• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2003.02a
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• pp.204-205
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• 2003

미량기체의 흡수스펙트럼을 높은 감도로 측정하는 공동 광자감쇠 분광법(cavity ringdown spectroscopy； CRDS)을 나노초 레이저 펄스의 차주파수 생성(difference-frequency generation； DFG)을 광원으로 이용하여 파장 3 ~ 4 $\mu\textrm{m}$ 영역에서 구현하였다. CRDS는 고반사율 거울로 이루어진 광학적 공동에 단일 파장의 빛을 가두었다가 그 에너지의 시간적 감소율을 측정하여 공동 속 기체의 흡수율을 알아내는 방법이다. (중략)

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2007.07a
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• pp.91-92
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• 2007

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2004.11a
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• pp.1190-1195
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• 2004

In this study, numerical investigation has been performed on the evolution of key-hole geometry during high-energy density laser welding process. Unsteady phase-change heat transfer and fluid flow with the surface tension and recoil pressure are simulated. To model the overheated surface temperature and recoil pressure considering subsonic/sonic vapor flow, the one-dimensional vaporization models proposed by Ganesh and Knight are coupled over liquid-vapor interface. It is shown that the present model predicts well both the vaporization physics and the fluid flow in the thin liquid layer over the other model.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 2007.05a
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• pp.27-30
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• 2007

We have been setting up experiments on propagation of shock waves generated by the pulsed laser ablation. One side of a thin metal foil is subjected to laser ablation as a shock wave is generated from a localized spot of high intensity energy source. The resulting reactive shock wave, which penetrates through the foil is reflected by an acoustic impedance which causes the metal foil to high-strain rate deform. This short time physics is captured on an ICCD camera. The focus of our research is generating reactive shock wave and high strain rate deforming of thin metal foil for accelerating micro-particles to a very high speed on the orders of several thousand meter per second. Somce innovative applications of this device will be discussed.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.6
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• pp.636-643
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• 1996

공진기형 제 2고조파소자(SHG)는 레이저 빔의 에너지 밀도가 높아 고내구성 박막이 필요하다. 본 연구에서는 광학박막 재료로 고융점 산화물인 ZrO2, TiO2, SiO2를 사용하였다. 반응성 스퍼터링 방법으로 제작한 ZrO2, TiO2, SiO2 박막을 XRD, SAM을 사용하여 분석하였고, 박막의 광학적 특성을 평가하였다. SHG 소자의 KTP 및 Nd:YAG 결정의 반사방지막(A/R 코팅)구성은 ZrO2와 SiO2를 사용하여 컴퓨터로 계산하였는데 기본파인 1064nm와 제 2고조파인 532nm에서 각각 0.1%, 0.5%이하의 반사율을 갖도록 하였다. 또한 고반사막(H/R 코팅)의 경우 1064nm에서 99.9%의 반사율을 갖도록 TiO2와 SiO2로 디자인하였다. 제작한 광학박막의 광학적 특성, 레이저 내구성(laser damage threshold), 온습도 안정성 실험 등을 통해 광학박막을 평가하였다.

• Clean Technology
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• v.26 no.4
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• pp.293-303
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• 2020

According to the World Health Organization (WHO), air pollution is a typical health hazard, resulting in about 7 million premature deaths each year. Sulfur dioxide (SO2) is one of the major air pollutants, and the combustion process with sulfur-containing fuels generates it. Measuring SO2 generation in large combustion environments in real time and optimizing reduction facilities based on measured values are necessary to reduce the compound's presence. This paper describes the concentration measurement for SO2, a particulate matter precursor, using a wavelength modulation spectroscopy (WMS) of tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS). This study employed a quantum cascade laser operating at 7.6 ㎛ as a light source. It demonstrated concentration measurement possibility using 64 multi-absorption lines between 7623.7 and 7626.0 nm. The experiments were conducted in a multi-pass cell with a total path length of 28 and 76 m at 1 atm, 296 K. The SO2 concentration was tested in two types: high concentration (1000 to 5000 ppm) and low concentration (10 ppm or less). Additionally, the effect of H2O interference in the atmosphere on the measurement of SO2 was confirmed by N2 purging the laser's path. The detection limit for SO2 was 3 ppm, and results were compared with the electronic chemical sensor and nondispersive infrared (NDIR) sensor.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.46 no.6
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• pp.519-526
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• 2018

In order to analyze space resources, it had to be brought to earth. However, using laser-induced breakdown spectroscopy(LIBS) and Raman spectroscopy, it is possible to analyze qualitative and quantitative analysis of space minerals in real time. LIBS is a spectroscopic method in which a high energy laser is concentrated on a material surface to generate a plasma, and the emitted light is acquired through a spectroscope to analyze the atomic composition. Raman spectroscopy is a spectroscopic method that analyzes the molecular structure by measuring scattered light. These two spectroscopic methods are complementary spectroscopic methods for analyzing the atoms and molecules of unknown minerals and have an advantage as space payloads. In this study, data were analyzed qualitatively by using principal component analysis(PCA). In addition, a mixture of two minerals was prepared and a quantitative analysis was performed to predict the concentration of the material.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.2
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• pp.197-204
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• 2012

We explore the evolution of metal plasma generated by high laser irradiances and its effect on the surrounding air by using shadowgraph images after laser pulse termination and X-ray diffraction (XRD) of aluminum plasma ablated by a high-power laser pulse (>1000 mJ/pulse) and oxygen from air. Hence, the formation of laser-supported detonation and combustion processes has been investigated. The essence of this paper is in observing the initiation of chemical reaction between the ablated aluminum plasma and oxygen from air by the high-power laser pulse (>1000 mJ/pulse) and in conducting a quantitative comparison of the chemically reactive laser-initiated waves with the classical detonation of an exploding aluminum (dust) cloud in air. The findings in this work may lead to a new method of initiating detonation from a metal sample in its bulk form without any need to mix nanoparticles with oxygen for initiation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.340-341
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• 2013

양자점(Quantum dots; QDs)은 단전자 트랜지스터, 레이저, 발광다이오드, 적외선 검출기와 같은 고효율 광전소자 응용을 위해 활발한 연구가 진행되고 있다. II-VI 족 화합물 반도체는 III-V 족 화합물 반도체와 비교했을 때 더 큰 엑시톤 결합에너지(exciton binding energy)를 가지는 우수한 특성을 보이고 있으며 이러한 성질을 가지는 II-VI 족 화합물 반도체 중에서도 넓은 에너지 갭을 가지는 CdTe 양자점은 녹색 영역대의 광전자 소자로서 활용되고 있다. 기존의 CdTe/ZnTe 양자점을 성장하기 위해 ZnTe와 격자부정합이 적은 GaAs 기판을 이용한 연구가 주를 이룬 반면 Si기판을 이용한 연구는 미흡하다. 하지만 Si 기판은 GaAs 기판에 비해 값이 싸고, 여러 분야에 응용이 가능하며 대량생산이 가능하다는 이점을 가지고 있어 초고속, 초고효율 반도체 광전소자의 제작을 가능케 할 것으로 기대된다. 또한 양자점의 고효율 광전소자에 응용을 위해서는 Si 기판 위에 양자점의 크기를 효율적으로 조절하는 연구 뿐 아니라 양자점의 크기에 따른 운반자 동역학에 대한 연구도 중요하다. 본 연구에선 분자선 에피 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)과 원자층 교대 성장법(Atomic Layer Epitaxy; ALE)을 이용하여 Si 기판 위에 성장한 CdTe/ZnTe 양자점의 크기에 따른 광학적 특성을 연구하였다. 저온 광 루미네센스(PhotoLuminescence; PL) 측정 결과 양자점의 크기가 증가함에 따라 더 낮은 에너지영역으로 피크가 이동하는 것을 확인하였다. 그리고 온도 의존 광루미네센스 측정 결과 양자점의 크기가 증가함에 따라 열적 활성화 에너지가 증가하는 것을 관찰하였는데, 이는 양자점의 운반자 구속효과가 증가하였기 때문이다. 또한 시분해 광루미네센스 측정 결과 CdTe/ZnTe 양자점의 크기가 증가함에 따라 소멸 시간이 긴 값을 갖는 것을 관찰하였는데, 이는 양자점의 크기가 증가함에 따라 엑시톤 진동 세기가 감소하였기 때문이다. 이와 같은 결과 Si 기판 위에 성장한 CdTe/ZnTe 양자점의 크기에 따른 열적 활성화 에너지와 운반자 동역학에 대해 이해 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.27-27
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• 2010

최근에 고유가와 지구온난화로 인하여 에너지가 향후 인류의 50년을 좌우할 가장 큰 문제로 대두되고 있어서 지구의 모든 에너지의 근원인 태양광을 이용하는 태양광 발전은 무한한 청정 에너지로 각광받고 있다. 빛을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 태양전지는 풍력, 수소연료전지, 조력, 바이오에탄올 등의 신재생에너지 기술 중에서 상품성은 가장 뛰어나지만 발전단가가 가장 높은 것이 단점이다. 태양광 발전단가를 줄여서 기존의 화석에너지를 이용한 발전단가와 견줄 수 있는 그리드 패러티(grid parity)를 달성하려면 태양전지 모듈의 고효율화와 동시에 저가화가 반드시 이루어져야 한다. 현재 태양광 모듈 시장의 90%는 효율이 12-16% 정도로 높은 단결정(single crystalline or monocrystalline) 실리콘이나 다결정(polycrystalline or multicrystalline) 실리콘 등의 벌크(bulk)형 결정질 실리콘 모듈이 차지하고 있으나 원재료인 실리콘 웨이퍼의 제조단가의 50%를 차지하고 있어서 저가화가 어렵다. 반면, 원료가스를 분해하여 대면적 기판에 증착하는 박막(thin-film) 실리콘 태양전지의 경우는 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 박막 실리콘 모듈은 매우 적은 실리콘 원재료를 소비한다. 단결정이나 다결정 실리콘 웨이퍼의 두께가 $180-250\;{\mu}m$ 정도인 것에 비해서 박막 실리콘의 두께는 $0.3-3\;{\mu}m$ 수준이다. 더불어, 유리, 플라스틱 등의 저가 기판에 저온 대면적 증착이 가능하여 저가양산화에 유리하다. 박막 실리콘 모듈은 벌크형 실리콘 모듈(-0.5%/K) 대비 낮은 온도계수[비정질 실리콘(amorphous silicon; a-Si:H)의 경우 -0.2%/K]와 빛의 세기가 약한 산란광에서도 동작하여 평균발전시간이 증가하므로 외부환경에서 우수한 발전성능을 보이고 있다. 태양전지 모듈은 상온에서의 안정화 효율을 기준으로 가격이 책정되어($/$W_p$) 판매되기 때문에 벌크형 실리콘 모듈에 비해서 박막 실리콘 모듈은 가격대 성능비가 우수하다. 따라서 박막 실리콘 모듈은 벌크형 결정 실리콘 모듈의 대안으로 떠오르고 있으며, 레이저 기술을 이용하여 수려한 투광형 건물일체형(building integrated photovoltaic; BIPV) 모듈을 제작할 수 있는 장점도 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기존의 양산화된 단일접합 비정질 실리콘 태양광 모듈은 효율이 6-7%로 낮아서 설치면적 및 설치 모듈의 증가가 성장의 걸림돌이 되고 있다. 박막 실리콘 태양전지의 고효율화를 도모하기 위해서 적층형 탄뎀셀로 양산 트렌드가 변화하고 있다. 이에 적층형 박막 실리콘 태양전지 효율의 한계 및 돌파구에 대해서 논의한다.