• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.168.2-168.2
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• 2013

테슬라 코일은 니콜라 테슬라가 고안한 변압기로, 교류 아크 방전을 통한 플라즈마의 발생을 관찰할 수 있는 기기이다. 고전압 트랜스를 사용해 저전압을 고전압으로 변환하고, 변환된 에너지를 콘덴서에 충전시켜 스파크 갭 사이에 절연파괴를 일으켜 아크 방전을 통한 플라즈마를 발생시킨다. 이 때 콘덴서와 1차코일 사이에 폐회로가 형성되고, 1차 코일과 2차 코일 사이에 전자기장이 생긴다. 공진주파수가 맞을 때 만들어진 전자기장으로 에너지가 전달되고, 2차 코일에서 증폭된 에너지는 충전된 탑로드 끝에서 아크 방전을 통하여 플라즈마의 형태로 방출된다. 본 프레젠테이션에서는 한동글로벌 학교 고등학생들이 50시간에 걸쳐 직접 제작한 테슬라 코일의 자세한 스펙, 만든 부품들과 그를 만드는 데 사용한 물품들, 설계도들, 날짜별로 기록한 테슬라 코일의 자세한 제작 과정과 후기, 만든 테슬라 코일의 작동과 이를 이용한 추가적인 실험 내용을 발표하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2008.11a
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• pp.45.2-45.2
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• 2008

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.147-148
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• 2013

최근 각 종 산업 분야에서 박막증착 공정의 다양화, 고품질화, 고속화 추세에 대응하기 위하여 고밀도의 대용량 DC 플라즈마 전원장치에 대한 관심이 커지고 있으며, 아울러 DC 플라즈마 전원장치의 고질적인 문제인 아크 방지회로의 중요성이 부각되고 있다. 효율적인 아크 방지 기법의 하나인 비대칭 펄스형 DC플라즈마 전원장치에서는 짧은 기간 동안 (-)전압을 부하에 인가하여 아크에너지를 감소시키는 방법을 사용하고 있으며 이를 위해 매우 부피가 큰 트랜스포머가 사용되고 있다. 본 연구는 펄스형 DC플라즈마 전원장치에서 나타나는 승압효과를 억제하고 전체 효율을 향상시킴과 동시에 상호 인덕턴스가 작은 트랜스포머를 사용하여 부피를 크게 감소시킨 진보된 형태의 비대칭 펄스형 DC 플라즈마 전원장치를 제안한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.15 no.4
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• pp.85-93
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• 2011

A parametric study is conducted for the design of segmented arc plasma torch with the input power and current of 0.4 MW and 300 A, respectively. For this purpose, we use the analytical relationship between input power, current condition, plasma temperature, inner diameter (R) and length (L) of the torch constrictor based on arc channel model. The results reveal that arc plasma temperatures increase monotonically as ��L increases or R decreases for the ranges of R ${\leq}$ 7.5 mm and L ${\leq}$ 1.25 m. For larger valuse of ��R and L than 7.5 mm and 1.25 m, respectively, however, they show non-linear behavior corresponding to the variations of ��L, which stands for the generation of unstable arc plasma. From this parametric study, optimum ranges of R and L are suggested as 5.5 mm ${\leq}$ R ${\leq}$ 7.5 mm and 0.25 m ${\leq}$ L ${\leq}$ 0.5 m for 0.4 MW class segmented arc plasma torch, under which stable arc plasma can be achieved at the input currents of ~300 A.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.103.1-103.1
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• 2016

플라즈마 코팅은 진공 및 진공에서 발생된 플라즈마 대기압 플라즈마를 이용하여 기판에 코팅하는 기술을 의미하는 것으로 최근 다양한 코팅 소스 및 물질계가 개발되면서 그 응용을 넓혀가고 있다. 플라즈마 코팅은 물리증착 및 화학증착에서 주로 이용하고 있는데 플라즈마를 이용하는 대표적인 기술로 스퍼터링과 음극아크증착, 플라즈마 화학증착 등이 있다. 스퍼터링은 기존의 마그네트론 스퍼터링에 비해 이온화율이 대폭 향상된 HIPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering) 기술이 개발되면서 경질피막 제조의 신기술로 자리 잡고 있고 음극아크증착의 경우는 다양한 Filtered 아크소스가 개발되면서 후막 고경도 DLC(Diamond-like Carbon) 등 기존의 방법으로 달성할 수 없었던 코팅층의 제조가 가능하게 되었다. 최근 수명 및 물성이 크게 향상된 소재들이 다양하게 개발되었는데 이들 소재는 가공이 잘 되지 않는 난삭재가 대부분이어서 기존의 가공 Tool이 한계를 드러내고 있다. 이에 따라 난삭재 가공용 새로운 Tool에 대한 수요가 크게 증가하고 있는데 이에 대응하는 유력한 방법 중의 하나가 플라즈마를 이용한 경질코팅이다. 이렇듯 플라즈마 코팅은 난삭재가공용 Tool을 비롯하여 기계나 자동차 부품의 고경도, 저마찰 코팅, 기능성 코팅 등 다양한 분야에 응용을 확대하고 있다. 본 논문에서는 플라즈마 코팅의 최신 기술개발 동향과 그 응용에 대해 고찰하고자 한다.

• Resources Recycling
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• v.26 no.6
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• pp.3-9
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• 2017

In this study, plasma arc remelting behaviors according to arc current, arc voltage, and types of plasma gas were investigated using Kroll processed Ti sponges as anode. In the discharge pressure range of vacuum pump ($200{\sim}300kgf/cm^2$), the arc voltage did not vary greatly with the increase of discharge pressure at a given arc length. This means that the pressure in the vacuum chamber during operation hardly changes and the atmospheric pressure maintains. Under various conditions of arc currents (700~900A), the arc voltage slightly increased with arc current. The effects of anode materials and operational variables on the arc length-arc voltage relationship were compared with the results in previous studies. When the atmospheric gas changed from argon to helium, double effect of improvement on the output of the steady state was observed. The increase of output in the plasma arc device was accompanied by an increase in the melting rate of the Ti sponge and the quality of the ingot surface was also improved. The plasma arc remelting of the new scrap titanium and the old scrap zirconium alloy could result in the fabrication of an ingot with high surface quality.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.539-539
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• 2012

전북대학교 고온플라즈마 응용연구센터는 교육과학기술부 기초연구사업 중 고가연구장비 구축사업의 일환으로, 고 엔탈피, 초음속 유동 환경을 모사하여, 항공우주, 군사기기, 핵융합 분야 등의 고온 재료 개발을 위한 기초 연구 장치로써, 0.4MW급 플라즈마 풍동 장치를 구축하고 있다. 0.4MW 플라즈마 풍동 장치의 플라즈마 발생부는 DC 전원 공급장치와 디스크 형태의 양극과 음극 사이에 동일 형태의 간극을 삽입한 0.4MW급 분절형 아크 플라즈마 토치로 구성되었으며, 토치에서 발생된 아크 플라즈마는 노즐을 통과하며 마하 2~4의 초음속을 나타내도록 설계 제작되었다. 시험 챔버는 노즐에서 나온 초음속 플라즈마의 특성 및 재료 시험을 위한 3차원 이송식 기판이 장착되어 있으며, 고 엔탈피 유동을 관측하기 위한 광학창을 구비하였다. 시험 챔버 하류에는 유동 안정을 위한 디퓨저(diffuser)가 설치되어 있으며, 디퓨저(diffuser)로부터 배출되는 고온가스는 열교환기를 통해 냉각된 후 진공펌프를 통해 대기로 배출되게 된다. 장치의 압력조절을 위하여 $1,000m^3/min$의 용량의 진공펌프 시스템이 설치될 예정이며 가스공급장치, 냉각수 공급장치, 디퓨져, 열교환기는 1MW급 용량으로 설계 제작되었다. 본 장치는 400kW의 전원 공급, 15 g/s의 공기유량 주입 시 약 13 MJ/kg의 고엔탈피를 가진, mach 2~4의 초음속 유동을 나타내는 것을 특징으로 한다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2008.11a
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• pp.442-445
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• 2008

본 연구에서는 자장인가방식의 계단형 구조를 가지는 비이송식 플라즈마 토치를 설계 제작하여 토치의 전극 구조가 열플라즈마의 안정성에 미치는 영향을 진단하고 원통형 구조를 가지는 표준형 토치와 비교 분석하였다. 운전 변수인 전극 간격, 전류, 아크기체의 유량 변화에 따른 아크전압의 특성을 살펴보고, 설계 변수인 전극 구조에 따른 아크의 동적 특성 실험을 통해 열플라즈마의 특성에 미치는 영향을 실험적으로 규명 하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.25 no.9
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• pp.27-31
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• 2008

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2006.06a
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• pp.56-58
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• 2006

본 논문은 PVD(Physical Vapor Deposition)의 마그네트론 스퍼터(Magnetron sputter) 박막코팅(Thin film coating) 공정에서 플라즈마(Plasma)를 발생시키고 제어하는 DC 전원공급 장치에 관한 것이다. 이 논문에서는 임피던스의 변화가 심하고 아크(Arc)가 빈번히 발생하는 플라즈마 부하의 특성에 대해, 과도상태(Transient state)의 출력제어 성능을 향상시키고 아크 발생 시 부하로 전가되는 아크에너지를 저감시키기 위한 직류 전원 공급 장치에 대해 소개한다. 전원장치는 수하특성을 가지며 플라즈마 부하에 적합한 출력 제어성을 확보하고 아크 에너지를 최소화하기 위해 고주파 L-C 직렬공진회로 기법을 적용한다. 개발된 DC 20kW급 전원 장치는 인버터와 고주파 절연변압기, 정류기로 구성된다. 인버터는 $100{\sim}200kHz$의 제어주파수로 PFM 및 PWM 제어를 하며, 단위용량 5kW급 컨버터 4개를 직, 병렬 연결하여 출력리플을 최소화 하였다. 개발된 장치의 우수한 제어성능은 실제 플라즈마 공정에서 시험 평가한 결과를 통해 검증할 수 있었다.