중성입자빔 입사장치(neutral beam injection, NBI)의 중성빔 에너지 효율은 이온원의 수소 이온밀도 분율이 결정한다. 이온원에서 만들어진 $H^+$, $H_2^+$ 그리고 ${H_3}^+$는 중성화 과정(neutralization) 중 해리(dissociation) 때문에 각각 입사 에너지의 1, 1/2 그리고 1/3을 가진 중성입자가 된다. 중성빔 에너지 효율 제고하기 위해서는 이온원의 전체 이온 중 단원자 수소 이온 밀도 증가가 필요하다. 유도결합형 수소 플라즈마 이온원에서 RF 안테나 주파수에 따른 플라즈마 밀도와 단원자 수소 이온 밀도 비율 변화를 관찰하였다. RF 플라즈마에서 가스 압력이 결정하는 전자의 운동량 전달 충돌 주파수 대비 높은 RF 안테나 주파수(13.56 MHz)와 낮은 RF 안테나 주파수(수백 kHz)의 전력을 인가하였으며, Langmuir 탐침, 안테나 V-I 측정기 그리고 QMS(quadrupole mass spectrometer)을 이용하여 플라즈마 특성을 진단하였다. 플라즈마 밀도와 수소 이온 밀도 분율은 플라즈마 가열 메커니즘과 수소 플라즈마 내 반응 메커니즘에 의해 결정된다. 플라즈마 가열 메커니즘에 따른 실험 결과에 대한 RF 안테나 주파수 효과는 플라즈마 트랜스포머 회로 모델을 통해 해석하였으며, 수소 플라즈마 내 반응은 0-D 정상 상태의 입자 및 전력 평형 방정식 결과로 해석하였다.
돼지고기와 챔을 이용한 찌개에서 생성되는 돌연변 이원성과 김치 , 표고버섯, 파, 마늘이 부재료로 첨가되었을 때의 억제효과를 검토하고 국산햄과 외국산챌의 차이를 알아보고자 변이원으로 4-NQO, Trp-p-1을 사용하여 염기치환형 변이균주인 Salmonella typhimurium TA100을 이용한 Ames test를 실시하였다. 1. 0.025-0.02 g/Plate 농도에서, 김치는 가열했을때 변이원성이 나타나지 않았고 4-NQO, Trp-p-1의 변미원성을 효과적으로 억제하였다. 햄과 돼지고기는 가열시 변이원이 자체적으로 생성되었고 돼지고기 0.02 g/plate 농도에서 가장 큰 값을 나타내어 육가공품에 첨가된 아질산염에 대한 안전성을 확보할 수 있었다. 2.가열된 돼지고기와 햄의 변이원성에 대하여 대체로 김치 첨가시 억제효과가 가장 컸고, 표고버섯 한가지보다는 표고버섯에 파 ,마늘을 함께 첨가했을때 억제효과가 더 컸다. 3. 외국산햄은 국산햄과 달리 항산화제인 ascorbic acid가 더 많이 첨가되어 있어 0.02g/plate 농도에서 가열에 의해 변이원이 생성되지 않았고 변이원 존재 시 국산햄보다 낮은 변이원성을 나타내었다.
공기 혼합시스템은 초음속 지상추진시험설비의 축열식 가열기로부터 공급되는 $1000^{\circ}C$, 3.5MPa의 공기와 고압공기 공급원으로부터 공급되는 상온, 동일 압력의 공기를 혼합시켜서 시험부로 공급하기 위한 설비로 32MPa로 압축되어 있는 고압공기 공급원을 3.5MPa로 감압하는 고압/저온 유동제어부, 축열식 가열기의 고온밸브에서부터 공기 혼합기로 고온의 공기를 공급하기 위한 고온 배관, 축열식 가열기로부터 공급되는 고온 유동과 고압공기 공급원으로부터 공급되는 상온 유동을 혼합하기 위한 공기 혼합기로 구성된다. 공기 혼합 시스템을 통하여 완전히 혼합된 공기의 유량은 25kg/s, 온도는 약 $400^{\circ}C$로 이를 통하여 초음속 지상추진시험설비의 구동 영역을 저 마하수, 저 고도 영역까지 확장할 수 있다.
그동안 우리나라 산업은 빠르게 전력화가 되어 왔는데, 특히 제조업에서 직접가열용으로 이용되는 에너지는 전체 에너지의 44.0%(2010년 기준)를 차지하면서 전력화가 많이 일어났다. 이 연구는 1992~2012년 기간 동안 우리나라 제조업에서 직접가열용으로 소비되는 전기사용량에 대해 로그 평균 디비지아 방식(Log Mean Divisia Index; LMDI) 분해분석을 이용하여 소비 특성을 분석하였다. 분해요인으로는 전기비중 효과, 직접가열용 비중 효과, 에너지원단위 효과, 부가가치 효과를 포함하였으며, 업종별 소비 양상도 비교하였다. 분석 결과, 우리나라 제조업에서 직접가열용 전기 소비가 증가한 것은 무엇보다 직접가열용 에너지의 전력화 현상으로 인한 영향이 가장 컸다. 업종으로는 석유 화학과 1차금속 업종에서 직접가열용의 전력화 현상이 가장 크게 나타났다.
고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 Epi wafer공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 제거를 위하여 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만들고 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 코일에 교류전류를 흘려주면 이 코일 안 또는 근처에 있는 도전체에 와전류가 유도되어 가열되는 유도가열 방식은 가열 효율이 높아 경제적이고, 온도에 대한 신속한 응답성으로 인하여 열 손실을 줄일 수 있으며, 출력 온도 제어의 용이성 및 배출 가스 등의 오염 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 유도가열방식의 induction heater를 이용하여 회전에 의한 기판의 온도 균일도 측정을 하였다. 기초 실험으로 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가하였다. 그 결과 gap이 3 mm일 때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$ 에서 불균일도 6.5 %를 얻었으며 이를 바탕으로 induction heater와 graphite susceptor의 간격이 3 mm일 때, 회전에 의한 온도 균일도를 측정을 하였다. 가열원은 induction heater (viewtong, VT-180C2)를 사용하였고, 가열된 graphite 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라(Fluke, Ti-10)을 이용하여 온도를 측정하였다. 기판을 회전하면서 표면 온도의 평균과 표준 편차를 측정한 결과 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$ 에서 가장 좋은 5.5 %의 불균일도를 확인할 수 있었고, 이를 상용화 전산 유체 역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 분석 하였다.
축열식 가열기는 주로 초음속 지상추진 시험설비의 고고도 조건 모사를 위하여 구축되는 장비로 이외에도 로켓 엔진 노즐의 추력 보정시험, 가스터빈 엔진 연소기 모사시험에 범용으로 사용할 수 있다. 한국항공우주연구원에서 보유하고 있는 축열식 가열시스템은 마하 $2{\sim}5$, 고도 $0{\sim}25km$의 범위에서 구동하는 초음속 지상추진시험설비의 전온도 모사를 목적으로 설계되었으며, 최고 모사 온도 1,300 K, 최고 가압압력 3.5 MPa의 성능을 낸다. 본 논문에는 본 원에서 구축한 축열식 가열기의 목표로 한 일본 JAXA RJTF에 구축되어있는 축열식 가열기에 대하여 정리하도록 한다.
본 고에서는 태양전지 모듈 원가의 60% 이상을 차지하는 실리콘 기판의 생산성을 향상시키고 그에 따라 제조단가를 저감시키기 위한 일환으로 최근 들어 일본과 프랑스를 중심으로 중점적으로 기술개발이 이루어지고 있는 EMCC법(Electro Magnetic Continuous Casting)에 의한 다결정 실리콘 잉고트의 제조기술에 관하여 연구하였다. 특히, 태양전지급의 고순도 잉고트로 제조하기 위해 높은 용융점과 낮은 전기전도도를 갖는 실리콘의 용해 및 주조 공정이 수냉되는 cold crucible 내에서 이루어지게 됨에 따라 발생하는 종래의 EMCC법의 문제점을 해결하고자, 코일전류 및 도가니 구조 등이 Joule 가열 효과 및 pinch 효과에 미치는 영향을 체계적으로 조사하였다. 연구 결과 대용량의 전원장치나 별도의 2차 가열원을 사용하지 않고서도 실리콘 원료의 가열 및 용해 효율을 현격히 향상시키며 용탕의 전 구간에 걸쳐 전자기력을 용탕의 정수압보다 큰 상태로 유지할 수 있는 EMCC용 무접촉성 도가니의 설계기술 및 이를 활용하는 전자기연주공정기술을 확립하였으며, 그 결과 직경 5 cm의 실리콘 잉고트를 1.5 mm/min의 속도로 무접촉 조건에서 연속주조할 수 있었다.
본 논문은 심층연약지반 개량용 전기가열장치를 개발하여 경기도 화성시 인근 연약지반에 적용한 것이다. m당 1 kW의 전기를 소비하는 니켈-크롬선으로 구성된 길이 4.0 m의 전기가열장치를 지표하 3.5~6.5 m 사이에 설치하여 48시간의 지반가열을 2회, 총 96시간 실시하였으며, 온도계와 압력계를 지표하 5.0 m 지점에 매설하여 지반가열에 의한 온도 및 증기압 변화를 측정하였다. 실험결과 가열원으로부터 횡방향 거리의 온도분포 및 선단지지력의 변화는 이차함수를 나타내었으며, 둘 다 R2값은 1로 산정되었다. 또한, 전기가열로 인해 수증기가 배출됨에 따라, 함수비 및 간극수압이 감소함을 관찰할 수 있었다.
10종류(種類)의 산채류가열즙(山菜類加熱汁)에 대한 돌연변이원성(突然變異原性)을 Spore rec-assay, Ames test 그리고 DNA 절단실험(切斷實驗)으로 검토(檢討)하였으며 가열즙(加熱汁)의 조제(調製)는 $100^{\circ}C$에서 20분간 가열하여 가열즙(加熱汁)을 얻었다. Spore rec-assay 결과 10종류(種類)의 시료(試料)모두 변이원성(變異原性)은 없었으며 금속이온의 영향에서 소리쟁이가열즙은 $Pb^{2+}$, 곰취와 참나물가열즙의 경우는 $Zn^{2+}$의 존재하에서 변이원성을 나타내었다. Ames 시험과 DNA 절단시험에서도 시료모두 변이원성은 없었으며 DNA 절단(切斷)시험에서는 곰취, 머위, 잔대, 개미취가열즙의 경우는 25mM $Cu^{2+}$ 공존하에서 절단활성(切斷活性)이 촉진되었다. 그러나 두릅, 원추리, 잔대, 참나물 그리고 참취가열즙(加熱汁)은 $Fe^{2+}$의 공존시 DNA 절단활성(切斷活性)을 억제(抑制)시키는 결과(結果)를 얻었다. Benzo${\alpha}$pyrene에 대한 돌연변이(突然變異) 억제작용(抑制作用)에서는 시료(試料) 모두 농도증가(濃度增加)에 따라 강(强)한 변이원(變異原) 억제작용(抑制作用)을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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