다. Al의 증착은 DC 스퍼터링법을 이용하여 제조하고 그 두께는 실리콘 박막의 두께와 동일한 조건(350nm)으로 제조한다. 제조된 샘플은 E-beam gun이 달린 챔버로 이동하여 1.4keV의 세기를 가지고 각각 10, 20, 50, 100초를 조사한 후 단면의 이미지를 SEM으로, 결정화 정도를 Raman으로, 결정화 방향 등에 대한 조사를 XRD로 분석 측정한다. 그리고 Hall effect를 통해 전자빔의 조사 전후의 캐리어 농도, 이동도 및 비저항 등에 대한 조사가 이루어진다. 동시에 Al을 촉매로 한 layer교환에 대하여 마찬가지로 분석을 통하여 최종적으로 비교분석이 이루어 진다. 전자빔을 조사한 샘플에 대하여 빠른 시간 및 캐리어농도 제어 등의 우수성이 보이며, 특히 ~98%이상의 결정화율을 보일 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.273-273
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• 2010

고열부하 환경에 노출되는 핵융합로의 플라즈마 대향부품은 주로 낮은 원자번호 물질-열전도가 좋은 물질-구조체의 순으로 다층 구조를 이루고 있으며, 이들 간의 우수한 접합성은 부품의 성능을 좌우하는 핵심 요소이다. 이러한 플라즈마 대향부품의 건전성을 평가하기 위해서는 고열속의 열부하를 반복적으로 인가하는 시험이 요구되며, 이를 위해 본 연구원에서는 KoHLT-1, 2의 시험시설을 운용하고 있다. 본 시설에서는 열부하원으로서 그라파이터 히터를 사용하며, 히터는 두 개의 시험 대상부품 사이에 설치되고, 히터에 고전류를 인가하여 복사열에 의해 시험 부품에 열부하를 가하게 된다. 고열부하 환경에서 열피로 시험을 위해 히터에 인가되는 전류를 시간에 따라 일정한 패턴으로 반복적으로 ON-OFF 하게 된다. 본 논문에서는 이러한 고열부하시험을 수행함에 있어 고려해야 할 여러 가지 요소에 대해 논의하였다. 우선 인가하는 열유속(heat flux) 값은 일차적으로 시험시설의 최대 출력에 의해 좌우되며, 시험대상물의 운전조건 및 열부하 반복횟수에 의해 결정된다. 열부하 반복횟수는 주어진 열유속 값에 대해 total strain이 파단에 이르는 수준에 의해 결정된다. 열부하를 인가하는 시간은 히터에 전류를 인가했을 때 요구되는 온도로 상승하는 데 걸리는 시간과 시험대상물의 온도가 더 이상 증가하지 않는데 걸리는 시간에 의해 좌우된다. 냉각시간은 길수록 시험대상물의 온도가 냉각수의 온도에 접근하게 되나 너무 길어지면 시험시간이 급격히 증가하게 되므로, 온도 감소 곡선을 검토하여 적절한 시간을 정하게 된다. 열유속 측정은 냉각수의 온도 상승값과 유량으로부터 계산하게 되며, 정확한 측정을 위해서는 열부하를 인가하는 시간이 충분히 길어야 한다. 또한 시험대상 부품에서 열부하가 인가되는 면적을 정확히 정의해야 하며, 냉각관로에 열부하가 인가되어서는 않된다. 또한 시험대상부품을 지지하는 지지구조체를 통한 열손실을 최소화해야 정확한 열유속을 측정할 수 있다. 시험대상부품을 설치할 때 히터와의 간격 또한 결정해야 할 중요한 요소이며, 간격이 좁을수록 최대 열유속 값을 증가시킬 수 있으나, 너무 가까운 경우 히터의 열변형에 의한 접촉 및 아크 방전의 가능성이 있으며, 이 경우 히터와 시험대상부품의 손상을 가져오게 된다. 시험대상물이 국제열핵융합로(ITER)의 일차벽과 같이 베릴륨이 포함되어 있는 경우 방전에 의한 손상은 인체에 유해한 오염의 원인이 될 수 있다. 또한 순간적인 방전은 고가의 고전류전원의 고장을 유발할 수도 있다. 열부하 시험 중 시험대상물의 온도를 정확히 측정하는 것은 필수적이며, 온도 변화 곡선으로부터 시험대상물의 건전성 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해 변화를 가장 잘 탐지 할 수 있는 위치에 온도 센서를 설치하는 것이 관건이며, 이는 사전 분석을 통해 알 수 있다.

• Journal of Powder Materials
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• v.15 no.5
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• pp.352-358
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• 2008

The present study focused on the synthesis of a bismuth-antimony-tellurium-based thermoelectric nanopowders using plasma arc discharge process. The chemical composition, phase structure, particle size of the synthesized powders under various synthesis conditions were analyzed using XRF, XRD and SEM. The powders as synthesized were sintered by the plasma activated sintering. The thermoelectric properties of sintered body were analyzed by measuring Seebeck coefficient, specific electric resistivity and thermal conductivity. The chemical composition of the synthesized Bi-Sb-Te-based powders approached that of the raw material with an increasing DC current of the are plasma. The synthesized Bi-Sb-Te-based powder consist of a mixed phase structure of the $Bi_{0.5}Sb_{1.5}Te_{3}$, $Bi_{2}Te_{3}$ and $Sb_{2}Te_{3}$ phases. This powder has homogeneous mixing state of two different particles in an average particle size; about 100nm and about 500nm. The figure of merit of the sintered body of the synthesized 18.75 wt.%Bi-24.68 wt.%Sb-56.57 wt.%Te nanopowder showed higher value than one of the sintered body of the mechanically milled 12.64 wt.%Bi-29.47 wt.%Sb-57.89 wt.%Te powder.

• Journal of dental hygiene science
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• v.11 no.4
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• pp.375-380
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• 2011

This study evaluated whether fluoride treatment can affect recovery of the irregularity of enamel surface after tooth whitening with a high concentration of hydrogen peroxide (HP) activated by plasma arc light. A total of 36 bovine teeth stained with coke were used in this experiment. The specimens were classified into following three groups (two different commercial plasma arc groups and a control group without light curing source): (1) 35% HP gel only, (2): 35% HP gel and Plasma arc A, and (3) 35% HP gel and Plasma arc B. To measure color changes and surface morphologies before and after the bleaching, colorimeter and scanning electron microscopy were used, respectively. When the specimens were bleached with hydrogen peroxide and plasma arc lights, the bleaching effect was greater than when only hydrogen peroxide gels were used (Kruskal-Wallis test, p<0.05). In addition, plasma arc B showed the more color changes than plasma arc A (Bonferroni post-hoc test, p<0.05). The surfaces of the teeth treated with fluoride gel after the whitening treatment came to be smooth. Therefore, the results of this study suggested that the fluoride application for patients who got tooth whitening therapy with a high concentration of hydrogen peroxide gels activated by plasma arc light will be effective to recover rough enamel surfaces.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.25 no.6
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• pp.594-601
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• 2014

Rare-earth (RE) nitrides can be used as magnetocaloric materials in low temperature. They exhibit ferromagnetism and have Curie temperature in the region from 6 to 70 K. In this study, Holmium nitride (HoN) nano particles were prepared through plasma arc discharge technique and their magnetocaloric properties were studied. Nitrogen gas ($N_2$) was employed as an active element for arc discharge between two electrodes maintained at a constant current. Also, it played an important role not only as a reducing agent but also as an inevitable source of excited nitrogen molecules and nitrogen ions for the formation of HoN phase. Partial pressure of $N_2$ was systematically varied from 0 to 28,000 Pa in order to obtain single phase of HoN with minimal impurities. Magnetic entropy change (${\Delta}S_m$) was calculated with data set measured by PPMS (Physical Property Measurement System). The as-synthesized HoN particles have shown a magnetic entropy change ${\Delta}S_m$) of 27.5 J/kgK in applied field of 50,000 Oe at 14.2 K thereby demonstrating its ability to be applied as an effective magnetic refrigerant towards the re-liquefaction of hydrogen.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.485-488
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• 2007

$SF_6$(sulfur hexafluoride)는 뛰어난 단열 및 아크방지능력(arc-extinguishingproperty)으로 인해, 전력용 변압기의 절연가스와 반도체${\cdot}$액정용 플라즈마 CVD로의 cleaning gas, 주물공장 covering gas 등으로 사용되고 있다. 하지만, $SF_6$의 지구온난화지수(global warming potential)는 $CO_2$대비 23,900배가 높아 기후변화에 미치는 영향이 $CO_2$보다 훨씬 크고, 대기 중 분해되지 않고 잔존하는 기간이 $CH_4$ 10년, $CO_2$ 및 CFCs는 100년으로 추정되는데 반해, $SF_6$는 3,200년으로 연간방출양이 작더라도 오랜 기간 누적되면 그 파장이 클 것으로 사료된다. 대부분의 가스 하이드레이트(고상결정상태)는 고압, 저온에서 형성가능 하지만, 불화가스에 대해서는 쉽게 결정화가 일어난다. $SF_6$는 3$^{\circ}C$, 2기압에서 고밀도 고상화가 되기 때문에 여러 기체와 흔합되어 있는 경우 $SF_6$만을 압축된 고상 결정상태를 형성, $SF_6$를 회수, 정제할 수 있으므로 불화가스 분리${\cdot}$회수에 기술적, 경제적 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 하이드레이트 촉진제로서 계면활성제(promoter) 첨가에 따른 $SF_6$ 하이드레이트 형성 및 해리과정 실험을 통해 효율적인 $SF_6$ 저감에 관한 적용기술을 연구해 보았다.

• Tribology and Lubricants
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• v.35 no.6
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• pp.362-368
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• 2019

In this study, mechanical and tribological properties were investigated by varying the process temperature (50, 100, 125 and 150℃) to reduce internal stress. The internal stress reduction by thermal dissociation ta-C coating film with increasing temperature is confirmed through the curvature radius of the ta-C coating according to the temperature of the SUS plate. As the coating temperature increased, the mechanical properties (hardness, modulus, toughness) deteriorated, which is in agreement with the Raman analysis results. As the temperature increased, the sp² phase ratio increased owing to the dissociation of the sp³ phase. The friction and wear properties are related to the process temperature during ta-C coating. Low friction and wear properties are observed in high hardness samples manufactured at 50℃, and wear resistance properties decreased with increasing temperature. The contact area is expected to increase owing to the decrease of hardness(72 GPa to 39 GPa) and fracture toughness with increasing temperature which accelerated wear because of the debris generated. It was confirmed that at process temperature of over than 100℃, the bond structure of the carbon film changed, and the effect of excellent internal stress was reduced. However, the wear resistance simultaneously decreased owing to the reduction in fracture toughness. Therefore, in order to increase industrial utilization, optimum temperature conditions that reduce internal stress and retain mechanical properties.