• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.220.2-220.2
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• 2014

플라즈마 질화 기술은 기존의 침탄 혹은 고주파 표면 경화 기술 대비 낮은 온도에서 열처리 공정이 진행됨에 따라 열 변형을 최소화 시킬 수 있으며, 후 가공을 간소화 시킬 수 있다는 장점으로 인해 자동차 부품 및 기타 응용 산업 분야에 있어 큰 관심을 받고 있다. 그러나 공정 진행에 장시간이 소요되고 복잡한 형상 및 홀 가공에 의한 기능부, 특히 내경부에 대한 균일 질화 처리가 어려워 실제 응용분야 확장에 큰 제약이 따르고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 일반 글로우 방전 대비 플라즈마 밀도가 10배 이상 높은 공공 음극 방전(Hollow Cathode Discharge, 이하 HCD) 현상을 이용하여 고속 고균일 질화공정을 개발하고자 하였으며, 상용화 적용을 위한 연구를 함께 진행하였다. 사용된 시료로는 실제 자동차 부품으로 사용되는 SCM415 소재의 ring gear와 slip yoke pipe를 사용하였으며, HCD 형성을 위해 특화된 플라즈마 질화장비를 활용, 공정 압력 및 인가 전력 등을 변수로 실험을 진행 하였다. 그 결과 질화 처리 속도에 있어 기존 글로우 방전 플라즈마 질화 대비 1/4 이하 수준으로 그 소요 시간을 단축시킬 수 있었으며, 다량 장입된 시료의 내경 기능부에 있어서도 높은 균일도를 갖는 질화표면이 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한 기능부 표면에 형성된 HCD 현상을 열원으로 사용함으로써 외부가열 장치를 사용하지 않으면서도 기존의 hot wall 방식보다 높은 질화 균일도 구현이 가능하였으며, 소요 자원 및 전력 사용 측면에 있어서도 공정 시간 단축 및 외부 가열 공정 제거에 의한 높은 수준의 에너지 절약이 가능하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5074-5081
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• 2015

플라스틱 제품의 휨을 개선하기 위한 방법은 사출성형 공정에서 일어나는 불균일한 냉각을 균일하게 만들어 플라스틱 제품의 잔류응력을 제거하는 방법이다. 본 연구는 균일한 냉각을 위하여 펠티에 소자를 사용하여 급속가열 냉각 장치를 개발하였다. 급속냉각 가열 장치(RCHD)를 제작하여 전통적인 수냉 장치(TWCD)방식과 급속냉각 가열 장치방식에 따른 휨을 비교 분석하였고, 비결정성 수지인 ABS 수지를 사용하였다. 사출성형 조건인 보압시간, 금형온도, 냉각시간, 보압에 따라 휨의 변화량을 측정 비교하였고, 비결정성 ABS 수지에서 급속가열 냉각 장치 냉각방식이 전통적인 수냉방식 보다 휨이 더 적게 발생하고, 위의 결과들로 보아 조금 더 균일하게 냉각되는 것을 알 수 있었다. ABS 폴리머의 분포 상태를 SEM 사진을 통해서 확인하였다. 전통적인 수냉방식은 폴리머의 분포상태가 조밀하게 분포되어 있고, 급속냉각 가열 방식은 전통적인 수냉방식 보다 넓게 분포되어 있었다. 이것은 냉각이 균일하게 이루어지고, 금형의 온도가 서서히 진행되면서 폴리머의 입자가 커지게 되는데, 이것은 내부응력이 줄어든 것을 의미한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.506-507
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• 2010

유도가열용 공진형 인버터는 부하에 전류가 흐르면 전자유도 작용에 의해서 와전류가 발생된다. 이 와전류에 의해 발열체가 가열되는 시스템이다. 그러나 유도가열용 인버터에 사용되는 IGBT나 MOSFET와 같은 스위칭 소자들은 스위칭 시 순간 과전류의 발생이나 외부의 이상과전류로 인해서 소자가 파괴 되거나 오작동을 일으키게 되어 전기기기의 손상을 가져올 수 있다. 이를 방지하기 위하여 공급 전원에 비교기를 사용하여 전류의 변화를 감지하고 전류를 차단하는 고주파 직렬 공진형 인버터를 이용한 유도가열 시스템의 안정화에 관한 연구를 하고자 한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.496-502
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• 2007

본 논문에서는 마이크로파 가열 시스템에서 가열을 위한 반응기로 사용되는 다중 모드 공동기 내부의 전계 분포를 균일하게 형성시키기 위한 슬롯 도파관 급전기를 설계, 제작하였다. 기존의 급전기 경우에는 다중 모드 공동기 내부의 전계를 균일하게 해주기 위해 모드 스터러나 턴테이블과 같은 추가적인 부품을 공동기 내부에 설치해 사용하였다. 제안된 슬롯 도파관 급전기는 자체적으로 균일한 방사를 갖도록 구형 도파관의 넓은 면에 4개의 슬롯이 있고 양쪽의 개구면이 단락된 구조를 특징으로 한다. 제안된 급전기가 장착된 다중 모드 공동기 내부의 전계 분포는 CST사의 MWS(Microwave Studio)를 이용하여 시뮬레이션 하였고, 기존의 급전기를 장착한 경우보다 더 균일한 전계 분포 특성을 보임을 확인하였다. 제작된 급전기는 사용 주파수 2.45 GHz에서 -20 dB 이하의 반사 손실을 보였다. 우리 제안의 타당성을 검증하기 위해, 공동기 내에 물 시료들을 배치해 일정시간 가열시켜 가열 전후의 온도 변화를 관찰하였다. 온도 변화는 공동기에 기존 급전기를 장착한 경우, 중앙과 가장 자리에 있는 시료들 사이에 약 $3.5^{\circ}C$, 제안된 급전기를 장착한 경우에는 약 $0.7^{\circ}C$의 차이를 보였다. 이를 통해, 제안된 급전기가 기존의 급전기보다 다중 모드 공동기 내의 전계 분포 균일성 향상에 기여함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.177-177
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• 2012

진공을 기초로 한 다양한 반도체 식각 공정에서 RF bias가 결합된 유도 결합 플라즈마 소스는 널리 사용되고 있다. 하지만, 대부분의 연구는 RF bias에 의한 자기 바이어스 효과에만 한정되어 있으며, 공정 결과와 소자 품질에 결정적인 역할을 하는 플라즈마 변수들(전자 온도, 플라즈마 밀도)과 RF bias의 상관관계에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 RF bias가 플라즈마 변수에 미치는 영향과 비충돌 전자 가열 메커니즘의 실험적 증거에 관한 연구를 진행하였다. 플라즈마 밀도는 RF bias에 의하여 감소 또는 증가하였으며, 이러한 결과는 Fluid global model에 의한 계산과 잘 일치하는 결과를 보였다. 전자 온도는 RF bias에 의하여 증가하였으며, 적은 RF bias 전력에서는 플라즈마 전위에 갇혀있는 낮은 에너지 그룹의 전자들의 가열이 주가 되었으나, 큰 RF bias 전력에서는 높은 에너지 그룹의 전자들의 가열이 주가 됨을 관찰하였다. 이는 높은 에너지 그룹의 전자 가열 메커니즘이 anomalous skin effect에서 collisionless sheath heating으로 전이되는 것을 나타내며, bounce resonance heating이 RF bias의 전자가열에 중요한 역할을 함을 보여주는 실험적 근거이다. 플라즈마 밀도의 공간 분포는 RF bias의 인가에 의하여 더욱 균일함을 보였으며, 이는 (electro-static and electro-magnetic) edge effect에 의한 영향으로 해석될 수 있다. 이러한 RF bias와 플라즈마 변수들의 상관관계 및 전자 가열 메커니즘에 대한 연구는 방전 특성의 물리적 이해뿐만 아니라, 반도체 식각 공정에서 소자 품질 및 공정 개선을 위한 최적의 방전 조건 도출과 외부 변수 제어에 큰 도움을 주리라 예상된다.

• 접착 및 계면
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• 제19권4호
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• pp.167-172
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• 2018

본 연구에서는 폴리우레탄 핫멜트 접착제를 합성 후, 유도가열에 감응하는 금속 입자를 첨가하여 유도가열 melt형 접착제를 제조하고, 금속입자의 종류 및 크기, 유도가열 조건에 따른 열적 거동 및 접착특성을 연구하였다. 다양한 금속입자 중에서 iron 및 nickel 적용 시, 유도가열 효율이 가장 우수하였으며, 금속 입자의 크기가 작을수록 유도가열 효율이 향상되었다. 또한 접착제의 유도가열 출력 세기가 높고, 접착제 두께가 얇을수록 접착강도가 향상되었다.

• 한국식품과학회지
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• 제26권6호
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• pp.791-798
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• 1994

점성이 높고 열전도도가 낮아 기존의 열전도 가열방식으로는 효과적인 살균이 어려운 고추장, 된장 등의 페이스트상 식품의 효율적인 살균 공정을 개발하기 위한 기초 연구로서 전기 저항열(Ohmic heaing)을 이용한 실험실 규모의 정치 회분식 가열 시스템을 고안하고 전기적 요소가 가열 특성에 미치는 영향을 연구 검토하여 다음의 결론을 얻었다. 1. 고추장과 된장의 상온에서의 전기 전도도는 각각 1.865 S/m 2.510 S/m였으며, Ohmic heating에 의하여 온도가 증가함에 따라 전기전도도가 거의 비례적으로 증가하는 전기적 특성을 나타내었다. 2. 상용 주파수(60 Hz)에서는 전압을 증가시킬수록 비가열 속도$(^{\circ}C/g{\cdo}s)$가 거의 비례적으로 증가하였다. 일정한 전압에서 주파수를 증가시켰을 때 1KHz 이상에서부터 주파수의 증가에 따라 비가열 속도는 급격히 증가하여 고추장의 경우에는 5KHz에서 최고 가열속도 틀 나타내었으며 그 이상의 주파수에서는 감소하였으나 된장의 경우에는 계속 증가하여 실험범위의 최고값인 20KHz에서 최대 가열속도를 나타내었다. 3.고추장의 경우 전압, 전극 간격 및 시료량과 비가열속도와외 관계를 검토한 결과 비가열 속도 $35^{\circ}C/g{\cdot}s$ 이하일때 균일하게 가열이 이루어졌으며, 그 이상의 가열속도에서는 전극 부근에서 cake 생성 현상이 일어나 효과적으로 가열되지 않았다. 4. Ohmic heating 동안에 시료의 위처에 따른 온도 분포를 관찰한 결과 낮은 주파수 범위에서는 시료의 표면과 중간 부위외 온도차가 거의 없이 균일하게 급속히가열되었다. 그러나 5 KHz 이상의 높은 주파수 영역에 서는 표피 효과로 인하여 시료의 중심과 표면사이에 $10^{\circ}C$내외의 온도차가 생겼으며, 전극 부근의 온도가 중심부근 보다 5${\sim}10^{\circ}C$ 높았으므로 적절한 주파수의 선정이 중요하였다. 5. 고추장과 된장의 수분함량이 습량 기준으로 30% 이하일 때는 전류가 흐르지 않아 Ohmic heating의 적용이 불가능 하였으나, 30% 이상에서는 수분함량의 증가에 따라 가열속도는 급속히 증가하였다.

• 에너지공학
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• 제10권3호
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• pp.272-277
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• 2001

선형온도구배를 갖는 비균일 가열표면에 대한 충돌 제트의 난류유동장과 열전달 특성을 실험을 통해 연구하였다. 제트의 레이놀즈수와 가열판의 온도구배, 그리고 노즐 출구로부터 가열판가지의 거리를 변화시키며 실험을 수행하였다. 최대 열전달은 정체점에서 나타나고 정체점으로부터 벽면방향으로 거리가 증가함에 따라 열전달률은 감소한다. 벽면가지의 거리가 크지 않은 경우는 난류의 영향으로 열전달의 제2정점이 나타난다. 최대 열전달은 노즐과 가열판 사이의 거리가 노즐 직경의 6에서 8배 정도일 때 나타난다. 열전달률의 상관식을 프란틀수와 레이놀즈수, 노즐과 가열판사이의 거리와 직경비 그리고 온도구배의 지수승의 함수로 구하였다. 열전달률과 난류유동장의 관계를 실험을 통해 확인하였다. 벽면제트는 온도구배의 의해 영향을 받았고 벽면거리가 증가할수록 더 크게 나타났다.

• 에너지공학
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• 제18권2호
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• pp.108-113
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• 2009

균일한 열유속을 갖는 가열된 평판에 부착된 발포 알루미늄에 대한 충돌제트의 열유동 특성에 대한 실험적 연구가 수행되었다. 열전달 특성에 대한 기공도, 다공성 물질의 두께, Reynolds 수의 영향이 고찰되었다. 실험결과 가열평판에 부착된 발포 알루미늄에 의해 열전달의 증가를 얻을 수 있었고 다공성 물질의 삽입에 의한 열전달 증가는 열전달 표면적의 증가와 압력 손실에 의한 운동량 감소에 의해 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.52-52
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• 2003

악성종양을 치료하는 방법중 방사선과 온열요법은 가장 강력한 치료방법으로 연구되어왔으며 이를 병용함으로 서 상승효과를 얻을 수 있다. 인체조직에 41$^{\circ}C$ 이상의 열을 가하면 세포질의 단백질변성으로 세포에 손상을 주어 세포가 사멸하게 되며 세포의 생존율은 가열시간 즉 열량에 따라 지수적으로 감소한다. 온열은 세포주기중 방사선 저항성이 매우 큰 DNA 합성시기와 산도가 높을 때 감수성이 매우 크기 때문에 방사선과 병용요법은 상호 상승효과를 가져온다. 이와 같이 온열을 이용한 악성종양의 치료가능성은 생물학적 기초연구와 임상시험에서 경이적인 효과를 얻을 수 있었으나 아직 까지 가열방법과 온도분포측정이 큰 과제로 남아있으며 주위건강조직의 가열을 피하면서 인체 깊은 곳에 존재하는 종양에만 집중 가열하는 방법인 삽입형 온열치료방법에 대한 연구가 집중되었다. 한편 방사선 치료방법은 주위 건강조직의 피폭을 최소로 줄이고 종양에만 집중 조사가 요구되며 자궁암, 유방암, 뇌암등 부피가 작고 집중적 치료를 요하는 종양은 방사성동위원소를 이용한 근접 삽입치료 (Brachyradiotherapy)가 큰 효과를 나타내고 있다 방사선과 온열의 병행 치료를 위하여 방사선 삽입 치료에 사용한 선원 삽입관을 그대로 두고 삽입관 속에 방사성 동위원소 대신 온열 전극을 넣어 열을 가하는 방사선 온열 병용치료방법을 고안하였으며 방사선과 온열병용에 사용할 최적 삽입관의 제작과 이에 따른 온도분포의 측정과 최적삽입방법을 결정하였다. 방사선 삽입치료용 폴리에찌렌 삽입관의 외부에 금박을 입혀 라디오파 첨극을 삽입할 때 서로 연결되도록 고안 제작함으로서 방사선 삽입치료와 자입식 온열치료를 동시에 만족하게 수행할 수 있는 병용삽입관 (Flexible thermoradiotherapy probes)을 제작하였다. 전도율이 큰 금박부위가 직접 조직에 접촉됨으로 라디오파의 전달이 용이하며 금박의 길이를 2 cm 에서 5 cm 로 구분제작 함으로서 종양의 크기와 모양에 따라 선택할 수 있도록 하였다. 라디오파를 이용한 온열분포의 측정은 인체조직과 전기적 특성이 비슷한 물질인 한천 팬텀 제작하여 사용하였으며 온도분포 측정은 열전대와 서머그람으로 시행하였다. 생체조직 내에서의 온도분포와 온열효과를 관찰하기 위하여 직접 개의 뇌를 이용하여 시행하였으며 4 개의 전극을 이용하여 43$^{\circ}C$로 50분간 가열하고 일주일후 개를 회생시켜 개 뇌에 대한 조직학적 검사를 시행하였다. 한편 팬텀 표면에서 중앙부로 안테나 길이가 2 cm 인 4 개의 전극을 1 cm 간격으로 정사각형이 되도록 삽입하여 가열하였을 때 90% 등온곡선이 반경 1.25의 원형으로 균일하게 분포되었고 종단면상 삽입관의 길이에 따라 균일한 온도분포가 이루어졌다. 전극을 2 cm 간격으로 삽일 하였을 때 90% 등온곡선이 1.75 반경으로 거의 4 각형의 균일한 분포를 얻었으나 전극의 간격이 증가하면 전도율이 떨어져서 전극 중심부에 불균일한 온도분포를 형성하였다. 동물실험에서 정상 개의 뇌 실질에 자입하여 직접 정방형의 중심을 43$^{\circ}C$로 유지하며 50분간 온열 요법을 시행한 후 관찰한 조직병리학적 소견은 liquefactive necrosis, pyknosis of neuronal element 및 polymorphonuclear leukocytes들의 회백질에서 급성기에 관찰되었고 liquefactive necrosis 주위에 lipid-laden macrophage들이 관찰됨이 공통적인 특정이었으며 후기변화로 괴사조직 주위로 신경교세포의 증식이 관찰되었다.