• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2004.07a
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• pp.61-63
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• 2004

Focus Electrode(FE) 기능을 갖는 진행파관 증폭기(TWTA)를 구동하기 위하여 고전압 펄스전원 장치가 필요하다. 이 전원장치는 영부터 -5.0 kV TWT 캐소드 고전압 위에서 펄스 출력으로 동작 되어야 한다. 고전압펄스전원장치는 바이어스 전압이 영부터 -1.5 kV 사이를 연속적으로 가변 할 수 있어야 하고, 펄스의 반복 주파수는 CW로 부터 1 kHz 그리고 펄스폭은 $10\;{\mu}s$ 부터 $500\;{\mu}s$로 선택 가능하여야 한다. 그리고 출력펄스의 상승 및 하강 시간은 150 ns 보다 작아야 한다. 턴-온 및 오프의 스윗칭 시간을 만족시키기 위하여 고전압 스위치는 직렬로 연결된 FET 모듈을 사용하였다. 본 논문에서는 이러한 고전압 펄스전원장치의 설계 및 제작원리 그리고 시험결과에 대하여 다루었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• summer
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• pp.1184-1186
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• 2004

Focus Electrode(FE) 기능을 갖는 진행파관 증폭기(TWTA)를 구동하기 위하여 고전압 펄스전원 장치가 필요하다. 이 전원장치는 영부터 -5.0 kV TWT 캐소드 고전압 위에서 펄스 출력으로 동작되어야 한다 고전압펄스전원장치는 바이어스 전압이 영부터 -1.5 kV사이를 연속적으로 가변 할 수 있어야 하고, 펄스의 반복 주파수는 CW로 부터 1 kHz 그리고 펄스폭은 $10\;{\mu}s$부터 $500\;{\mu}s$로 선택 가능하여야 한다. 그리고 출력펄스의 상승 및 하강 시간은 150 ns 보다 작아야 한다. 턴-온 및 오프의 스윗칭 시간을 만족시키기 위하여 고전압 스위치는 직렬로 연결된 FET 모듈을 사용하였다. 본 논문에서는 이러한 고전압 펄스전원장치의 설계 및 제작원리 그리고 시험결과에 대하여 다루었다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.11a
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• pp.46-48
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• 2019

본 논문은 Discontinuous Conduction Mode(DCM) 플라이백 컨버터로 생성한 고전압 펄스를 스파크 갭으로 펄스 상승 시간을 줄이는 방법에 관하여 다룬다. 이러한 방법으로 생성된 빠른 상승률 특성을 가지는 고전압 펄스 전원장치는 친환경 가스 처리 분야에 사용할 수 있다. 기존 스태킹 구조의 펄스 전원 장치는 많은 수의 스위치들과 에너지 저장 소자가 필요하므로 부피가 커지고 제조 단가가 증가하는 반면, 분 논문에 제안된 전원 장치는 구조를 단순화하여 전체 시스템의 소형화 및 제조 단가를 낮춘 점을 특징으로 한다. 제안된 설계 토폴로지는 플라이백 변압기 2차 측에 다이오드의 사용 유무에 따라 두 개의 변형된 회로로 응용 가능 하다. 변압기 2차측에 다이오드를 사용하면, 음의 성분 없이 깨끗한 고전압 출력 펄스를 만들 수 있지만 사용한 다이오드의 전압 정격을 고려해야 한다. 다이오드를 사용하지 않는다면, 고전압 출력 펄스에 음의 성분이 발생하지만 비용과 부피를 최대한 줄일 수 있다. PSIM 시뮬레이션을 사용하여 제안하는 전원 장치의 23kV, 0.5 ㎲, 10 ns rising time의 출력 펄스 발생 성능을 검증하고, 다이오드 사용에 따른 출력 펄스의 차이점을 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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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.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.221-223
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• 2020

반도체 기반 고전압 펄스 발생장치에 적용 가능한 고전압 스위치는 주로 수 kV 정격의 반도체 스위치를 직렬로 스태킹하여 구성되며, 이때 각 스위치 소자에는 절연과 동기화된 각각의 게이트 신호가 인가되어야 한다. 본 논문에서는 짧은 펄스 폭의 온, 오프 게이트 펄스와, 단일 턴의 고전압 전선을 일차측으로 갖는 게이트 변압기를 통해 직렬로 구성된 반도체 스위치 스택 기반의 펄스 모듈레이터에 적용 가능한 간단한 구조의 게이트 구동회로가 설계되었다. 각 스위치에 게이트 신호를 전달하기 위해 온, 오프 게이트 펄스를 사용함으로써 게이트 변압기의 포화를 방지할 수 있으며, 이때 각 스위치의 게이트 턴-온, 오프 전압은 변압기 이차측의 제너 다이오드와 스토리지 커패시터를 통해 유지된다. Pspice 시뮬레이션을 통해 12개의 IGBT를 직렬로 구성하여 설계된 구조의 게이트 회로를 적용, 최대 10kV 펄스 출력 조건에서 안정적인 동작을 확인하고 설계를 검증하였으며 1200V 급 IGBT를 사용하여 실제 스위치 스택과 게이트 구동회로 모듈을 1리터 이내의 부피로 고밀도화하여 제작하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.1785-1787
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• 2002

폐수에서 발생하는 슬러지(Sluge)의 효과적인 처리를 위한 전기적 충격파를 발생시키는 장치로 고전압 펄스 전원 시스템을 제작하였다. 제작한 고전압 펄스 전원 시스템의 제원은 최대 출력 전압 60 kV, 최대 반복 주파수 500 Hz 이며, 한 펄스 당 최대 출력 에너지는 20 J 이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2000.07e
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• pp.71-73
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• 2000

최근 고 에너지 저장 및 발생장치의 개발은 군사용에서 산업용으로 응용되면서 각종 첨단 설비가 개발되고 있다. 본 논문에서는 전자빔 발생기로 쓰이는 Gyroklystron용 대전력, 고전압, 전류 펄스 전원장치로 입력부, 특고압 발생부, 고압 정류부 및 IGBT 펄스 스위치 구성하고 그 설계 및 개발 자료에 대하여 기술하였다. 대전력 고전압 전류펄스 전원장치를 위한 각 구성 부분의 제어 및 설계 특징은 다음과 같다. 입력부인 IGBT Inverter는 펄스 전원장치의 제어를 위하여 출력 고전압을 Feedbark System에 의해 펄스 설정 전압을 유지하도록 제어하며, 또한 펄스 출력중에 직류 고전압부의 전압강하, 즉 펄스 진압의 Drop이 커지는 것을 방지하기 위하여 Fast Dynamics를 갖도록 Feedback System을 구성하였다. 단상 특고압 승압용 변압기 3대를 직렬접속한 특고압 발생부는 PWM 제어된 전압을 입력받아 특고압으로 승압시키며 고압 펄스성 전압과 매우 높은 dV/dt 전압이 인가되므로 Stray Capacitance가 최소가 되어야 하며 절연파괴로부터 보호될 수 있어야 한다. 고압 정류부는 Inverter와 특고압 변압기에 의하여 전원이 공급되므로 교류전압의 교번 순간에 매우 높은 전압변동률을 가지는 Fast Recovery High Voltage Rectifier로 설계 제작되어졌다. 펄스 스위치인 IGBT 스위치는 Gate Driver에 의해 구동되어 지며 주어진 펄스 사양을 만족시키게 된다. 특히 소자의 전압특성을 고려하여 120KV의 전압 값을 갖도록 설계, 제작하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.1840-1842
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• 2002

고전압 대 전류를 필요로 하는 펄스 파워 시스템에서 스위치는 중요한 소자중의 하나이다. 펄스 트랜스포머를 이용하여 고전압 펄스를 만드는 회로에서 대전류 스위칭에는 대부분 스파크 갭 스위치나 싸이라트론을 사용하는데 높은 펄스 반복 율과 긴 수명을 제공하기 위해서는 반도체 스위치를 사용해야한다. 고전압 대전류 펄스파워 시스템에 적합한 반도체 스위치의 스위칭 특성과 제어방식에 관한 연구를 수행하였다 실험에 사용한 스위치는 20 kV, 12.6 kA, 12 ${\mu}s$의 펄스 스위칭이 가능한 ABB사의 반도체스위치 스택 (5SPR-26L4508-8-WC)이다. 실험회로는 콘덴서에 충전을 완료한 다음 스위치와 인덕터를 통하여 방전하도록 구성하였다. 8개의 직렬 연결된 스위치는 광케이블을 사용하여 병렬구동하고, 고주파 스위칭 전류전원을 사용하여 고전압 절연을 하면서 게이트 구동전력을 전달하도록 하였다. 본 논문에서는 스위치 전압과 방전전류를 관측하여 반도체 스위치의 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1594-1596
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• 2011

고전압 펄스 성형회로의 출력 펄스를 측정하기위한 D-DOT 프로브를 설계 제작하고 그 동작 특성을 조사하였다. 이 프로브는 고전압 펄스 전송선의 외함에 전계방향과 병렬로 설치되었다. 프로브의 중심도체는 지름 4.6 mm의 구리선이고, 바깥도체는 안지름 15 mm의 알루미늄이며, 이들 도체사이에 동축의 테플론 절연체가 삽입되었다. 프로브에서 출력되는 신호는 고전압 펄스신호의 미분된 형태의 신호가 측정되므로 오실로스코프의 적분기능을 사용하였다. 실제 제작한 프로브의 교정비는 $7.7{\times}10^{12}$였으며, 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 얻은 교정비는 $7.38{\times}10^{12}$였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.248-248
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• 2011

유전체 모세관을 이용한 해수에서의 펄스고전압 방전 특성을 연구하였다. 내경 1, 2, 3 mm의 구멍이 뚫린 Quartz 블럭에 외경 1, 2, 3 mm의 SUS 핀을 삽입하였고 삽입된 핀의 끝이 해수에 담구어 지도록 하여 고전압 방전을 발생 시켰다. 인가된 펄스 고전압은 5 kHz의 반복 주파수를 가지며, Pulse 폭을 $1{\sim}2.5{\mu}sec$까지 변화 시켜 전압전류 파형과 방전양상을 살펴 보았다. 방전은 펄스폭 변화에 따라 전해전도 전류에 의한 모세관 가열, 모세관내 미세기포형성, 기포내의 코로나 방전 개시 그리고 글로우 또는 아크방전으로 발전하는 것을 확인하였다. 모세관의 길이는 각각의 구경에 대하여 5 mm, 10 mm 두 가지로 변화하여 실험하였고, 모세관 길이 10 mm 조건에서는 방전이 매우 불안정 하였다. 각각의 방전조건별로 1~5분간 방전을 진행하여 해수내의 유리염소의 농도 변화를 살펴본 결과 방전모드가 글로우 또는 아크 방전 모드에서 단위 에너지당 유리염소 발생 수율이 큰 폭으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다.