• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.435-435
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• 2012

ITER를 비롯한 실증로나 상용로급 토카막에서는 중성빔 가열이나 전류구동을 위해 1MeV이상의 빔 에너지가 요구된다. 빔 출력이 가속전압의 5/2승에 비례함에도 불구하고 양이온 빔의 경우 에너지가 높아지면 빔의 중성화 효율이 급격히 감소하여 ITER NBI의 경우 양이온 빔의 중성화 효율은 0%에 가깝다. 한편 음이온 빔은 1MeV 이상의 에너지영역에서도 빔 에너지와 거의 무관하게 60% 정도의 중성화 효율을 갖는다. 따라서 ITER는 음이온 빔을 바탕으로 한 중성빔 가열장치(N-NBI)를 채택하고 있다. 우리나라의 핵융합연구가 핵융합 발전을 지향하는한 N-NBI에 대한 연구를 시작해야 하며 그 출발점으로 음이온원 개념설계를 시작하였다. 개념설계는 음이온원 개발과정을 통해 1) 음이온 생성원리 규명, 2) 음 이온원 핵심기술 확보, 3) 음이온 및 음이온 빔 관련 진단 등을 연구할 수 있는 축소규모의 proto-type 음이온원 개발을 목표로 하였다. 음이온원 개발은, 초기에는 KAERI NB test stand 및 KAERI 이온원의 플라즈마 버켓을 활용하기 위해 filament-arc type으로 시작하지만 어느정도 기반이 확립되면 플라즈마 버켓의 electron dump를 제거하고 그 자리에 RF driver를 장착하여 궁극적으로 RF 음이온원을 개발할 계획이다. 본 학회에 발표하는 포스터는 filament-arc type 음이온원에 대한 개념설계이다. 설계된 음이온원은 Tent-type 자장필터를 장착하며, 0.5A의 수소 음이온빔 인출을 목표로 하고 있다. 이를 위해 플라즈마 버켓, 세슘 공급시스템, bias plate, 플라즈마 그리드, electron deflection 자석이 설치된 인출 그리드, 접지 그리드 등에 대한 개념설계가 이루어 졌다. 이 외에도 음이온원 전원과 진단 시스템에 대해서도 논의하였다.

• 세라미스트
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• 제13권6호
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• pp.7-12
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• 2010

극한환경용 소재기술의 발전은 새로운 기기의 설계 및 제작을 가능하게 하고, 이에 따른 고효율 시스템의 운전을 실현할 수 있게 한다. 청정 에너지 확보, 에너지 전환 효율 극대화, 항공우주 기술의 확보 등 21세기 신성장 동력산업의 주요 이슈들은 시스템 운전여건을 고온의 극한 환경으로 처하게 한다. $SiC_f$/SiC 복합체는 우수한 고온 성능으로 고온 극한환경에 적용할 수 있는 잠재성을 지닌 소재로 항공우주 산업, 방위산업, 원자력 산업 및 에너지 산업에서 적용되고 있거나 적용이 검토되고 있다. 일본은 OASIS (Organization of Advanced Sustainability Initiative for Energy System/Material) 주도로 FEEMA 프로젝트에서 엔진부품용 $SiC_f$/SiC 복합체 개발을 추진 중이며, 유럽연합과 BA (Broad Approach) 프로젝트를 통하여 핵융합로 적용소재에 관한 연구를 수행 중이다. 또한 미국과 TITAN 공동프로젝트 내에서도 $SiC_f$/SiC 복합체에 대한 연구가 진행 중이다. 미국의 일본과의 TITAN외에도 일본원자력연구원 (JAEA) 및 프랑스 원자력연구소 (CEA)와도 공동연구를 수행하고 있다. 프랑스 CEA는 고온가스로의 피복재로 개발을 수행하고 있다. 이외에도 유럽연합은 RAPHAEL 프로그램과EXTREMAT 프로그램에서 $SiC_f$/SiC 복합체 개발을 수행하고 있다. 또한 소규모이지만 $SiC_f$/SiC 복합체의 상업적인 판매가 일본에서 시작되었고, 가까운 미래에 범용적으로 적용할 상업적인 판매를 시작하는 단계로 발전할 수 있으리라 생각된다. 이외에도 미국 ASME는 고온 설계코드 개발을 위한 준비를 진행 중이다. 아울러 가속화된 제조공정 기술 개발과 설계코드 및 DB 구축과 같은 소재 적용여건의 성숙은 $SiC_f$/SiC 복합체가 상용소재로 적용될 가능성을 높이고 있으며, 개량 후보소재에서 현용재로 적용될 시기를 앞당길 수 있는 계기가 되리라 생각된다. 따라서 국내에서 이에 걸맞는 체계적인 투자와 연구가 진행되어야하겠다.

• 전기의세계
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• 제23권2호
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• pp.7-10
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• 1974

최근 신문, 잡지에 에너지문제에 관한 기사가 많이 기재됨은 내일의 에너지 위기에 대한 긴박감을 느끼기 때문이라고 생각된다. 지구상의 인구가 증가하는 한, 또 소득이 높아 에너지 소비가 증대하는 한, 현재의 화석연료(fossil fuel)를 주체로 하는 에너지원의 방향을 달리하여야 할 것이다. 왜냐하면 근시관적 경지에서는 석유매장량의 한계, 산유국에 대한 국제정세의 불안, 핵분열에 의한 방사능 폐기물, 온배수의 오염, 화석연료의 연소에 따르는 공해문제등이고, 원시관적입장에서는 자원의 고갈때문에 장래는 석유, 천연gas, 때로는 석탄까지도 오히려 인류의 의식주의 원료로 취급되어야 할 것이 아닌가 하는 생각이 든다. 따라서 현재의 에너지원을 대치할 수 있는 원자력, 태양에너지, 지열(geothermal)에너지 또는 핵융합반응에너지에 기대를 거는 비중이 날로 커지고 있다. 본문에서는 태양에너지(solar energy)원을 좌표로한 지구에너지 system에서 직접 혹은 간적적으로 우리 생활을 위한 에너지 변환을 할 수 있는 방법을 생각해 본다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제30권1호
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• pp.51-58
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• 2012

To assess hydraulic connections between sub-components of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) diagnostic port plug, the laser welding and ablation cutting process were investigated in order to be applied the remote handling maintenance. In this study, laser ablation cutting, which vaporizes a small amount of solid material directly into gas by focusing a laser beam of high density energy, is adopted in order to overcome the limitation of the normal laser cutting technology that the head should be placed as close to the work piece as possible to blow out melt metal at a distance. Complete cutting of a work piece is obtained by repetitive multi-passes of the laser beam. The welding and cutting process were tested on the sample work pieces and finally on a prototype of a hydraulic connection module for remote handling. The results showed that this process can be a promising candidate for hydraulic connections by remote handling.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.169.1-169.1
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• 2013

산업 및 기술의 발전에 의해 많은 신소재들이 개발되고 있다. 그 중에서 SiC는 고온재료, LED, 반도체 등의 우주선 표면재료, 핵융합로 구조재료, 고온 씰, 히터 등 여러 산업분야에서 관심을 가지면서 다양한 가스를 이용한 합성법이 개발되어 있다. 최근에는 분말의 형태 및 크기를 용도에 맞게 개발해서 사용하고 있는 상황이다. 그런데 각 합성법에 따른 합성원리에 대해서는 여러 가지 주장이 있다. 그 중에서 몇 가지 합성법에 대해서 고찰하고 합성의 원리를 추론한다. 그리고 그 중의 한 가지인 CH3SiCl3 가스를 이용한 SiC 나노분말 합성과 SiC의 결정성장 과정에서 나타나는 whisker의 형성을 확인했다. 정교한 SiC 분말합성은 일반적으로 sol-gel, 플라즈마(DC, AC 및 ICP 등) 등을 이용한 방법이 개발되어 있다. 이와 같이 정교한 SiC 나노분말 등은 실리콘 유기 화합물 중합체(trichloromethylsilane, polycarbosilane 등)의 열분해를 통해 합성 할 수 있으며, 열분해 는 약 1,000{\sim}1,500^{\circ}C의 온도 영역에서 일어난다. 이 과정에서 고분자의 열분해 및 재결합 이 동반되고 부산물로서 HCl, CH4 등의 유해가스를 같이 생성한다. 합성된 SiC 나노분말은 전형적인 ${\beta}-SiC$로 XRD의 관찰결과 (111), (220), (311)의 방향성을 갖는 것을 확인했으며 평균입자의 크기는 약 30 nm 정도다.

• 자원환경지질
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• 제50권5호
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• pp.415-422
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• 2017

연구는 지속가능발전과 지능정보사회의 미래트렌드에 주목하여 2040~2050년 지질자원기술 관련 분야를 예측할 수 있는 한국과 일본의 과학기술예측조사 결과를 분석하였다. 지질자원기술 관련 분야로 지질환경 재해 기술과 에너지 자원 기술 분야로 구분하여 분석하였다. 한국과 일본의 지질환경 재해 분야 미래기술은 기반지질, 지구물리학적 지질재해, 기상조정 $CO_2$ 저감, 환경재해(방사성 폐기물 처분 포함), 스마트에코시티(자급자족 도시)로 제시된다. 에너지 자원 기술 분야 미래기술은 핵융합 발전이 2050년 정도에 실현되며, 2040년 정도에는 소행성 등 우주자원 개발 및 우주유인기지 구축이 실현될 것으로 보았다. 또한 2040년에는 신재료 신자원기술이 적용되어 기존의 에너지자원과 광물자원을 대체할 것으로 보인다. 일본은 지능정보사회 관점을 대대적으로 도입하여, 지질자원 분야 관련 분야에서도 새로운 관점의 기술들을 제시하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.227-227
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• 2012

Cryopump는 반도체 임플란타 공정, OLED분야, 신소재 개발, 표면분석 및 처리, 의료분야, 입자가속기, 핵융합 등 다양한 진공분야에 응용되는 고진공용 극저온펌프이다. 특히 향후로의 산업구조는 디스플레이, 반도체, IT 산업분야로 집중 재편될 것이기에, 이에 따른 핵심제조장비인 고진공 펌프의 수요가 급증할 것으로 판단된다. 그리고 이를 위한 핵심부품과 장비들의 국산화가 시급한 실정이다. 기술적인 측면에서 보자면 GVT는 미국의 Varian과 일본Ebara의 Cryopump 제조기술을 원천으로 한 회사로써 현재는 국내 유일의 G-M냉동기와 Cryopump 제조기술을 보유한 업체이다. 그리고 최근 오랫동안 정체되었던 관련 기술을 발전시켜 최적화된 한국형 G-M 냉동기 및 이를 장착한 다양한 사이즈의 고성능 Cryopump를 출시하게 되었다. 가장 큰 수확은 Cryopump의 성능을 크게 향상시켰으며 무엇보다 고객맞춤형으로 디자인할 수 있을 정도의 기술력을 확보하게 되었다는 점이다. Cryopump의 성능은 장착되는 Cryocooler(G-M냉동기)의 성능과 밀접한 관련이 있기 때문에 일차로 Cryocooler의 성능을 개선하고 이차로 이를 장착한 Cryopump의 성능을 개선하였다. 본 연구는 일차로 진행된 HP Series 2단 Cryocooler 4가지 모델 중 가장 범용인 HPM 모델과 HPS모델에 대한 제작과 성능시험에 관한 것이다. 이는 각각 기존의 ICP Series 펌프에 장착되던 Expander 535 모델 및 Expander 855 모델에 대한 설계 최적화의 결과물로써 내용은 Cryocooler에 대한 'Typical Performance Test(1st STG와 2nd STG의 온도가 각각의 Stage에 인가되는 Heat Load에 의해 그물망 형태의 그래프가 되도록 수행하는 시험법)'의 절차를 따라 수행되었다. HPM Cryocooler의 성능은 2nd STG Temp. 20K 와 1st STG Temp. 80K를 Heat Load 기준으로 하였을 경우, 각각 8.2W, 55.0W의 성능을 나타내었고 HPS Cryocooler의 성능은 2nd STG Temp. 20K 와 1st STG Temp. 72K를 Heat Load기준으로 하였을 경우, 각각 14.0W, 90.0W의 성능을 나타내었다. 1st STG Temp.를 72K로 정한 이유는 Power Supply의 용량 한계로 인해 90W이상의 Heat Load를 인가할 수 없었기 때문이다. 만약 성능 그래프의 경향성을 고려하여 1st STG Temp. 80K로 가정한다면, 각각 약 13W, 100W 정도의 성능을 가질 것으로 추정된다. 단, 본 시험에 사용된 Compressor는 GVT의 HC80Plus 모델로 내부에는 Helium용 5HP급 Scroll Type의 Compressor가 장착되어 있으며, 봉입압력 250Psig에 저압 100Psig기준, 65scfm의 유량을 가지는 압축기이다. 압축기와 Cryocooler의 조합은 1:1이었고 시험방법은 Cryocooler에 대한 GVT 자체규정에 따라 진행되었으며 밤과 낮 및 공장전체의 부하변동에 따른 냉각수 온도변화에 따른 펌프의 성능변화는 고려되지 않았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.118-118
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• 2012

Cryopump는 반도체 임플란타 공정, OLED분야, 신소재 개발, 표면분석 및 처리, 의료분야, 입자가속기, 핵융합 등 다양한 진공분야에 응용되는 고진공용 극저온펌프이다. 특히 향후로의 산업구조는 디스플레이, 반도체, IT 산업분야로 집중 재편될 것이기에, 이에 따른 핵심제조장비인 고진공 펌프의 수요가 급증할 것으로 판단된다. 그리고 이를 위한 핵심부품과 장비들의 국산화가 시급한 실정이다. 기술적인 측면에서 보자면 GVT는 미국의 Varian과 일본Ebara의 Cryopump 제조기술을 원천으로 한 회사로써 현재는 국내 유일의 G-M 냉동기와 Cryopump 제조기술을 보유한 업체이다. 그리고 최근 오랫동안 정체되었던 관련 기술을 발전시켜 최적화된 한국형 G-M 냉동기 및 이를 장착한 다양한 사이즈의 고성능 Cryopump를 출시하게 되었다. 가장 큰 수확은 Cryopump의 성능을 크게 향상시켰으며 무엇보다 고객맞춤형으로 디자인할 수 있을 정도의 기술력을 확보하게 되었다는 점이다. Cryopump의 성능은 장착되는 Cryocooler (G-M냉동기)의 성능과 밀접한 관련이 있기 때문에 일차로 Cryocooler의 성능을 개선하고 이차로 이를 장착한 Cryopump의 성능을 개선하였다. 본 연구는 일차로 진행된 HP Series 2단 Cryocooler 4가지 모델 중 가장 범용인 HPM 모델과 HPS모델에 대한 제작과 성능시험에 관한 것이다. 이는 각각 기존의 ICP Series 펌프에 장착되던 Expander 535 모델 및 Expander 855 모델에 대한 설계 최적화의 결과물로써 내용은 Cryocooler에 대한 'Typical Performance Test(1st STG와 2nd STG의 온도가 각각의 Stage에 인가되는 Heat Load에 의해 그물망 형태의 그래프가 되도록 수행하는 시험법)'의 절차를 따라 수행되었다. HPM Cryocooler의 성능은 2nd STG Temp. 20K와 1st STG Temp. 80K를 Heat Load기준으로 하였을 경우, 각각 8.2W, 55.0W의 성능을 나타내었고 HPS Cryocooler의 성능은 2nd STG Temp. 20K 와 1st STG Temp. 72K를 Heat Load기준으로 하였을 경우, 각각 14.0W, 90.0W의 성능을 나타내었다. 1st STG Temp.를 72K로 정한 이유는 Power Supply의 용량 한계로 인해 90W이상의 Heat Load를 인가할 수 없었기 때문이다. 만약 성능 그래프의 경향성을 고려하여 1st STG Temp. 80K로 가정한다면, 각각 약 13W, 100W 정도의 성능을 가질 것으로 추정된다. 단, 본 시험에 사용된 Compressor는 GVT의 HC80Plus 모델로 내부에는 Helium용 5HP급 Scroll Type의 Compressor가 장착되어 있으며, 봉입압력 250Psig에 저압 100Psig기준, 65scfm의 유량을 가지는 압축기이다. 압축기와 Cryocooler의 조합은 1:1이었고 시험방법은 Cryocooler에 대한 GVT 자체규정에 따라 진행되었으며 밤과 낮 및 공장전체의 부하변동에 따른 냉각수 온도변화에 따른 펌프의 성능변화는 고려되지 않았다.