• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.265-265
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• 2014

일반적으로 태양전지 및 반도체 공정에서 불순물 주입 과정인 도핑(Doping)공정은 크게 몇 가지 방법으로 구분해 볼 수 있다. 소성로(Furnace)를 이용하여 열을 통해 불순물을 웨이퍼 내부로 확산시키는 열확산 방법과 진공 챔버 내부에서 전자기장을 걸어 이온을 극도로 가속시켜 진행하는 이온 주입(Ion implantation)이나 이온 샤워(Ion shower)를 이용한 도핑 방법이 있다. 또한 최근 자외영역 파장의 레이저광을 조사하여 광화학 반응에 의해 도펀트 물질를 분해하는 동시에 조사 부분을 용해하여 불순물을 도포하는 기법인 레이져 도핑(Laser doping) 방법이 개발중이다. 그러나 레이져나 이온 도핑 공정기술은 고가의 복잡한 장비가 필요하여 매출 수익성 및 대량생산에 비효율적이며 이온 주입에 의한 박막의 손상을 치료하기 위한 후속 어닐링(Post-annealing) 과정이 요구되는 단점을 가지고 있고 열확산 도핑 방법은 정량적인 불순물 주입 제어가 어렵고 시간 대비 생산량의 한계가 있다. 반면 대기압 플라즈마로 도핑을 할 경우 기존에 진공개념을 벗어나 공정상에서 보다 저가의 생산을 가능케 할 뿐아니라 멀티 플라즈마 소스 개발로 이어진다면 시간적인 측면에서도 단연 단축시킬 수가 있어 보다 대량 생산 공정에 효과적이다. 따라서 본 연구에서는 새로운 도핑 방법인 대기압 플라즈마를 이용한 도핑 공정기술의 가능성을 제안하고자 도핑 공정 시 웨이퍼 내 전류 패스(Current path)에 대한 메카니즘을 연구하였다. 대기압 플라즈마 방전 시 전류가 웨이퍼 내부에 흐를 때 발생되는 열을 이용하여 도핑이 되는 형식이란 점을 가정하고 이 점에 대한 원리를 증명하고자 실험을 진행하였다. 실험 방식은 그라운드(Ground) 내 웨이퍼의 위치와 웨이퍼 내 방전 위치에 따라 적외선 화상(IR image: Infrared image) 화상을 서로 비교하였다. 적외선 화상은 실험 조건에 따라 화상 내 고온의 표식이 상이하게 변하는 경향성을 나타내었다. 이 고온의 표식이 전류 패스라는 점을 증명하고자 시뮬레이션을 통해 자기장의 전산모사를 한 결과 전류 패스의 수직 방향으로 자기장이 형성이 됨을 확인하였으며 이는 즉 웨이퍼 내부 전류 패스에 따라 도핑이 된다는 사실을 명백히 말해주는 것이며 전류 패스 제어의 가능성과 이에 따라 SE(Selective Emitter) 공정 분야 응용 가능성을 보여준다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.121-127
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• 2010

추가적인 챔버를 필요로 하지 않는 로 내 탈황 기술은 순산소 연소 기술에 적용 가능할 것으로 기대되어 많은 연구가 진행중이다. 이때, 수 나노부터 수십 마이크로미터의 넓은 사이즈 분포를 가지는 $CaCO_3$ 입자가 흡착제로써 사용된다. 본 연구에서는 순산소 연소 시스템을 모사하는 랩스케일의 실험 장치를 구축하였다. $CaCO_3$ 흡착제 입자는 $1200^{\circ}C$로 설정된 고온 반응로에 각각 공기 분위기와 CO2 분위기에서 노출되게 된다. 이때 고온 반응로에서의 체류 시간을 0.33 ~ 1.46 초로 변화시켜 가면서 분석을 수행하였다. 흡착제 입자는 고온 반응로의 전단과 후단에서 각각 포집되어 주사형 이동도 입자계수기, X-선 회절장치, 열중량 분석기, 주사전자현미경 등을 사용하여 정성적/정량적으로 분석하였다. 결과적으로, 고온 반응로에서의 체류 시간과 분위기 기체성분이 흡착제 입자의 하소 반응률, 반응 메커니즘 등에 영향을 미침을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제2권2호
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• pp.45-49
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• 2003

한국항공우주연구원 위성시험동에 설치된 Bake-Out 챔버를 통하여 과학위성 1호 비행모델(STSAT-1FM)에 대한 Bake-Out 시험이 수행되었다. 본 시험은 시험 후에 장착될 FIMS라는 광학장비에 영향을 미칠 Outgassing Rate의 측정 및 고온에서의 Bake-Out을 통한 오염물질 제거에 목적을 둔 시험으로 총 10일여 동안 시험이 수행되었다. Honeycomb Panel 및 Harness에 대한 시험(Batch 1), 조립된 비행모델에 대한 Bake-Out(batch 2), 그리고 part별로 펼쳐진 상태로의 Bake-Out 시험(Batch 3), 총 세 번의 시험으로 이루어졌다. 각각의 시험에 대하여 TQCM(Thermoelectric Quartz Crystal Microbalance) 및 RGA(Residual Gas Analyzer)를 통하여 Outgassing 물질에 대한 정량적, 정성적 측정 및 분석이 이루어졌다.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.116-122
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• 2010

우주환경에서 임무를 수행하는 인공위성의 경우, 조립, 시험, 운용시점까지 위성 표면에 흡착되는 오염물질을 최소화하기 위하여 전 기간 동안 세심한 주의를 기울여야 한다. 위성표면에 흡착된 미세한 오염물질은, 고진공 및 고온, 극저온이 반복되는 가혹한 우주환경 속에서 위성의 성능저하 및 효율의 손실을 가져올 수 있다. 예를 들어 위성 표면에 떨어진 입자오염은 별 추적장치의 오류를 발생시킴에 따른 위성 자세제어의 실패를 가져올 수도 있고, 표면에 흡착된 분자오염은 렌즈, 미러, 윈도우 등의 광학기기 및 주요 민감 표면에 작용하여 광학적 특성과 열제어 성능의 저하를 가져올 수 있다. 위성의 조립 및 시험을 관장하는 한국항공우주연구원에서는 위성의 오염물질에 대한 노출을 최소화하기 위해, 오염측정이 이루어지는 청정실을 운용하고 있는데, 본 논문에서는 청정실 및 진공챔버 내의 부유입자측정, 표면입자오염측정, 표면분자오염측정법을 소개하고 오염측정 결과에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제7권3호
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• pp.9-16
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• 2002

Most of modem aerospace gas turbines must be operated at a gas temperature which is several hundreds of degrees higher than the melting temperatures of the materials used in their construction. Complicated cooling schemes need to be employed in the combustor walls and in the high pressure turbine stages. Internal passages are cast or machined into the hot sections of aero-gas turbine engines and air from the compressor is used for cooling. In many cases, the cooling system is engineered to utilize jets of high velocity air, which impinge on the internal surfaces of the components. They are categorized as 'Impinging Cooling Method' and 'Vortex Cooling Method'. Specially, research of new cooling system(Vortex Cooling Method) that overcomes inefficiency of film cooling and limitation of space. The focus of new cooling system that improves greatly cooling efficiency using less amount of cooling air on surface heat transfer elevation. Therefore, in this study, a numerical analysis has been peformed for characteristics of flow and heat transfer in the swirl chamber and compared with the flow measurements by LDV. Especially, for understanding high heat transfer efficiency in the vicinity of wall, we considered flow structure, vortex mechanism and heat transfer characteristics with variation of the Reynolds number.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.524-524
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• 2012

Thermal Barrier Coating (TBC)은 미사일, 로켓발사체와 같이 고온에 노출되는 장비를 열로부터 보호하기 위한 코팅이다. 일반적인 Thermal Barrier Coating (TBC)은 모재와 코팅층간의 낮은 접합력과 높은 열충격으로 인한 박리가 많이 나타난다. 그래서 접합력을 높이고, 열충격을 줄이기 위해 모재와 코팅층 사이에 본드코팅층을 만든 Duplex - Thermal Barrier Coating (Duplex-TBC)이 개발되었다. 그러나 Duplex - Thermal Barrier Coating (Duplex-TBC)은 금속재료인 본드코팅층과 세라믹재료인 탑코팅층 사이에서 박리가 많이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 두 가지 분말을 동시에 코팅하여 본드코팅과 탑코팅의 경계가 없는 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)의 열충격 특성에 미치는 진공 플라즈마 용사 조건의 영향을 조사하였다. Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC)는 진공 플라즈마 용사장치를 사용하여 Cu-Cr 합금위에 코팅하였다. 거리, Carrier gas flow, 그리고 챔버 내부의 압력을 달리하여 제조하였다. 사용한 분말은 본드코팅용으로 Amdry 962와 내열 세라믹코팅을 위해 204NS를 사용하였고, 각각 분말 공급조건을 조절하여 두 분말의 비율을 달리하였다. 제조한 Functional Gradient Material - Thermal Barrier Coating (FGM-TBC) 코팅은 전기로에서 50분간 가열한 후, 수조에서 10분간 냉각하는 열충격 실험을 통해 열차폐 성능을 평가 하였다. 이러한 과정에서 진공 플라즈마 용사 조건 및 FGM 조성과 비율이 내열충격 특성에 미치는 영향을 미세조직학적 관점에서 고찰하였다.

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2003년도 춘계학술연구발표회
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• pp.12-12
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• 2003

초전도 선재로의 응용을 위하여 Pulsed laser deposition(PLD)법으로 고온 초전도 체 YBa₂Cu₃O/sub 7-δ/(YBCO) coated conductor를 제조하였다. coated conductor는 금속기판/완충층/초전도층의 구조를 이루고 있는데 완충층은 금속 기판의 집합조직을 초전도층까지 전달하는 역할과 금속기판의 금속이 초전도층으로 확산되어 초전도층의 전기적 특성을 열화시키는 것을 막아주는 확산장벽으로의 역할 등을 수행한다. 완충층의 박막 성장이 제대로 이루어지지 않으면 우수한 초전도 특성을 가지는 초전도층을 얻을 수 없다. 완충층은 금속기판과의 lattice match, thermal match등이 요구되고, 화학적으로 금속기판 및 초전도층과 반응하지 않아야 하며, 긍속기판의 산화없이 epitaxial하게 박막증착이 이루어질 수 있는 재료이어야 한다. 이러한 조건을 만족하는 YBCO, CeO₂, YSZ 등이 주로 사용되고 있다. 전기연구원에서 YBCO coated conductor 선재를 제조하기 위하여 사용하고 있는 다층 박막의 구조는 YBCO/CeO₂/YSZ/CeO₂/Ni(002)과 YBCO/CeO₂/YSZ/Y₂O₃/Ni(002)이며, 최적의 증착조건을 찾기 위하여 성장시 챔버의 산소분압, 완충층의 두께, 기판 온도 등을 변화시켰다. 증착된 완충층 및 초전도층의 집합 조직은 D8-Discover with GADDS(General Area Detector Diffraction System)로 XRD분석을 했고, 미세구조는 SEM으로 관찰하였으며 4단자법을 이용하여 초전도 특성을 측정하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2002년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.71-78
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• 2002

All modem, aerospace gas turbines must operate with hot stage gas temperature several hundreds of degrees hotter than the melting temperatures of the materials used in their construction. Complicated cooling schemes need to be employed in the combustor walls and In the high pressure turbine stages. Internal passages are cast or machined into the hot sections of aero-gas turbine engines and air from the compressor is used for cooling. In many cases, the cooling system is engineered to utilize jets of high velocity air, which impinge on the internal surfaces of the components. They are divided by Impinging cooling method and Vortex cooling method. Specially, Research of new cooling system(Vortex cooling method) that overcome inefficiency of film cooling and limitation of space. The focus of new cooling system that improve greatly cooling efficiency using quantity's cooling air which is less is set in surface heat transfer elevation. Therefore, In this study, the numerical analysis have been performed for characteristic of flow and thermal in the swirl chamber and compared with the flow field measurement by LDV. especially, for understanding of high heat transfer efficiency in vicinity of wall. we considered flow structure and mechanism of vortex and heat transfer characteristic in variation of Reynolds number.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.78-78
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• 2010

그래핀(Graphene)은 탄소원자가 육각형 벌집(honeycomb)구조로 빼곡히 채워진 2차원의 단원자 층으로 역학적 강도와 우수한 화학적/열적 안정성 및 흥미로운 전기 전도 특성을 가지고 있다. 이러한 그래핀의 우수한 특성으로 인하여 현재 기초연구뿐만 아니라 응용연구 등 많은 연구들이 진행되고 있다. 일반적으로 그래핀의 우수한 물리적 특성들은 그래핀의 층수, 모서리(edge)구조, 결함(defect), 불순물 등에 의해 크게 좌우되는 것으로 알려져 있다. 따라서 그래핀의 구조 및 결함정도를 자유로이 제어하고 그에 따르는 특성 변화를 관찰하는 것은 기초연구의 측면에서 뿐만 아니라 향후 그래핀 응용에 있어서도 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 그래핀의 내산화 특성을 연구하기 위하여, 그래핀을 열 및 플라즈마 산화 분위기에 노출시킨 후, Raman 분광법을 이용하여 광학적, 구조적 변화를 분석함으로써 그래핀의 내산화 특성에 대하여 조사하였다. 그래핀은 실리콘 웨이퍼에 전자빔증착법으로 니켈박막을 증착한 후 열화학증기증착법으로 합성하였으며, 메탄가스를 원료가스로 $900^{\circ}C$ 전후에서 합성하였다. 합성한 그래핀은 산화반응 시 기판의 영향을 제거하기 위하여 트렌치 구조의 기판 위에 전사(transfer)함으로써 공중에 떠있는 구조를 구현하였다. 열 산화의 경우, 합성한 그래핀을 대기분위기의 고온($500^{\circ}C$) 챔버에 넣고 처리시간에 따른 특성변화를 살펴보았다. 플라즈마 산화의 경우는 공기를 이용하여 직류플라즈마를 발생시킨 후 0.4 W의 낮은 플라즈마 파워를 이용하여 플라즈마 산화처리와 특성평가를 매회 반복하였다. 그래핀의 특성분석은 Raman분광기와 광학현미경, 원자힘현미경(AFM) 등을 이용하여 분석하였으며, 상기 결과들은 향후 산화환경에서의 그래핀 응용소자 개발에 유용할 것으로 예상된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.397-400
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• 2008

기존의 자연점화특성을 지니는 추진제는 성능이 높은 대신 독성이 있으며 다루기 어렵고, 환경에 유해한 단점을 지닌다. 이에 따른 대안으로 과산화수소의 촉매분해 후에 발생되는 고온의 산소와 수증기를 이용한 자연점화 방식이 있다. 이 논문에서는 자연점화 방식의 과산화수소/케로신 추력기를 설계하기 위한 기초연구를 수행하기 위해 자연점화특성을 연구하였다. 추력기의 형상변수로 노즐 목의 면적을 달리하여 연소챔버와의 단면적 비인 수축비를 달리하였으며, flame holder의 유 무, 과산화수소와 케로신의 가압압력에 따른 점화특성 및 연소안정성을 관찰하였다. 그 결과, 대부분의 경우에 자연점화를 관찰할 수 있었으나, 가압압력의 조건에 따라 연소 안정성에는 큰 변화가 있음을 확인할 수 있었다.