• 한국항공우주학회지
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• 제46권6호
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• pp.519-526
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• 2018

우주 자원을 분석하기 위해서는 지구로 가져와야 한다는 단점이 있었다. 하지만, 레이저 유도 분해 분광법(Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)고 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 활용한다면 우주 광물의 실시간 정성 정량적으로 분석이 가능하다. 레이저 유도 분해 분광법은 높은 에너지의 레이저를 물질 표면에 집중시켜 플라즈마를 생성한후, 방출되는 빛을 분광기를 통해 획득하여 원자 구성을 분석하는 분광법이다. 라만 분광법은 레이저를 물질 표면에 조사시켜 산란되는 빛을 측정하여 분자구조를 분석하는 분광법이다. 이 두 가지 분광법은 각각 미지의 광물의 원자 분자를 분석하는 상호보완적인 분광법으로 우주탑재체로서 효율적인 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 주성분 분석법(Principal Component Analysis, PCA)을 활용하여 광물을 정성적으로 분석했다. 또한, 두 가지 광물을 혼합한 시료를 제작하여 구성 성분 비율에 따른 신호 세기로부터 물질의 구성 비율을 예측하는 정량분석을 시행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.285-289
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• 2017

레이저 유도 플라즈마 분광분석법 (Laser-induced breakdown spectroscopy : LIBS) 은 기존의 레이저 기반의 연소 진단 기법들의 약한 신호세기, 복잡한 장비 구성, 낮은 정확도 등의 단점을 보완하는 기법이다. 본 연구에서는 LIBS를 활용하여 스크램 제트 엔진의 연소 가스 온도를 측정하기 위한 기초 연구가 수행되었다. 스크램 제트 엔진에서 사용되는 Jet A-1 연료로 스프레이 화염을 만들고 교정된 열전대로 화염 상부에서의 가스 온도를 측정하였다. 그리고 열전대의 온도 측정위치와 동일한 지점에서의 LIBS 신호를 획득하였다. LIBS 스펙트럼을 분석하여 LIBS 신호와 열전대로 측정된 기준 온도와의 보정곡선을 얻었다. 그래서 본 연구를 통해 LIBS를 활용하여 연소 가스의 온도를 in-situ 하게 측정할 수 있음을 확인하였다.

• 분석과학
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• 제33권2호
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• pp.86-97
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• 2020

Reconstruction and separation of explosive-contaminated overlapping fingerprints constitutes an analytical challenge of high significance in forensic sciences. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) allows real-time chemical mapping by detecting the light emissions from laser-induced plasma and can offer powerful means of fingerprint classification based on the chemical components of the sample. During recent years LIBS has been studied one of the spectroscopic techniques with larger capability for forensic sciences. However, despite of the great sensitivity, LIBS suffers from a limited detection due to difficulties in reconstruction of overlapping fingerprints. Here, the authors propose a simple, yet effective, method of using chemical mapping to separate and reconstruct the explosive-contaminated, overlapping fingerprints. A Q-switched Nd:YAG laser system (1064 nm), which allows the laser beam diameter and the area of the ablated crater to be controlled, was used to analyze the chemical compositions of eight samples of explosive-contaminated fingerprints (featuring two sample explosive and four individuals) via the LIBS. Then, the chemical validations were further performed by applying the Raman spectroscopy. The results were subjected to principal component and partial least-squares multivariate analyses, and showed the classification of contaminated fingerprints at higher than 91% accuracy. Robustness and sensitivity tests indicate that the novel method used here is effective for separating and reconstructing the overlapping fingerprints with explosive trace.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권6호
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• pp.523-530
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• 2017

높은 에너지의 레이저가 조사되면 레이저 삭마 현상을 일으키고, 결과적으로 플라즈마가 물질에 따라 특정한 파장의 빛을 방출하는 레이저 유도 파괴 분광법(LIBS, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)과 빛은 산란 현상에 대해 분자 간 혹은 분자 내의 회전 및 진동 운동을 측정하는 라만 분광법은 높은 정확도와 실시간 분석이 가능하다는 점, 원거리 검출이 가능하다는 장점들을 기반으로 우주 탐사 기술로써 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 레이저 분광법을 활용하여 토양 성분의 변화에 따른 레이저 스펙트럼의 경향성을 파악하고, 이를 기반으로 2차원 화학적 분포도 실험을 진행하였다. 또한 화성(4-7 torr)과 달의 대기(<1 torr) 환경을 레이저 실험 환경 내에 구축하여 인공적인 우주 환경에서 LIBS와 라만 분광법을 활용하여 토양 성분의 변화에 따른 LIBS와 라만 분광법을 통한 계측이 가능함을 증명하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권4호
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• pp.346-353
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• 2012

레이저 조사 시 발생되는 플라즈마를 성분 분석에 이용하는 Laser-Induced Breakdown Spectroscopy(LIBS)는 우주 자원 탐사에 적합한 실시간 성분 분석 기술이다. LIBS 플라즈마의 특성은 주위 압력의 영향을 크게 받는다. 본 연구에서는 다양한 물성치를 갖는 일곱 가지 원소(C, Ti, Ni, Cu, Sn, Al, Zn)의 지속시간(lifetime)이 760 - $10^{-5}$ torr의 압력 범위에서 분석되었다. 압력이 낮아짐에 따라 탄소와 티타늄의 lifetime은 감소하였고, 그 밖의 원소들은 1 torr의 압력에서 가장 오랜 시간동안 검출되었다. 원소별 lifetime 결과를 통하여 낮은 압력 하에서 플라즈마의 특성과 원소별 끓는점 및 전기음성도의 관계를 규명하였다.

• 분석과학
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• 제22권2호
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• pp.141-147
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• 2009

Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS)의 정량분석에 대한 측정의 정확도를 향상시키고자, 플라즈마의 특성을 분석하여, 상대적으로 안정적인 Outer sphere에 해당하는 영역을 측정하는 방법으로 Cu alloy sample을 측정하여 분석하였다. 신호의 높은 재현성을 고려한 측정 조건에서 측정이 수행되었으며, 600 mtorr 진공상태에서 20 mm정도의 크기로 플라즈마를 성장시켜, Outer sphere 영역인 플라즈마 성장방향으로 6.0 mm 지점을 측정하였다. 그 결과 Cu의 선형 분석 $R^2$ 값은 0.9886로, Ni의 $R^2$ 값은 0.9988로 획득하였으며, 측정오차는 Ni의 경우 기존보다는 향상된 0.78%의 측정오차를 획득하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권4호
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• pp.291-297
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• 2015

미래의 화석연료를 대체할 가능성이 큰 에너지원으로써, 수소는 인류의 궁극적인 연료로 주목받고 있으나, 작은 분자 크기로 인하여 저장 용기의 작은 틈으로부터 쉽게 누설된다. 본 연구에서는 수소 누설을 탐지하기 위하여 레이저 유도 붕괴 분광법(Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)을 사용하였고, 플라스마 생성 방법에 따른 본 기술의 적합성을 평가하였다. 금속 표면에 플라스마를 일으켜 수소 원자광을 얻는 방법은 플라스마를 작은 레이저 출력 (295mW)에서 유도 할 수 있지만, 수소 기체에 직접 플라스마를 유도하는 방법은 약 2.6배 높은 레이저 출력이 필요하였다. 두 방법 모두 픽 투 베이스(Peak to Base) 비율이 수소농도에 대하여 선형적인 경향을 보였으며, 공기 중 수소의 농도가 5% 미만인 경우 본 기술은 수소 누설 검출에 적합한 기술로 판단된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권2호
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• pp.34-39
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• 2010

In order to achieve and maintain dimensional accuracy in laser micro-machining, dominant parameters such as laser power and laser focus position need to be monitored and controlled real time. Also, in order to selectively machine multi-layered materials, the material being presently machined need to be recognized. This paper presents an auto-focusing (AF) module to keep laser focus on a large-area surface; a real-time laser power stabilizing module based on optical attenuation; and a laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) module. With these monitoring modules, position error in laser focus on a 4" silicon wafer was kept below $4{\mu}m$, initially $51{\mu}m$, and laser power stability of a UV laser source was improved from 1.6% to 0.3%. Also, the material transition from polyimide to copper in machining of FCCL (flexible copper clad laminate) was successfully observed.

• Medical Lasers
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• 제9권2호
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• pp.142-149
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• 2020

Background and Objectives A picosecond-domain laser treatment using a microlens array (MLA) or a diffractive optical element elicits therapeutic micro-injury zones in the skin. This study examined the patterns of tissue reactions after delivering multiple pulses of 1,064-nm, MLA-type, picosecond neodymium:yttrium-aluminum-garnet laser treatment. Materials and Methods Multiple pulses of picosecond laser treatment were delivered to ex vivo human or brown micropig skin and analyzed histopathologically. A high-speed cinematographic study was performed to visualize the multiple pulses of picosecond laser energy-induced skin reactions in in vivo human skin. Results In the ex vivo human skin, a picosecond laser treatment at a fluence of 0.3 J/cm² over 100 non-stacking passes generated multiple lesions of thermally-initiated laser-induced optical breakdown (TI-LIOB) in the epidermis and dermis. In the ex vivo micropig skin, stacking pulses of 20, 40, 60, 80, and 100 at a fluence of 0.3 J/cm² generated distinct round to oval zones of tissue coagulation in the mid to lower dermis. High-speed cinematography captured various patterns of twinkling, micro-spot reactions on the skin surface over 100 stacked pulses of a picosecond laser treatment. Conclusion Multiple pulses of 1,064-nm, MLA-type, picosecond laser treatment elicit marked TI-LIOB reactions in the epidermis and areas of round to oval thermal coagulation in the mid to deep dermis.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2013년도 제46회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.99-101
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• 2013

The equivalence ratio is measured by LIBS(Laser-induced Breakdown spectroscopy) in hydrocarbon flame and high temperature (${\sim}3200^{\circ}C$) oxyhydrogen flame, where a stoichiometric mixture of hydrogen and oxygen is produced from water through electrolysis. The ratio of the hydrogen and oxygen (H/O) atomic lines intensities is used for quantitatively determining the quivalence ratio. laser energy is evaluated for determining the optimal condition for plasma diagnostics. The minimum laser energy for generating plasma in a laminar premixed hydrocarbon flame was about 70 mJ, whereas oxyhydrogen flame. consequently the irradiated spot of a lower density in high temperature oxyhydrogen flame gave rise to bigger plasma in size, thus limiting the spatial resolution of the LIBS measurement.