• Nuclear Engineering and Technology
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• 제31권5호
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• pp.486-497
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• 1999

The local heat transfer coefficient is experimentally investigated for the reflux condensation in a countercurrent flow between the steam-air mixture and the condensate, A single vertical tube has a geometry which is a length of 2.4m, inner diameter of 16.56mm and outer diameter of 19.05mm and is made of stainless steel. Air is used as a noncondensible gas. The secondary side has a shape of annulus around vertical tube and the lost heat by primary condensation is transferred to the coolant water. The local temperatures are measured at 11 locations in the vertical direction and each location has 3 measurement points in the radial direction, which are installed at the tube center, at the outer wall and at the coolant side. In three different pressures, the 27 sets of data are obtained in the range of inlet steam flow rate 1.348∼3.282kg/hr, of inlet air mass fraction 11.8∼55.0%. The investigation of the flooding is preceded to find the upper limit of the reflux condensation. Onset of flooding is lower than that of Wallis' correlation. The local heat transfer coefficient increases as the increase of inlet steam flow rate and decreases as the increase of inlet air mass fraction. As an increase of the system pressure, the active condensing region is contracted and the heat transfer capability in this region is magnified. The empirical correlation is developed by 165 data of the local heat transfer. As a result, the Jacob number and film Reynolds number are dominant parameters to govern the local heat transfer coefficient. The rms error is 17.7% between the results by the experiment and by the correlation.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.110-110
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• 2010

본 실험에서는 Silicon (001) 기판을 사용하여 silicon 기판상에 modified Stranski-Krastanow(S-K) 방식으로 InAs quantum dot (QD) 을 성장하고 그 위에 InSb layer를 형성하였다. 기판온도 $390^{\circ}$에서 In injection period를 4번 반복하여 제작된 InAs quantum dot layer를 buffer로 사용하였으며, QD layer의 밀도는 $1{\mu}m^2$ 당 600개, height가 $6.2\;{\pm}\;2.0\;nm$, width가 $36.1\;{\pm}\;9.2\;nm$ 정도이다. 성장된 $2.8{\mu}m$ 두께의 InSb film의 특성을 분석해 보면 AFM 상에서의 root mean square (rms) roughness는 5.142nm정도이며, electron mobility는 340 K 에서 $41,352cm^2/Vs$, 1.8 K에서는 $4,215cm^2/Vs$ 정도를 나타내었다. 본 실험에서는 다른 실험과는 달리 InAs QD 을 buffer layer로 사용하였으며, silicon기판도 아무런 처리가 되지 않은 (001)기판을 사용하였으므로 기존의 다른 연구 결과와는 차별성을 가진다. 또한 buffer로 사용된 InAs quantum dot layer의 종류를 한 가지로 고정하고 실험을 하였지만 추후 더욱 다양한 밀도와 크기의 quantum dot layer를 적용시키고, 기존의 다른 논문에서 적용된 방법들을 추가로 적용시켜 본다면 mobility값은 더욱 증가할 것으로 생각된다. 이러한 연구를 통해 값이 싸고 구하기 쉬운 silicon기판상에 silicon에 비하여 더 좋은 특성을 갖는 III-V족 화합물 반도체 소자를 구현 할 수 있을 것으로 생각된다.

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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.72-72
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• 2010

탄소나노튜브(carbon nanotubes : CNTs)는 뛰어난 전기적, 물리적인 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에서 이를 활용하려는 노력들이 활발히 이루어지고 있다. CNTs의 전기적인 특성은 직경에 의해 결정되므로, 직경을 균일하게 제어하는 일이 CNTs를 기반으로 한 전자소자 응용에 가장 중요한 사항이라 할 수 있다. 일반적으로 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 합성된 CNTs의 직경은 촉매의 크기에 의존하기 때문에, 촉매의 크기를 제어하기 위한 다양한 연구들이 활발히 진행되고 있다[1-3]. 하지만 CNTs의 성장온도 근처에서 촉매 입자는 표면 확산(surface diffusion)에 의해 응집(agglomeration)되기 때문에 작고 균일한 크기의 촉매를 얻기 어렵다. 본 연구에서는 Si(001) 기판 위에 지지층(supporting layer)인 Al의 두께를 변화시켜 증착하고, 열적산화과정을 통해 $Al_2O_3$ 층을 형성한 후 Fe을 증착하여 CNTs를 합성하였다. $Al_2O_3$ 지지층과 Fe 촉매입자의 구조와 화학적 상태를 원자힘현미경 (atomic force microscopy, AFM), 주사전자현미경 (scanning electron microscopy, SEM), 투과전자현미경 (transmission electron microscopy, TEM), X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 분석하였고, 성장된 CNTs는 SEM, TEM, 라만 분광법 (Raman spectroscopy)을 통해 분석하였다. 그 결과, $Al_2O_3$ 층은 두께에 따라 각기 다른 표면 거칠기(RMS roughness)와 결정립(grain)의 크기를 갖게 되며, 이러한 표면구조가 Fe 촉매입자의 표면확산에 의한 응집에 관여하여 CNTs의 직경에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 $Al_2O_3$ 지지층의 두께가 15 nm인 경우, Fe의 응집현상이 억제되어 좁은 직경분포를 지닌 고순도 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled CNTs)가 성장되는 것을 확인하였다.

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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.451-451
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• 2010

최근들어 80인치 이상의 대경 고화질 display 및 휴대용 projection display 제작이 가능한 LCoS (Liquid Crystal on Silicon) display에 대한 관심이 높아지고 있다. LCoS projection display는 높은 개구율, 빠른 응답속도, 고화질, 대형 디스플레이 임에도 불구하고 낮은 제조단가 등의 여러 가지 장점을 가지고 있다. LCoS projection display의 핵심 기술로는 높은 투과도와 낮은 반사율을 갖는 유리기판, 무기 배향막 증착 기술, Si back plane과의 접합기술 등이 있다. 이 중 LCoS projection display 제작을 위한 첫 단계인 유리기판은 가시광선 영역에서 96% 이상의 높은 투과도와 3% 미만의 반사도를 요구하는 기술을 필요로 한다. 본 연구에서는 indium이 doping된 tin oxide (ITO)를 투명 전도성막으로 사용하고, $SiO_2/MgF_2$ 이중 박막을 반사방지막으로 채택하여 고투과도 및 저반사율을 갖는 유리기판 제조에 응용하였다. 먼저 15nm 두께의 ITO 박막을 DC sputtering을 이용하여 8-inch 크기의 corning1737 유리기판 상에 증착한 후, 그 반대편에 e-beam evaporation 장비를 사용하여 120nm 두께의 반사 방지막을 증착하였다. 또한 유리기판 상에 증착된 투명 전도성막의 표면개질을 위하여 Ar plasma를 이용하여 treatment를 수행하였다. 이 때 sputtering 조건은 DC power, Ar 유량 및 압력을 조절함으로서 높은 투과도를 갖는 최적의 조건을 구현하였고, e-beam evaporation을 이용한 반사방지막 증착 조건은 $SiO_2$와 $MgF_2$의 계면에서 빛의 반사를 최소화할 수 있는 최적의 조건을 구현하였다. 제작된 유리기판은 가시광선 영역에서 97% 이상의 투과도를 보였으며, 최대 2.8%의 반사율을 보여, LCoS display 제작에 적합함을 확인할 수 있었다. 또한 Ar plasma 처리 후 ITO 박막의 면저항 값은 $100\;{\omega}/{\Box}$, 표면 거칠기는 rms 값 기준 0.095nm, 접촉각 $20.8^{\circ}$의 특성을 보여, 타 index matched transparent conducting oxide가 coating된 유리기판에 비해 우수한 특성을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.61.2-61.2
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• 2013

우리나라 최초의 거대과학 장치인 포항방사광가속기(PLS)는 지난 16년(1994~2010) 동안 국내외 이용자에게 제3세대 방사광을 제공했다. 최초 2기의 빔라인을 시작으로 꾸준하게 빔라인 증설과 성능개선을 위해 노력해 왔다. 지속해서 늘어나는 방사광 이용자 수와 더욱더 좋은 수준의 방사광 요구에 부응하기 위하여 2009년부터 3년 동안 가속장치의 성능향상사업(PLS-II)을 마쳤다. PLS-II는 PLS 대비에너지와 빔전류는 3 GeV, 400 mA로 늘리는 반면 빔의 크기는 크게 줄이고 빔안정성을 개선한 고품질 X-선 방사광 발생장치이다. 2012년부터 16기의 삽입장치 빔라인을 포함한 30기의 빔라인을 가동하여 이용자 지원을 하고 있으며 초전도케비티 설치를 포함한 목표 성능의 확보에도 많은 노력을 기울이고 있다. 현재는 6 nm-rad의 빔에 미턴스, 3-GeV전자빔, 약 0.5 ${\mu}m-rms$ 빔안정도를 가진 200 mA Top-up 운전으로 빔을 제공 하고 있으며 2014년 말에는 저장전류 400 mA급의 PLS-II 목표치로 운전할 계획이다. 본 발표에서는 포항가속기의 25년 역사를 돌아보고 가속장치의 건설에 얽힌 이야기, 중요장치 그리고 운전과 빔제공에 관한 내용, 특히 핵심 운전가치인 빔안정성을 개선하고 유지하기 위한 노력을 빔운전 측면과 진공을 포함한 엔지지어링 측면에서 언급하고자 한다. PLS 건설부터 현재 운용 중인 30기의 빔라인에서 수행된 연구 성과의 통계에 대하여 훑어보고 X-선 산란과 광전자분광을 이용한 구조, 성분 및 물성분석, 그리고 이미징 등의 분야에서 나온 탁월한 연구 결과를 살펴본다. 앞으로 건설될 신규 빔라인과 빔라인의 향후 운영 방향을 소개한다. 마지막으로 지금 포항가속기연구소에서 건설 중인 제4세대 가속기(X-선 자유전자레이저) 프로젝트의 개요 및 건설 현황과 함께 앞으로 기대되는 새로운 과학에 대하여도 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.216.1-216.1
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• 2013

PZT 박막은 강유전 특성과 압전소자 특성을 나타내는 물질로 DRAM (dynamic random acess memory)과 FRAM (ferroelectric RAM) 등의 기억소자용 capacitor와 MEMS (micro electro mechanical system) 소자의 압전 물질로 사용하기 위한 연구가 진행중에 있다. 하지만 이러한 연구에서는 PZT 박막의 전기적 특성 향상을 주목적으로 연구가 진행되어 왔다. 특히, 박막 공정중 발생하는 plasma에 의한 PZT의 전기적 특성 변화가 박막 표면의 물리적 변화에 기인할 것으로 추정하고 있지만 이에 대한 구체적인 연구는 미비하다. 이 연구에서는 plasma에 의한 PZT 박막 표면의 물리적 특성 변화를 연구하기 위하여 PZT 박막을 sol-gel을 이용하여 Si 기판위에 약 100 nm의 두께로 증착하였으며, 이후 최대 300 W의 Ar plasma로 plasma power을 증가시켜 각각 10분간 plasma처리를 실시하였다. PZT 박막 표면의 nano-mechanics 특성을 분석하기 위하여 Nano-indenter와 Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM)을 사용하여 surface hardness, surface morphology를 확인하였고 특히, surface potential 분석을 통하여 PZT 박막 표면의 plasma에 의한 박막 극 표면의 전기적 특성 변화를 연구하였다. 이 연구로 plasma에 의한 PZT 박막은 표면으로부터 최대 43 nm 깊이에서의 hardness는 최대 5.1 GPa에서 최소 4.3 GPa의 분포로 plasma power 변화에 의한 특성은 측정 불가능하였다. 이는 plasma에 의한 영향이 시료 극 표면에 국한되어 나타나기 때문으로 추정되며 이를 보완하기 위하여 surface potential을 분석하였다. 결과에 의하면 plasma power가 0 W에서 300 W로 증가함에 따라 potential이 30 mV에서 -20 mV로 감소하였으나 potential의 분산은 100 W에서 최대인 17 mV로 측정되었으며, 이때 RMS roughness역시 가장 높은 20.145 nm로 측정되었다. 특히, 100 W에서 potential에서는 물결 모양과 같은 일정한 패턴의 potential 무늬가 확인되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.182.1-182.1
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• 2013

Silver (Ag)는 높은 반사율을 가지고 있어 Top-Emission Organic Light Emitting Diode (T-OLED)의 반사전극으로 사용하기 적합하지만 일함수가 낮은 단점 (4.3 eV)을 가지고 있다. 이런 낮은 일함수를 증가시키기 위하여 Ag 박막 표면을 산화시켜 일함수를 증가시키기 위한 연구가 진행중에 있으며, 이 연구에서는 UV로 $O_3$을 발생시켜 Ag 박막 표면을 산화시키기 위한 연구를 진행하였다. 특히, Ag 박막 표면의 일함수 변화를 측정하기 위하여 SPM (Scanning Probe Microscopy)의 KPFM (Kelvin Probe Force Microscopy) mode를 적용하여 nano 영역에서의 일함수 변화를 surface potential로 측정하여 UV 표면 산화에 의한 표면 일함수 형상을 확인하였다. Ag 박막은 rf magnetron sputter를 사용하여, Si 기판위에 300nm 두께로 증착시켰다. 이후 $O_3$ 발생되는 UV 램프로 Ag 박막 표면 30초 간격으로 최대 5분간 산화시켰으며, 이후 KPFM mode를 사용하여 산화 시간에 따른 Ag 박막 표면의 potential 변화를 측정하였다. 0~3분간 산화된 Ag 박막 표면의 potential은 약 6 mV로 일정하였으나 3분 이후 최대 110 mV까지 급격하게 변화하는 것을 확인할 수 있었다. Ag 박막 표면의 RMS roughness는 UV 산화처리 전0.7 nm였으나, potential이 급격하게 증가하는 시점인 3분 이후 2.83 nm로 약 400% 이상 증가하였다. 이를 통해 $O_3$ 발생 UV 램프로 산화된 Ag 박막의 표면 물성은 처리 시간에 따라 급격히 변하는 것을 확인하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.869-872
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• 2005

This research studied robust design of column part for LCD transfer system. $1^{st}$ DOE(Design of Experiment)was conducted to find out main effect factors. 36 experiments were performed and their results were shows that the geometric parameters(Low-length, Side-length, Upper-thickness, Middle-thickness)are more important than other factors. The main effect plots shows that the maximum deflection of column is minimized with increasing Low-length, Side-length, under-thickness and Middle-thickness. $2^{nd}$ DOE was conducted to obtain RMS(Response Surface Method)equation 25 experiments were conducted. The CCD(Central Composite Design)technique with four factors were used. The coefficient of determination $(R^2)$ for the calculated RSM equation was 0.986. Optimum design was conducted using the RSM equation Multi-island genetic algorithm was used to optimum design. Optimum value for Low-length. Side-length, Upper-thickness and Middle-thickness were 299.8mm, 180.3mm, 21.7mm, 21.9mm respectively. An approximate value of 5.054mm in deflection was expected to be a maximum under the optimum conditions. Six sigma robust design was conducted to find out guideline for control range of design parameter. To acquire six sigma level reliability, the standard deviation of design parameter should be controlled within 2% of average design value.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제27권4호
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• pp.154-163
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• 2006

A 64-channel magnetocardiogram (MCG) system using low-noise superconducting quantum interference device (SQUID) planar gradiometers was developed for the measurements of cardiac magnetic fields generated by the heart electric activity. Owing to high flux-to-voltage transfers of double relaxation oscillation SQUID (DROS) sensors, the flux-locked loop electronics for SQUID operation could be made simpler than that of conventional DC SQUIDs, and the SQUID control was done automatically through a fiber-optic cable. The pickup coils are first-order planar gradiometers with a baseline of 4 em. The insert has 64 planar gradiometers as the sensing channels and were arranged to measure MCG field components tangential to the chest surface. When the 64-channel insert was in operation everyday, the average boil-off rate of the dewar was 3.6 Lid. The noise spectrum of the SQUID planar gradiometer system was about 5 fT$_{rms}$/$\checkmark$Hz at 100 Hz, operated inside a moderately shielded room. The MCG measurements were done at a sampling rate of 500 Hz or 1 kHz, and realtime display of MCG traces and heart rate were displayed. After the acquisition, magnetic field mapping and current mapping could be done. From the magnetic and current information, parameters for the diagnosis of myocardial ischemia were evaluated to be compared with other diagnostic methods.

• 한국표면공학회지
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• 제36권4호
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• pp.334-338
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• 2003

$BCl_3$고밀도 평판형 유도결합 플라즈마(High Density Planar Inductively Coupled Plasma)를 이용하여 AlGaAs와 InGaP의 건식식각에 대하여 연구하였다. 본 실험에서는 ICP 소스파워(0∼500 W), RIE 척 파워(0-150 W), 공정압력(5∼15 mTorr)의 변화에 따른 AlGaAs와 InGaP의 식각률, 식각단면 그리고 표면 거칠기 등을 분석 하였다. 또, 공정 중 OES(Optical Emission Spectroscopy)를 이용하여 in-situ로 플라즈마를 관찰하였다. $BCl_3$ 유도결합 플라즈마를 이용한 AlGaAs의 식각결과는 우수한 수직측벽도와(>87$^{\circ}$) 깨끗하고 평탄한 표면(RMS roughness = 0.57 nm)을 얻을 수 있었다. 반면, InGaP의 경우에는 식각 후 표면이 다소 거칠어진 것을 확인할 수 있었다. 모든 공정조건에서 AlGaAs의 식각률이 InGaP보다 더 높았다. 이는 $BCl_3$ 유도결합 플라즈마를 이용하여 InGaP을 식각하는 동안 $InCl_{x}$ 라는 휘발성이 낮은 식각부산물이 형성되어 나타난 결과이다. ICP 소스파워와 RIE 척파워가 증가하면 AlGaAs와 InGaP모두 식각률이 증가하였지만, 공정압력의 증가는 식각률의 감소를 가져왔다. 그리고 OES peak세기는 공정압력과 ICP 소스파워의 변화에 따라서는 크게 변화하였지만 RIE 척파워에 따라서는 거의 영향을 받지 않았다.