• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.170.2-170.2
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• 2016

DLC(Diamond like Carbon)는 Diamond와 유사한 물리화학적 특성을 보유한 막으로 고경도 및 우수한 내마모성, 화학적 안정성의 특성을 가지고 있다. DLC는 크게 카본의 막 형성 공정에서 카본 소스에 따라 수소가 포함된 DLC와 무수소DLC로 구분된다. Tetrahedral amorphous carbon (ta-C) 박막은 DLC 박막 중에서 가장 다이아몬드와 유사한 특성을 가지는 박막으로, a:C-H에 비해 높은 열적안정성, 경도(50~60 GPa) 및 내마모 특성이 우수하여, 현재 다양한 응용분야에 적용하고 있다. 본 연구에서는 무수소 DLC 형성을 위해 자장필터가 장착된 Filtered Vacuum Arc Source(FVAS)를 자체적으로 개발하여 연구를 진행하였다. FVAS 장비는 카본 이온 발생부와 Plasma Duct 부위, 전자석부위 구성되어 있으며, 본 연구에서는 Plasma Duct 부위의 Bias 제어를 통해 음극에서 기판으로 이동하는 카본이온의 에너지와 flux 변화를 통한 박막 증착 거동 및 물성 연구를 진행하였다. Plasma Duct Bias 변화는 각 0, 5, 10, 15, 20 V 조건으로 진행하였으며, 물성 평가는 경도(Hardness), 마찰계수, 응력(Stress), 전기전도 특성에 대한 분석을 진행하였다. 박막의 증착 거동에서는 Plasma Duct bias 변화에 따라10 V에서 가장 높은 증착 거동을 가지다 감소하는 경향을 확인 하였으며, 박막의 물성 특성 평가 시에도 이와 유사하게 특성의 차이를 관찰하였다. 이는 음극부위에서 형성된 카본이온이 기판에 도달 시에 Plasma Duct Bias 변화에 따라 이온의 Flux 및 에너지 변화로 인해 박막의 밀도 및 ta-C 막의 물성 변화로 예상되며, 이를 분석하기 위해 라만분석 및 기판 도달 에너지 분석을 진행하였다

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.814-816
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• 2002

Because there is a strong interaction between the arc discharge and their surroundings, it is not easy to predict the characteristics of industrial arc plasma systems such as gas circuit breakers. The design procedure of these systems is still largely based on trial and error, although the situation is rapidly improving because of the available computational power at a cost in which is still coming down. The desire to predict the behavior of arc plasma systems, thus optimizing and reducing the develpment cost, has been the motivation of these arc researches. In this paper. we have simulated the switching operation of a gas circuit breaker during high current area using a computational fluid dynamics considered the electric field analysis, the radiation model and the effeects of turbulence.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1076-1082
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• 2012

오늘날 LNG선의 용접에는 아크와 플라즈마가 사용되고 있으나 아크용접은 에너지 밀도가 낮아 후판에 대해서 다층용접이 불가피하며, 고밀도 열원인 레이저 용접에 비하여 용접속도에도 한계가 있다. 따라서 후판 용접시 다층용접에 의한 용접부의 조직적 결함이나 과대 입열로 형성된 열영향부 등의 문제를 해소하기 위하여 키홀용접에 의한 원패스 용접이 고려되고 있다. 키홀용접이 가능한 열원은 레이저, 전자빔, 플라즈마가 있으며, 현재 플라즈마 용접이 아크를 대체하여 LNG선 카고탱크의 멤브레인 용접에 적용되고 있다. 최근에는 멤브레인의 용접에 레이저를 적용하기 위한 많은 연구가 진행 중에 있다. 본 연구에서는 LNG선용 스테인리스강에 대한 파이버 레이저 및 플라즈마 아크 용접의 용접성, 기계적 성질 및 미세조직을 비교하였다. 그 결과 레이저 용접이 더 빠른 용접속도에서 좁은 용접부와 열영향부를 얻을 수 있었다. 따라서 LNG선의 용접에서는 파이버 레이저가 보다 우수한 용접법이라는 것을 알 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제29권6호
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• pp.65-70
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• 2015

본 연구는 울산소재 석유공장의 건조시설에서 발생하는 가스를 스크러버(Scrubber)로 최종 처리하여 배출되는 저 농도의 유해가스와 산 처리 시설에서 발생되는 고 농도로 발생하는 유해가스를 대상으로 연구하였다. 공정별로 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 자일렌(Xylene) 및 총휘발성유기화합물(TVOCs)을 대상으로 측정하였으며 농도 측정은 TVOCs 측정기와 GC-MSD를 이용하여 SAP 전 후단의 TVOCs와 BTX의 농도를 측정, 분석하여 제거효율을 평가하였고, SAP 반응기는 5 단계로 구성하여 실험을 수행하였다. 슬라이딩 아크 프라즈마(slidind arc plasma) 반응기의 단수별에 따른 TVOCs 농도 변화는 유입 TVOCs 농도의 변화에 따른 처리효율 결과 481 ppm 미만에서 94.83%, 481 ppm 이상일 경우에는 1단에서는 89.07% 2단에서는 약 91% 이상으로 처리되는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 석유화학공정 및 제조시설에서 SAP 공정을 통한 VOCs 제거에 대한 연구 및 기술개발의 기초가 되어 VOCs의 보다 안정적인 처리와 다양한 기술개발에 효과가 있을 것으로 기대해 본다.

• 공업화학
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• 제22권1호
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• pp.31-36
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• 2011

사불화탄소($CF_4$)는 반도체 제조공정에서 플라즈마 에칭과 화학기상증착(CVD)에서 사용되어온 가스이다. $CF_4$는 적외선을 강하게 흡수하고 대기 중 잔류시간이 길어서 지구온난화에 영향을 미치기 때문에 고효율의 분해가 필요하다. 본 연구에서는 플라즈마와 워터젯을 결합하여 방전영역을 증가시키고 다량의 OH 라디칼을 생성시켜 $CF_4$를 고효율로 분해할 수 있는 워터젯 글라이딩 아크 플라즈마 시스템을 개발하였다. 실험 변수로 전극 형태, 전극 각도, 가스 노즐직경, 전극 간격과 전극 길이를 취하였다. 변수실험을 통하여 Arc 형태의 전극에서 전극 각도가 $20^{\circ}$, 가스 노즐 직경이 3 mm, 전극 간격이 3 mm, 전극 길이가 120 mm일 때 $CF_4$ 분해율은 최고 93.4%까지 도달하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.763-768
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• 2002

This paper presents a mathematical model predicting the temperature distribution in rotating GMA welding. The bead width increases with rotation frequency at the same rotation diameter because the molten droplets are deflected by centrifugal force. The numerical solution is obtained by solving the transient three-dimensional heat conduction equation considering the heat input from the welding arc, cathode heating and molten droplets. Generally in GMA welding the heat input may be assumed as a normally distributed source, but the droplet deflection causes some changes in the heat input distribution. To estimate the heat flux distribution due to the molten droplet, the contact point where the droplet is transferred on the weld pool surface is calculated from the flight trajectory of the droplets under the arc plasma velocity field obtained from the arc plasma analysis. The numerical analysis shows a tendency of broadened bead width and shallow penetration depth with the increase of rotating frequency. The simulation results are in good agreement with those obtained by the experiments under various welding conditions.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.148-155
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• 2011

In this study, numerical analysis was performed for 150kW arc heater and inflow around specimen was studied. Pressure, voltage, etc. were similar to experimental data, however efficiency was over estimated. In order to correct efficiency, swirl effect and modified radiative heat flux using configuration factor were considered. It was shown that Swirl had little effect on efficiency although radiative heat flux played an important role on decreasing the efficiency of arc heater. In addition, non-equilibrium analysis that plasma flows moves from an arc heater's nozzle to a specimen were performed.

• 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.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2005년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.138-140
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• 2005

Plasma arc welding(PAW) technology is a proven process that has already been adopted by other industrial fields and recently has been considered to join the tank structure of LNG carrier. The purpose of this study is to introduce PAW process for the root welding of stainless steel pipes instead of TIG welding. There are distinctive features of the PAW compared to TIG welding; higher energy density that can increase welding speed by more than twofold, and longer arc length that can be controlled to trace seam line easily because of allowable gap between workpiece and torch. However, PAW process is also very sensitive to the root gap and misalignment due to the characteristics of long and narrow arc shape. So, we have done various experiments to establish the allowable fit-up condition by changing welding parameters including arc length, with or without filler metal, groove shape, and obtained satisfactory result.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권9호
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• pp.700-707
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• 2013

0.4 MW 급 분절형 아크 히터를 장착한 전북대학교 플라즈마 풍동의 초음속 유동 특성 실험을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 실험에 사용된 분절형 아크 히터와 초음속 노즐은 16.3 g/s 의 질량유량에 대해 전극 당 150 A, 전체 300 A의 입력전류 조건으로 운전되었으며, 운전 결과 350 kW의 입력전력과 약 51.4 %의 열효율이 계측되었다. 이 때, 아크 히터 내 고엔탈피 플라즈마의 내부압력은 약 4 bar 로 측정되었으며, 이를 초음속 노즐을 통해 압력 45 mbar로 유지되는 진공쳄버 내로 팽창시킴으로써, 전체 엔탈피 11 MJ/kg을 가진 초음속 플라즈마 유동을 얻을 수 있었다. 전체 엔탈피 측정과 함께, 생성된 초음속 플라즈마 유동에 대해 원뿔각 $30^{\circ}$를 가진 원뿔 탐침을 삽입하여 경사 충격파와 이루는 각을 측정하였으며, 이 측정값들로부터, 발생된 초음속 플라즈마의 온도와 마하 수는 각각 약 2,950 K 및 약 3.7에 이를 것으로 예상되었다.