• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.126-129
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• 2010

추진기관용 점화안전장치인 SAU에 적용 가능한 MEMS 관성 스위치를 고안하였다. 본 MEMS 관성 스위치는 일반적인 기계요소 설계 방식을 따라 설계하였으나 일반적인 MEMS 가속계와 다르게 목넘김 관성 스위칭 방식을 채택하여 일정 가속도 이상에서만 스위칭이 일어난다. 제작된 시료에 대한 검사 결과와 설계 데이터를 비교해 본 결과 관성 스위치의 구성 요소인 판 스프링 및 연성 힌지의 비선형요소에 의한 영향으로 인하여 설계된 스위칭 가속도 값과 근사한 차이가 유발됨을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권7호
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• pp.523-528
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• 2020

스프링-메스 시스템의 원리를 이용하여 수평 구동형 MEMS 관성 스위치를 설계하였다. 본 MEMS 스위치는 외부에서 발생하는 가속도를 감지하여 점화안전장치를 장전시키는 역할을 한다. 성능 모델링을 통하여 다양한 가속도 조건에서의 구동 양상을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 가속도의 기울기가 10g/msec 이하인 경우에 MEMS 스위치는 10g에서 잘 작동하는 것으로 나타났다. 반면에, 설계 변수들의 공차를 10%로 고려한 시뮬레이션 결과 스프링 폭과 길이에 의해 임계 동작 가속도가 규격(10±2g)을 벗어났다. 제작 공정상 10% 이하의 공차 관리가 어려운 스프링 폭을 두 배로 늘렸을 때 규격을 만족하는 것을 확인하고 설계보완을 제안하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.48-48
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• 2010

현재 포항가속기연구소의 선형가속기에서 운전되고 있는 모듈레이터는 클라이스트론의 펄스 전원을 공급하는 펄스 전원공급 장치로서 출력은 최대 400 kV, 500 A, $7.5\;{\mu}s$의 펄스를 S band 클라이스트론에 공급한다. 모듈레이터의 고전압펄스 약 40 kV을 스위칭 하기위하여 진공스위치인 싸이라트론 스위치를 사용하고 있다. 모듈레이터 시스템에서 Jitter 발생 요인을 살펴보면, 대부분 싸이라트론 스위치회로에서 발생된다. 싸이라트론이 유발시키는 Jitter는 약 10 ns 이하이므로 매우 적다고 할 수 있다. 스위치의 Jitter가 적음에도 불구하고 모듈레이터 시스템에서 Jitter가 크게 발생한다면, 싸이라트론의 음극(cathode)에서 양극(anode)으로 흐르는 전자빔을 제어하는 Control Grid(G1 & G2)의 pulse 전압의 Jitter가 크기 때문이다. 싸이라트론 Grid 2에 공급되는 pulse 전압의 Jitter를 줄이는 것은 필수적이라 하겠다. 진공스위치인 싸이라트론 Grid에 pulse 전압을 공급하는 싸이라트론 드라이버 시스템의 안정화가 중요하므로 시제품 설계시 안정성을 충분히 고려하였다. 본 발표에서는 시제품으로 제작한 Thyratron Drive System의 기능 및 측정결과에 대해서 기술하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2149-2152
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• 2005

가속기 연구소에서 500kV 고전압 다중채널 다중갭(MGMC) 스위치를 개발하였다. 이 다중 채널 다중 갭 스위치는 개스를 채우는 방식으로 자발 방전전압을 증가 시킬 수 있는 10단의 갭으로 구성이 되어 있다. 멀티갭 스위치의 구조는 스위치의 자체 인덕턴스를 증가시키는 결과를 가져온다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다중채널을 사용하여 인덕턴스를 줄이는 스위치로 구조를 설계하였다. 제작된 스위치는 500kV의 Marx generator를 사용하여 시험을 하였다. 본 논문에서는 개발된 스위치 선계 및 스위치의 특성에 대하여 알아보고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.221-221
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• 2011

수 Tera Watt급의 가속기 및 펄스파워 시스템은 다수의 스위치를 사용하고 있으며, 이와 같은 가속기 및 시스템의 성능은 기체방전 스위치의 성능에 직접적으로 관련되어 있다. 일반적으로 이와 같은 기체방전, 액체방전 고출력 스위치는 다목적으로 많은 연구와 개발에 응용되고 있다. 예를 들어 천둥 펄스전자빔 발생장치는 12개의 Marx gap 및 3개의 100 kV 펄스충전 전기트리거 gap을 가지고 있다. 기체 방전 또는 액체 방전 펄스 충전 갭 스위치의 음극에 펄스 고전압이 인가되면 이로 인하여 음극에서 전자빔이 발생한다. 내부에는 전자빔이 양극과 충돌하는 순간 양극표면에 플라스마가 형성된다. 이와 같은 플라스마 sheath는 축 방향 이극관 안에서 양극 충전 에서 음극으로 팽창하면서 전파하며, 또한 거의 동시에 음극표면에도 플라스마가 형성되어 음극에서 양극으로도 팽창하여 전파하게 된다. 이와 같은 펄스충전 고출력 갭 스위치 안에서 발생되는 방전 플라스마의 특성에 관한 갭 breakdown 과정에 대한 특성연구를 한다. 고출력 스위치의 특성 조건으로는 방전전압, 방전시간, jitter 등이 있다. 본 연구에서는 최대전압 600 KV, 최대전류 88 KA, 펄스 폭 60 ns의 특성을 가지는 고전압 펄스 시스템 '천둥'을 이용하여 방전 챔버에 고전압 펄스를 인가하고 N2와 SF6 혼합기체 종류와 압력에 따른 현상을 전기, 광학적으로 연구하였다. 전극은 구리텅스텐 합금재질의 표준전극을 사용하였고, 전극 간격은 20 mm로 고정하였다. 방전 챔버 압력을 100 torr에서 4 기압까지 변화시켜가며 실험을 진행하였고, N2에 대한 SF6의 혼합비율을 0%~100%까지 변화시키며 실험을 진행하였다. 실험결과 방전전압은 압력이 증가함에 따라 증가하다가 2 기압 이상에서는 완만히 증가하는 경향을 보였고, SF6 혼합비율은 0~10%까지 급격히 증가하고, 그 이상의 혼합비율에서는 완만히 증가하였다. 전자온도는 SF6 혼합비율이 0~10%일 때 급격히 증가하여 이후에는 포화되는 경향을 보였고, 압력에 따라서는 큰 경향성을 보이지 않았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.102-102
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• 2010

수 Tera Watt급의 가속기 및 펄스파워 시스템은 다수의 스위치를 사용하고 있으며, 이와 같은 가속기 및 시스템의 성능은 기체방전 스위치의 성능에 직접적으로 관련되어 있다. 일반적으로 이와 같은 기체방전, 액체방전 고출력 스위치는 다목적으로 많은 연구와 개발에 응용되고 있다. 예를 들어 천둥 펄스전자빔 발생장치는 12개의 Marx gap 및 3개의 100 kV 펄스충전 전기트리거 gap을 가지고 있다. 기체 방전 또는 액체 방전 펄스 충전 갭 스위치의 음극에 펄스 고전압이 인가되면 이로 인하여 음극에서 전자빔이 발생한다. 내부에는 전자빔이 양극과 충돌하는 순간 양극표면에 플라스마가 형성된다. 이와 같은 플라스마 sheath는 축 방향 이극관 안에서 양극충전 에서 음극으로 팽창하면서 전파하며, 또한 거의 동시에 음극표면에도 플라스마가 형성되어 음극에서 양극으로도 팽창하여 전파하게 된다. 이와 같은 펄스충전 고출력 갭 스위치 안에서 발생되는 방전 플라스마의 특성에 관한 갭 breakdown 과정에 대한 특성연구를 한다. 고출력스위치의 특성 조건으로는 방전전압, 방전시간, jitter 등이 있다. 본 연구에서는 최대전압 600 KV, 최대전류 88 KA, 펄스 폭 60 ns의 특성을 가지는 고전압펄스 시스템 '천둥'을 이용하여 방전 챔버에 고전압 펄스를 인가하고 N2와 SF6 혼합기체 종류와 압력에 따른 방전 현상을 연구하였다. 전극은 구리텅스텐 합금재질의 표준전극을 사용하였고, 전극 간격은 20 mm로 고정하였다. 방전 챔버 압력을 100 torr에서 4 기압까지 변화시켜가며 실험을 진행하였고, N2에 대한 SF6의 혼합비율을 0%~100%까지 변화시키며 실험을 진행하였다. 방전 챔버에는 C-dot probe와 B-dot probe를 설치하여 전압과 전류를 측정하였고, C-dot probe 와 B-dot probe는 각각 Northstar사의 10000:1 고전압 probe와 rogowiski coil을 이용하여 시준 하였다. 실험결과 방전전압은 압력이 증가함에 따라 증가하다가 2 기압 이상에서는 완만히 증가하는 경향을 보였고, SF6 혼합비율은 0~10%까지 급격히 증가하고, 그 이상의 혼합비율에서는 완만히 증가하였다. 방전개시시간은 혼합기체 압력에 따라 증가하며 1기압 이상에서는 급격히 증가 하였다. SF6 혼합비율에 따라서는 1 기압 조건까지는 큰 차이가 없었으나 2 기압부터는 급격히 증가하였다. 안정성을 나타내는 jitter는 SF6 100%일 때 가장 컸으나 혼합기체의 변화에 따른 큰 차이는 없었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권3호
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• pp.294-299
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• 2010

비상위치송수신장치(ELT)는 항공기 추락 시 조난 신호를 송출하는 장비이다. 유용한 장비이지만 항공기 추락과 경착륙에 대한 오판으로 인하여 잘못된 조난신호를 송출하기도 한다. 이러한 문제점은 현재 사용되고 있는 기계식 G-스위치의 부정확성에 그 원인이 있다. ELT의 성능 개선을 위하여 기계식 G-스위치를 MEMS 가속도계로 대체한 ELT 시스템을 개발하였다. ELT 시스템은 가속도 정보 수집/분석 시스템과 추락 판단 프로그램, 추락 상황에서 위치 정보를 제공하기 위한 GPS 수신 시스템으로 구성되어 있다. 또한, ELT 시스템을 검증하기 위한 자유 낙하 실험대를 제작하였다. 자유 낙하 실험대는 추락과 경착륙에 해당하는 충격 가속도와 충격 유지 시간을 모사할 수 있도록 설계하였다. 자유 낙하 실험대를 이용하여 개발한 ELT 시스템이 정확히 작동함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권2호
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• pp.481-487
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• 1996

A snapping-beam microswitch has been designed, fabricated and tested. From a design analysis, necessary and sufficient conditions for a snap-through switching fouction have been derived for a clamped shallow beam. The necessary condition has resulted in a geometric relation, in which the ratio of beam thickness to initial beam deflection plays a key role in the snapping ability. The sufficient condition for the snapping action has been obtained as a function of the inertia force due to applied acceleration, and the electrostatic force, adjustable by an inter-electrode voltage. For experimental investigations, a set of microbeams of silicon dioxide/$P^+$silicon bimorphs have been fabricated. Geometric size and mechanical behavior of each material film have been measured from on-chip test structures. Estimated and measured characteristics of the fabricated devices are compared.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1996년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1067-1072
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• 1996

Sensitivity analysis of the cylindrical zigzag cams under acceleration and centrifugal forces is performed. A Lagrangian method is used to determine the mechanism constant of zigzag track, And the equation of motion for cylindrical zigzag cam under rectangular pulse is derived by the governing equations of a single spring mass system. The ratio of the drive force tn resisting force is derived by angular acceleration, centrifugal force and setback force on the operation of the munition. The theoretical sensitivity curves for 3 models are analyzed. And experiments for 3 models are conducted to check safe and functional zone. Zigzag cam types can be satisfied all major design requirements for switch system of munition.

• 한국신뢰성학회:학술대회논문집
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• 한국신뢰성학회 2001년도 정기학술대회
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• pp.405-411
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• 2001

본 논문은 새롭게 설계된 프린터에 적용될 SMPS(Switching Mode Power Supply)의 평균수명을 가속시험을 통해 단기간에 산출하고, 정상사용조건에서의 수명보증을 위한 가속수멍시험법 개발에 관한 것이다. SMPS가 온도, 습도 그리고 부하에 취약하므로 이들을 가속 스트레스로 사용하였으며, 고장시간은 SMPS의 작동 후 더 이상 전원이 공급되지 않을 때까지 걸린 시간으로 정의하였다. 시험결과 주요 고장부품은 스위치 IC와 저항이었으며 8$0^{\circ}C$에서 가속계수가 90으로 산출되었다. 또한, 정상사용조건에서의 평균수명 14년을 보증하기 위해서는 온도 8$0^{\circ}C$, 상대습도 80%RH, 부하 1.5A 그리고 전압 240V에서 10대의 시료를 500시간 시험하였을 때 고장이 하나도 발생하지 않아야 한다는 결론을 얻었다.