• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권11호
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• pp.4191-4203
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• 2023

Robotics applications are greatly needed in hazardous locations, e.g., fusion and fission reactors, where robots must perform delicate and complex tasks under ionizing radiation conditions. The drawback is that some robotic parts, such as active electronics, are susceptible to radiation. It can lead to unexpected failures and early termination of the robotic operation. This paper analyses the ionizing radiation effect from 0.09 to 1.5 Gy/s in robotic components (microcontrollers, servo motors and temperature sensors). The first experiment compares the performance of various microcontroller types and their actuators and sensors, where different mitigation strategies are applied, such as using Radiation-Hardened (Rad-Hard) microcontrollers or shielding. The second and third experiments analyze the performance of a 3-Degrees of Freedom (DoF) robotic arm, evaluating its components' responses and trajectory. This study enhances our understanding and expands our knowledge regarding radiation's impact on robotic arms and components, which is useful for defining the best strategies for extending the robots' operational lifespan, especially when performing maintenance or inspection tasks in radiation environments.

• Design & Manufacturing
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• 제18권2호
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• pp.64-73
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• 2024

The purpose of this paper is to introduce a fusion method that combines the design of experiments (DOE) and machine learning to optimize the bias of plastic products. The study focuses on the plastic motor housing used in automobiles, which is manufactured through plastic injection molding. Achieving optimal molding for the motor housing involves the optimization of various molding conditions, including injection pressure, injection time, holding pressure, mold temperature, and cooling time. Failure to optimize these conditions can lead to increased product deformation. To minimize the deformation of the motor housing, the widely used Taguchi method, which is one of the design of experiment techniques, was employed to identify the injection molding conditions that affect deformation. Machine learning was then applied to various models based on the identified molding conditions. Among the models, the Random Forest model emerged as the most effective in predicting deformation amounts. The validity of the Random Forest model was also confirmed through verification. The verification results demonstrated the excellent prediction accuracy of the trained Random Forest model. By utilizing the validated model, molding conditions that minimize deformation were determined. Implementation of these optimal molding conditions led to a reduction of approximately 5.3% in deformation compared to the conditions before optimization. It is noteworthy that all injection molding outcomes presented in this paper were obtained through robust injection molding simulations, ensuring both research objectivity and speed.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권1호
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• pp.31-39
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• 2014

최근 모바일 응용 제품에 사용되는 반도체 패키지는 고밀도, 초소형 및 다기능을 요구하고 있다. 기존의 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package, WLP)는 fan-in 형태로, I/O 단자가 많은 칩에 사용하기에는 한계가 있다. 따라서 팬 아웃 웨이퍼 레벨 패키지(fan-out wafer level package, FOWLP)가 새로운 기술로 부각되고 있다. FOWLP에서 가장 심각한 문제 중의 하나는 휨(warpage)의 발생으로, 이는 FOWLP의 두께가 기존 패키지에 비하여 얇고, 다이 레벨 패키지 보다 휨의 크기가 매우 크기 때문이다. 휨의 발생은 후속 공정의 수율 및 웨이퍼 핸들링에 영향을 미친다. 본 연구에서는 FOWLP의 휨의 특성과 휨에 영향을 미치는 주요 인자에 대해서 수치해석을 이용하여 분석하였다. 휨을 최소화하기 위하여 여러 종류의 epoxy mold compound (EMC) 및 캐리어 재질을 사용하였을 경우에 대해서 휨의 크기를 비교하였다. 또한 FOWLP의 주요 공정인 EMC 몰딩 후, 그리고 캐리어 분리(detachment) 공정 후의 휨의 크기를 각각 해석하였다. 해석 결과, EMC 몰딩 후에 발생한 휨에 가장 영향을 미치는 인자는 EMC의 CTE이며, EMC의 CTE를 낮추거나 Tg(유리천이온도)를 높임으로서 휨을 감소시킬 수 있다. 캐리어 재질로는 Alloy42 재질이 가장 낮은 휨을 보였으며, 따라서 가격, 산화 문제, 열전달 문제를 고려하여 볼 때 Alloy 42 혹은 SUS 재질이 캐리어로서 적합할 것으로 판단된다.

• 폴리머
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• 제33권6호
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• pp.561-568
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• 2009

소형 플라스틱 부품들은 대부분 다수 캐비티 빼기 사출금형에서 성형된다. 이러한 다수 빼기 캐비티 금형에서의 사출성형은 캐비티간의 흐름 균형이 중요하다. 캐비티간 흐름의 불균형은 성형품의 캐비티간 물성 및 품질의 편차를 초래한다. 캐비티간의 흐름균형은 런너와 게이트에서의 흐름균형을 통하여 이루어지게 되는데 런너와 게이트에서 기하학적인 균형을 이루어도 열적 불균형으로 캐비티간 흐름의 불균형을 초래한다. 본 연구에서는 캐비티간 흐름의 균형을 위해 고안한 스크류 타입의 런너을 이용하여 캐비티간 충전균형을 고찰하였다. 여러 형태의 스크류 런너에서 결정성 수지와 비결정성 수지, 그리고 점도가 높은 수지와 점도가 낮은 수지를 이용하여 캐비티간 흐름을 관찰하였다. 흐름의 균형은 성형조건 중 사출속도에 따라 다르게 나타나기 때문에 사출속도를 변화해 가며 관찰하였다. 실험 결과를 성형해석과 비교 검토하였으며 서로 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 스크류 런너에서 수지가 흐르면서 스크류 채널을 따라 회전운동을 하여 스크류 단면에서 온도가 균일하게 됨을 확인하였다. 그리구 이러한 균일한 온도 때문에 캐비티간 흐름 균형이 이루어지고 있음을 확인하였다. 결론적으로 실험에 사용된 새롭게 고안된 스크류 타입의 런너는 캐비티간 충전균형을 이루는데 매우 효과적임을 실험과 해석을 통해 검증할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권2호
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• pp.7-15
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• 2012

최근 모바일 기기에 적용되는 반도체 패키지는 초소형, 초박형 및 다기능을 요구하고 있기 때문에 다양한 실리콘 칩들이 다층으로 수직 적층된 패키지의 개발이 필요하다. 패키지 및 실리콘 칩의 두께가 계속 얇아지면서 휨 현상, 크랙 및 여러 다른 형태의 파괴가 발생될 가능성이 많다. 이러한 문제는 패키지 재료들의 열팽창계수의 차 및 패키지의 구조적인 설계로 인하여 발생된다. 본 연구에서는 4층으로 적층된 FBGA 패키지의 휨 현상 및 응력을 수치해석을 통하여 상온과 리플로우 온도 조건에서 각각 분석하였다. 상온에서 가장 적은 휨을 보여준 경우가 리플로우 공정 조건에서는 오히려 가장 큰 휨을 보여 주고 있다. 본 연구의 물성 조건에서 패키지의 휨에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 EMC의 열팽창계수, EMC의 탄성계수, 다이의 두께, PCB의 열팽창계수 순이었다. 휨을 최소화하기 위하여 패키지 재료들의 물성들을 RMS 기법으로 최적화한 결과 패키지의 휨을 약 $28{\mu}m$ 감소시킬 수 있었다. 다이의 두께가 얇아지게 되면 다이의 최대 응력은 증가한다. 특히 최상부에 위치한 다이의 끝 부분에서 응력이 급격히 증가하기 시작한다. 이러한 응력의 급격한 변화 및 응력 집중은 실리콘 다이의 파괴를 유발시킬 가능성이 많다. 따라서 다이의 두께가 얇아질수록 적절한 재료의 선택 및 구조 설계가 중요함을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.4125-4130
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• 2015

본 논문은 생체신호 (체온, 혈압, 맥박 등)를 측정하는 웨어러블 (Wearable) 디바이스에 장착된 인체 부착용 방사패턴 재구성 안테나의 통신성능 비교에 관한 논문이다. 제안된 안테나의 동작주파수는 블루투스 (Bluetooth) 통신 대역의 2.4 - 2.5 GHz 이며, 안테나의 최대이득은 1.96 dBi 이다. 제안된 안테나는 두 개의 RF 스위치 (PIN diode)를 이용하여 서로 반대방향의 빔을 생성하여 전자기파 신호를 효율적으로 송수신 한다. 또한 제안된 안테나는 탑 로딩(Top Loading)을 이용 세 가지의 각도 변경 ($30^{\circ}$, $90^{\circ}$, $150^{\circ}$)을 통해 각 방사패턴의 지향성 변화를 조사 하였다. 본 논문에서는 방사패턴 재구성 안테나를 통해 전파 간섭이 없는 전자파 차페실의 이상적인 전파환경과 실제 전파간섭이 존재 (Universal Software Radio Peripheral, USRP)하는 스마트 하우스 내에서 웨어러블 디바이스 안테나의 신호대 집음비 (Signal-to-Noise Ratio, SNR) 및 비트 에러율 (Bit Error Rate, BER) 성능 측정을 진행하였다. 두 경우의 측정 비교 시 SNR은 평균적으로 5 dB의 성능저하를 보이며, BER은 최대 10배 증가하여 수신 에러율 (Error rate of receiving signal)이 높아지는 것을 확인하였으며, 본 논문에서 측정한 SNR과 BER의 측정 결과로 전자파기기의 방해전파로 인한 성능저하를 수치상으로 예측 하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.713-718
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• 2018

많은 선행 연구에서는 무연 차폐재를 제작하기 위하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 방사선 차폐 능력과 경량화에 대한 가능성을 제시하고 있다. 하지만, 이는 바인더 및 미세 기공에 대한 구현이 어렵기에 제품화 공정에 필요한 정보를 충분히 제공하지 못하는 실정이다. 이에 본 연구에서는 제품화 공정에 요구되는 겔 페이스트에 대한 정보를 사전에 제공하기 위하여 스크린 프린팅 공법을 활용하여 충전율에 따른 방사선 차폐 능력에 대한 결과를 제시하였다. 본 연구에서는 방사선 차폐 능력을 평가하기 위해 IEC 61331-1: 2014와 KS A 4025에 부합하도록 실험 환경을 설계하였으며, 방사선 조사 조건은 KS A 4021 규격을 준용하여 총 여과 2.0 mmAl로 여과된 100 kVp를 이용하였다. 본 연구 결과, TVL를 기준으로 Pb $1270{\mu}m$, $BaSO_4$ $3035{\mu}m$, $Bi_2O_3$ $1849{\mu}m$, $WO_3$ $2631{\mu}m$에서 근사한 값으로 분석되었다. 또한, 충전율은 $BaSO_4$ 38.6%, $Bi_2O_3$ 27.1%, $WO_3$ 30.15%로 분석되었다. 하지만, 차후 저온고압 성형을 적용한다면 충전율을 높이면서도 기공률을 낮춤으로서 방사선 차폐 능력의 개선이 충분히 가능할 것으로 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권3호
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• pp.103-111
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• 2021

고체 재료인 Si, Al 그리고 Ga을 혼합하는 혼합소스 수소화물기상 방법에 의해 육각형 Si 결정을 성장하였다. 새로 고안된 상압의 혼합소스 수소화물기상 방법에서는 1200℃의 고온에서 GaCl_n, AlCl_n 그리고 SiCl_n 가스 사이의 상호작용에 의해 핵이 형성된다. 또한 Si과 HCl 가스의 급격한 반응에 의해 높은 분압을 가진 전구 기체를 발생시키는 구조로 설계 되었다. 주사 전자 현미경(FE-SEM), 에너지 분산형 X-선 분광법(EDS), 고해상도 X-선 회절(HR-XRD) 그리고 라만 스펙트럼을 통하여 육각형 Si 결정의 특성을 확인하였으며, Si 산업 분야에서 새로운 소재로서 응용성이 기대된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권11호
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• pp.4102-4110
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• 2022

Aiming at high-power and long-pulse operation up to 1000 s, some improvements have been made for both 2.45 GHz and 4.6 GHz lower hybrid (LH) systems during the recent 5 years. At first, the guard limiters of the LH antennas with graphite tiles were upgraded to tungsten, the most promising material for plasma facing components in nuclear fusion devices. These new guard limiters can operate at a peak power density of 12.9 MW/m². Strong hot spots were usually observed on the old graphite limiters when 4.6 GHz system operated with power >2.0 MW [B. N. Wan et al., Nucl. Fusion 57 (2017) 102019], leading to a reduction of the maximum power capability. With the new limiters, 4.6 GHz LH system, the main current drive (CD) and electron heating tool for EAST, can be operated with power >2.5 MW routinely. Long-pulse operation up to 100 s with 4.6 GHz LH power of 2.4 MW was achieved in 2021 and the maximal temperature on the guard limiters measured by an infrared (IR) camera was about 540 ℃, much below the permissible value of tungsten material (~1200 ℃). A discharge with a duration of 1056 s was achieved and the 4.6 GHz LH energy injected into the plasma was up to 1.05 GJ. Secondly, the fully-active-multijunction (FAM) launcher of 2.45 GHz system was upgraded to a passive-active-multijunction (PAM), for which the density of optimum coupling was relatively low (below the cut-off value). Good coupling with reflection coefficient ~3% has been achieved with plasma-antenna distance up to 11 cm for the new PAM. Finally, in order to eliminate the effect of ion cyclotron range of frequencies (ICRF) wave on 4.6 GHz LH wave coupling, the location of the ICRF launcher was changed to a port that is located 157.5° toroidally from the 4.6 GHz LH system and is not magnetically connected.

• 미생물학회지
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• 제37권3호
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• pp.228-233
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• 2001

Salmonella enterica serovar Typhimurium의 대수 생장기 산 적응기전(acid tolerance response; ATR)은 pH 4.5 이하 조건에서 산 적응결과 형성된 것이며, 이것은 세균세포가 강한 산성환경에 노출되었을 때 생존율을 높일 수 있는 기전이다. ATR은 세균의 생장단계에 따라 대수 생장기 ATR과 생장 정지기 ATR로 구분되어질 수 있으며, 각 생장 단계는 산 적응 과정에서 합성되는 고유의 ASP (acid shock protein)가 존재한다. ATR 기전은 낮은 온도 등과 같은 환경조건에 영향을 받는다는 것이 본 실험 결과를 통하여 발견되었다. 낮은 온도 및 약산성 조건에 노출되었을 경우 강한 산성 조건에서 세균의 생존율은 증가하는 양상을 보였으며, 이때의 생존율은 $37^{\circ}C$에서 보여졌던 것보다 높게 나타났다. $25^{\circ}C$에서 산 적응을 하지 않은 경우의 세균은 $37^{\circ}C$와 비교하였을 경우 약 10,000배 정도의 생존율 증가를 보여주었다. 산 내성 반응에 주요한 기능을 담당하는 rpoS 돌연변이주의 산 내성도는 $37^{\circ}C$의 결과와 비교해블 때 저온의 조건에서 산 내성능이 높게 나타났다. 비륵 rpoS 돌연변이주가 저온에서 산 적응 여부에 관계없이 pH 3.1에서 유사한 ATR 양상을 보여주고 있지만, $25^{\circ}C$의 산성 조건에서 rpoS$\Omega$Ap 돌연변이주는 지속적 산 내성도를 나타내지 않음으로써 저온에서도 rpoS 의존성 ATR 기전이 존재하고 있다는 것을 알 수 있었다. 결과적으로 저온 조건에서는 rpoS의존적 및 -비의존적 ATR기전 모두가 존재하는 것으로 여겨진다. 저온 조건과 ATR의 기초연구를 위해서 병원성 5. enterica serovar Typhimurium UK1에서 low temperature acid tolerance (lat) 유전자를 P22-MudJ(Km, lacZ)를 이용한 lacz 오페론 융합법을 사용하여 LF452 latA::MudJ를 분리하였다. LF452 latA::MudJ 돌연변이주는 저온에서 산 적응기전을 보유하지 않았으며, 결과적으로 latA는 $25^{\circ}C$에서 산 적응 내성 기전에 관여하는 중요 유전자로 판단되며, latA의 유전자는 Salmonella Genetic Map상의 21.5 min에 위치하고 있다.