• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.171-171
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• 2011

헬륨냉동계통은 연구용 원자로인 하나로에서 냉중성자를 생산할 수 있도록 설치된 수조내기기 내의 감속재인 수소가 정상적으로 열 사이펀을 유지하기 위한 주요 계통이다. 헬륨냉동계통은 헬륨가스를 압축하는 헬륨 압축부분과 헬륨가스를 팽창시켜 저온을 생성시키는 헬륨 팽창부분으로 나누어진다. 헬륨 압축부분은 두 개의 스크류가 맞물려 회전하면서 약 1.05 bar(a)의 헬륨가스를 최대 13 bar(a)까지 압축시키는 압축기가 있으며, 헬륨 팽창부분인 냉동박스의 팽창 터빈은 self-acting gas bearing에 의해 구동되며, 저온모드 운전 시작시 헬륨 압축부분에서 일부의 가스는 팽창 터빈 축(shaft)으로 유입되어 회전속도가 서서히 증가하면서 고속으로 회전하여 극저온의 헬륨가스(14~18 K)를 생성하는 주요 기기이다. 헬륨을 팽창하는 부분인 냉동박스 내로 헬륨 압축가스를 유입하기 전에 압축된 헬륨가스 내 불순물의 순도를 분석하여 냉동박스의 주요 부품인 팽창터빈의 운전에 영향을 미치지 않는 것이 가장 중요하다. 따라서 헬륨 저압측에 헬륨가스 내 불순물 즉, 수소($H_2$), 수분($H_2O$), 질소($N_2$), 탄화수소류(CxHy) 및 오일(Oilaerosol) 등의 함량을 분석하기위해 가스 분석기가 설치되어 있으며, 냉동박스 내로 유입되기 전에 헬륨압축에서 순환되는 가스 내 불순물인 수분, 질소, 탄화수소류 및 오일은 10 vpm 이하이어야 하며, 수소 함량은 0.1 % 이내이어야 한다. 헬륨 압축부분에서 순환되는 가스의 불순물이 요구 조건에 만족하도록 헬륨 고압측과 헬륨 저압측에 cryogenic adsorber를 설치하여 가스 내 불순물을 제거하는 가스순도제어 작업을 수행해야 한다. cryogenic adsorber를 사용하기 위해서는 장치 내의 불순 가스를 공정진공도(1.33 X $10^{-3}$ mbar) 이하로 진공배기하는 작업이 매우 중요하다. 이는 계통의 헬륨가스가 오염되지 않도록 하는 것으로 cryogenic adsorber 내에는 액체질소를 충전하여 액체질소 온도에 노출된 활성탄층을 헬륨가스가 흐르면서 수분, 질소, 탄화수소류 및 오일 등이 제거된다. 이 논문에서는 헬륨냉동계통의 가스 순도 제어 작업을 통해 헬륨가스의 순도가 요구조건 이하로 만족하며, 팽창 터빈의 운전에 영향을 미치지 않음을 기술하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제1권1호
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• pp.49-52
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• 1992

전 세계적으로 사용되고 있는 에너지의 90% 정도가 화석 연료로서 현재의 에너지 사용추세로 보아 21세기초에는 석유와 천연가스가 고갈되고 이후 예측되는 석탄의 가속적인 이용을 감안하면 석탄에너지 자원도 21세기를 넘기기 어려울 것으로 전망된다. 이에 대처하기 위하여 화석연료 대체에너지자원 및 기술개발이 활발히 진행되고는 있으나 핵연료비가 발전원가에 차지하는 비용이 낮고(15%, 석유 약 57%, 석탄 약 60%) 기술집약형으로 복합기술의 파급효과, 그리고 산성비 온실효과 등의 환경오염을 유발하지 않는 청정에너지라는 점에서 현재로는 원자력이 에너지 문제 해결을 위한 대안이라고 하겠다. (중략)

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.132-132
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• 2012

압력 $10^{-9}$ Torr 이하의 초고진공(ultrahigh vacuum) 영역에서의 압력 측정에는 수 mA의 열전자로 잔류 가스를 이온화시켜 그 이온 전류를 측정하는 이온게이지를 주로 사용한다. 압력이 $10^{-12}$ Torr영역 이하인 극고진공(extreme high vacuum: XHV) 영역에 진입하면, ESD (electron stimulated desorption) 효과 등에 의한 이온 게이지 자체의 가스방출률이 커져 정확한 압력 측정이 곤란해 진다. 극고진공 영역에서 이온 게이지는 수 와트(W) 이상의 전력을 사용하여 수 mA의 열전자를 방출시키나, 신호인 이온 전류의 양은 1pA 이하이기 때문에 열전자에 의해 발생되는 백그라운드 전류에 묻혀 신호 전류가 측정되지 않는다고 할 수 있다. 100 nm 이하의 곡률을 가진 뾰족한 금속 탐침에 강한 전기장을 걸어주면 고체 내부의 전자가 터널링 효과에 의해 진공 중으로 방출되며, 이를 전계방출(Field Electron Emission) 효과라 부른다. 전계 방출 전류량은 탐침 표면의 일함수에 의존하며, 일함수가 클수록 지수함수 적으로 감소한다. 금속 표면에 진공 중의 잔류 가스가 부착하면 일함수가 증가한다. 가열에 의해 전계방출 탐침의 표면을 세정한 후에 전자 빔을 방출 시키면, 표면에 가스 분자가 흡착하여 방출 전류량은 점점 감소한다. 감소 속도는 압력에 비례하며, W(310) 탐침의 경우 $10^{-10}$ Torr 영역에서는 수분만에 최초 전류값의 1% 이하로 감소한다. 전계방출 전류의 감소속도가 압력에 비례하는 현상을 이용하여 압력을 측정하였다. Extractor Ionization Gauge 측정값 $5{\times}10^{-12}-3{\times}10^{-10}$ Torr의 범위에서 (111) 방향으로 정렬된 텅스텐 단결정 탐침을 사용하여 방출전류의 로그값을 시간의 함수로 semilog그래프를 그리면, 그래프는 직선을 그리며 그 기울기가 압력에 비례함을 알 수 있었다. 기울기 값과 게이지 측정값은 $10^{-11}{\sim}10^{-10}$ Torr 영역에서 거의 완벽한 비례관계를 보여주었으나, $10^{-12}$ Torr 영역에서 게이지 측정값은 기울기 값에서 추출한 압력치보다 높은 값을 보여주었으며, 이는 게이지 백그라운드 전류에 의한 차이라고 생각된다. W (310) 탐침의 방출전류는 그 감소속도가 W (111) 탐침과 마찬가지로 압력에 비례하였으나, 전류-시간 그래프는 가열 세정 직후에 전류가 거의 감소하지 않는 $2{\times}10^{-10}$ Torr에서 약 10분간 지속되는 '안정 영역'이 존재함을 보여주었다. '안정 영역'은 $10^{-11}$ Torr 영역에서는 수십분, $10^{-12}$ Torr 영역에서는 수시간 이상으로 증가하였다. 초-극고진공 영역에서의 잔류가스 주성분인 수소에서 물, 일산화탄소등의 가스로 바뀌면 '안정 영역'은 사라졌고, 이는 '안정 영역'이 수소 흡착에 의해서만 나타나는 고유 현상임을 말해준다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.14-21
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• 2002

다중이용시설에서 많이 사용중인 바닥마감재를 대상으로 연소가스의 독성을 NES 713의 방법에 의해 평가하였다. 또한, 공기가 공급되지 않는 밀폐된 공간에서의 연소시 각 시료에 따라 발생할 수 있는 유독성가스를 가스분석기를 이용하여 시간변화에 따라 연속적으로 측정하여 비교·분석함으로서 화재 시 내포하고 있는 바닥마감재의 위험성을 평가하였다. NES 713 방법에 의한 각 제품의 유독가스의 독성지수를 살펴본 결과 2～9.7의 값을 갖고 있으며, 화재시 유독가스에 의한 매우 큰 위험성을 내포하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.251-251
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• 2015

현재 주로 쓰이는 표면 텍스쳐링 공정은 주로 진공에서 진행하기 때문에 높은 비용과 및 생산성의 한계, 비교적 낮은 효율 등의 단점을 가지고 있다. 그러므로 비용을 줄이고 생산성을 높이기 위해 기존의 공정 방법과 달리 진공을 사용하지 않는 대기압 플라즈마를 연구하고 대기압 플라즈마의 특성을 분석하였다. 위 연구를 통해 대기압 플라즈마를 반도체, 디스플레이, 태양전지에 쓰이는 공정에 적용시킨다면 새로운 공정 방향을 제시 할 수 있으며 사회 및 산업분야에 긍정적 영향을 미칠 것으로 예상한다. 본 연구에서는 대기압 플라즈마 특성을 OES(Optical Emission Spectroscopy)를 이용하여 광학적으로 분석하였다. RF전극과 웨이퍼 사이 간격, 가스 종류, 가스 유량, 스테이지의 움직이는 속도, RF 인가전압에 따라 어느 플라즈마의 광학적 특성이 나오는지 알아보았다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1641-1642
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• 2006

본 연구에서는 NDIR(non dispersive infrared absorption) 가스센서의 소형화와 저가화를 목표로 2개의 오목 거울을 이용한 새로운 광 공동(optical cavity) 구조를 제안하고, 구조에 따른 광 출력 특성을 시뮬레이션하였다. Optical cavity는 광 경로증가 및 광 집속 구조로 설계하고, 각각의 출력단에서 검출되는 광 출력을 시뮬레이션한 결과 광 집속 구조의 팡 출력이 더 효율적임을 확인하였다. 집광구조에서의 광 출력을 최대로 하기 위해 광의 초점을 찾아보았다. 집광 구조를 사용하지 않는 단순 평행 광이 조사되는 경우, 적외선 센서부에 입사되는 광 출력은 최대 0.024W이다. 그러나 집광구조에서는 optical cavity의 광축에서 센서의 위치를 $15\sim20mm$까지 변화시켜 시뮬레이션한 결과 거리 18.83mm 일 때 조사되는 광 출력이 약 0.153W로 약 7배 증가됨을 확인하였다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제24권1호
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• pp.55-84
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• 2015

한국은 OECD 국가 가운데 교토협약에 따른 온실가스 감축의무를 갖지 않는 몇 안 되는 국가이다. 한국은 자발적으로 2015년부터 강력한 온실가스 감축을 단행하기로 하였다. 정부의 현정책들은 온실가스 감축에 따른 경제성장의 저하를 감안하지 않고 있어, 이 정책의 지속성이 제약된다. 이 점에서 산업의 부문별 특성을 감안한 감축전략이 더욱 친환경적 전략이 될 수 있다. 이 연구는 혼합단위를 사용한 에너지 산업연관분석에서부터 온실가스 배출에 유의미한 산업을 선정해 분해분석을 함으로써 유용성을 검증하였다. 유의미한 산업은 '유기화학기초제품군'과 '시멘트 및 콘크리트 산업'을 대상으로 삼았다. 변이는 에너지 소비, 생산, 공정개선 그리고 신시설의 도입 효과로 구분해 실증되었다. 이 연구에서 디비지아 분해분석 결과치들이 부분적으론 불안정적 시계열 패턴을 보였으나, 전체분석 과정으로 보면 일련의 분석과정은 대상산업의 에너지 사용과 온실가스 배출의 행태를 이해하기에 충분한 정보를 제공하였다.

• 한국가스학회지
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• 제18권5호
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• pp.72-77
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• 2014

우리나라는 영구 동토지역이 존재하지 않는 기후적 특성으로 인해 건설수요가 없었지만, 최근 지구 온난화 현상으로 인하여 화석연료의 사용 보다 극한지 지역의 에너지 확보가 대두되고 있다. 이에 극한지 지역에서 사용하고 있지 못한 에너지 자원의 관심이 증가함에 따라 알레스카 및 시베리아의 천연가스의 개발이 필요성이 증대하고 있다. 이에 따라 극한지 지역에서 필요한 배관 설계 기술은 현재 국내에서 사용되고 있는 천연가스와 전혀 다른 환경에서 운용될 것이 예상되며, 이에 따른 설계 기초 자료가 필요하다. 그러므로 극한지 환경에서의 토양 물성에 따라 배관에 미치는 영향 분석이 필요하다. 현재 배관의 설계는 응력 기반으로 설계되어있지만 추후 변위를 기초하는 설계법이 필요하며, 우선적으로 이를 위한 영구동토층 및 활동층에 대한 영향 분석이 필요하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용한 Thermal elasto-plastic analysis를 통해 활동층의 영향에 따른 배관의 응력 및 변위 측정을 알아보고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.266-266
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• 2010

마그네트론 스퍼터링을 이용하여 질소와 탄소를 함유한 티타늄 화합물을 합성하고, 조성 변화에 따른 색상 변화를 통해 티타늄 화합물로 구현할 수 있는 색상에 대해서 알아보았다. 스퍼터 타겟은 4"X1/4" 크기의 고순도(99.99%) 티타늄을 사용하였다. 시편은 알코올과 아세톤에서 각각 5분간 초음파 세척된 SUS304를 사용하여, 진공용기에 시편을 장착하고 압력을 $3{\times}10^{-6}\;Torr$까지 배기한 후, Ar 가스를 주입하여 진공도가 $2{\times}10^{-2}\;Torr$에 이르면 펄스 전원 공급 장치를 이용하여 800 V의 전압으로 1시간 동안 글로우 방전을 시켜 시편 청정을 실시하였다. 시편 청정이 끝나면 다시 $3{\times}10^{-6}\;Torr$까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 $1{\sim}3{\times}10^{-3}\;Torr$에서 스퍼터링을 실시하여 완충층으로 티타늄 박막을 코팅하였다. 티타늄 화합물은 티타늄을 스퍼터링 하면서 진공용기 내에 질소와 메탄가스를 적절한 비율로 공급함으로써 코팅하였다. 박막 증착 시 시편 온도는 $200^{\circ}C$, 타겟과의 거리는 12 cm를 유지하였으며, 시편을 회전시켜 코팅하였다. 티타늄 화합물의 두께와 미세구조, 조성 그리고 색상은 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM), 글로우 방전 분광기(glow discharge light spectroscope, GDLS), 및 색차계(spectrophotometer)를 사용하여 각각 분석하였다. TEM 분석결과 TiN의 박막 두께는 약 300 nm로 공극이 존재하지 않는 치밀한 다결정 구조를 나타내었고, TiCN은 약 600 nm로 TiN과 두 배의 두께 차이를 보였다. 이는 탄소의 공급원인 메탄가스의 주입으로 증착률이 증가한 것으로 판단된다. 또한 소량의 질소와 메탄가스의 유량 조절로 화합물의 조성을 변화시킬 수 있었으며, 이러한 조성 변화는 화합물의 색상변화로 나타났다. 따라서 본 연구에서 얻어진 결과를 외관 코팅 분야에 응용한다면 다양한 색상 구현과 외관의 경도, 내마모성, 내식성의 향상 등 많은 장점을 가질 것으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권5호
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• pp.52-56
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• 2018

화재로 인한 피해는 열상에 의한 피해보다는 연소 독성에 의한 피해가 치명적이며, 인명피해를 줄이기 위해 화재 상황에서 젖은 수건을 사용하여 화재로부터 발생되는 독성가스를 방호하도록 권장하고 있다. 본 연구에서는 젖은 수건을 통해 실제 화재에서 발생되는 가스를 대상으로 필터링 효과를 정량화하였다. 화재가스 중 세 가지 가스($CO_2$, HCl, HCN)를 대상으로 젖은 수건의 필터효과를 확인하기 위해 FT-IR을 이용하여 필터를 통과한 가스를 실시간 분석을 하였으며, 물에 잘 녹지 않는 $CO_2$에 비해 유독가스이며, 수용성 가스인 HCl, HCN은 젖은 수건에 의해 가스가 필터링 되면서 가스 검출 시점이 지연됨을 확인하였다. 따라서 실제 화재 시 독성가스 중 특히 수용성 가스의 경우 젖은 수건을 이용하게 되면 일정 시간 피난 시간을 확보할 수 있음을 확인하였다.