• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.311-311
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• 2016

최근 고성능 디스플레이 개발이 요구되면서 기존 비정질 실리콘(a-Si)을 대체할 산화물 반도체에 대한 연구 관심이 급증하고 있다. 여러 종류의 산화물 반도체 중 a-IGZO (amorphous indium-gallium-zinc oxide)가 높은 전계효과 이동도, 저온 공정, 넓은 밴드갭으로 인한 투명성 등의 장점을 가지며 가장 연구가 활발하게 보고되고 있다. 기존에는 SG(단일 게이트) TFT가 주로 제작 되었지만 본 연구에서는 DG(이중 게이트) 구조를 적용하여 고성능의 a-IGZO 기반 박막 트랜지스터(TFT)를 구현하였다. SG mode에서는 하나의 게이트가 채널 전체 영역을 제어하지만, double gate mode에서는 상, 하부 두 개의 게이트가 동시에 채널 영역을 제어하기 때문에 채널층의 형성이 빠르게 이루어지고, 이는 TFT 스위칭 속도를 향상시킨다. 또한, 상호 모듈레이션 효과로 인해 S.S(subthreshold swing)값이 낮아질 뿐만 아니라, 상(TG), 하부 게이트(BG) 절연막의 계면 산란 현상이 줄어들기 때문에 이동도가 향상되고 누설전류 감소 및 안정성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. Dual gate mode로 동작을 시키면, TG(BG)에는 일정한 positive(or negative)전압을 인가하면서 BG(TG)에 전압을 가해주게 된다. 이 때, 소자의 채널층은 depletion(or enhancement) mode로 동작하여 다른 전기적인 특성에는 영향을 미치지 않으면서 문턱 전압을 쉽게 조절 할 수 있는 장점도 있다. 제작된 소자는 p-type bulk silicon 위에 thermal SiO2 산화막이 100 nm 형성된 기판을 사용하였다. 표준 RCA 클리닝을 진행한 후 BG 형성을 위해 150 nm 두께의 ITO를 증착하고, BG 절연막으로 두께의 SiO2를 300 nm 증착하였다. 이 후, 채널층 형성을 위하여 50 nm 두께의 a-IGZO를 증착하였고, 소스/드레인(S/D) 전극은 BG와 동일한 조건으로 ITO 100 nm를 증착하였다. TG 절연막은 BG 절연막과 동일한 조건에서 SiO2를 50 nm 증착하였다. TG는 S/D 증착 조건과 동일한 조건에서, 150 nm 두께로 증착 하였다. 전극 물질과, 절연막 물질은 모두 RF magnetron sputter를 이용하여 증착되었고, 또한 모든 patterning 과정은 표준 photolithography, wet etching, lift-off 공정을 통하여 이루어졌다. 후속 열처리 공정으로 퍼니스에서 질소 가스 분위기, $300^{\circ}C$ 온도에서 30 분 동안 진행하였다. 결과적으로 $9.06cm2/V{\cdot}s$, 255.7 mV/dec, $1.8{\times}106$의 전계효과 이동도, S.S, on-off ratio값을 갖는 SG와 비교하여 double gate mode에서는 $51.3cm2/V{\cdot}s$, 110.7 mV/dec, $3.2{\times}108$의 값을 나타내며 훌륭한 전기적 특성을 보였고, dual gate mode에서는 약 5.22의 coupling ratio를 나타내었다. 따라서 산화물 반도체 a-IGZO TFT의 이중게이트 구조는 우수한 전기적 특성을 나타내며 차세대 디스플레이 시장에서 훌륭한 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권8호
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• pp.599-604
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• 2004

무선 이동통신 산업에서 소형화와 RF모듈을 구현하기 위해 저온 동시 소성 세라믹(LTCC)기술이 부각되고 있다. LTCC용 재료는 90$0^{\circ}C$ 이하의 온도에서 소성이 되어야 한다 본 연구는 BaO-N $d_2$ $O_3$-Ti $O_2$ (BNT：20∼40wt%) 세라믹과 L $a_2$ $O_3$- $B_2$ $O_3$-Ti $O_2$ (LBT：80∼60wt%) 유리를 혼합하여 유리를 결정화시킴으로, 나타나는 부수적인 효과를 얻고자 하였다. 이에 소결 거동, 결정상 분석, 상대밀도 그리고 유전특성을 평가하였다 80wt% 유리의 첨가는 90%에 가까운 상대밀도를 갖는 복합체로서 15에 가까운 유전율과 10000GHz의 품질계수와 같은 우수한 유전특성을 보였다. 이와 같은 결과는 유리 결정화를 이용하여 LTCC용 유전체에 적용될 수 있는 가능성을 부여하였다.

• 한국가스학회지
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• 제21권5호
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• pp.36-44
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• 2017

건물용 연료전지 시스템은 공기와 수소의 전기화학반응을 통하여 전기와 열을 생산하는 신재생에너지 시스템이다. 국내의 건물용 연료전지 시스템은 매년 수백기가 판매될 정도로 진행이 되고 있으며, 건물용 연료전지 시스템내에 많은 부품이 국내제품이 아닌 외국 제품에 의존하고 있다. 건물용 연료전지시스템의 중요부품인 연료처리장치를 한국가스공사에서 개발하여 현재 장기내구성 평가를 진행하고 있으며, 국내외에서 개발된 연료승압 블로워를 평가하고, 한국가스공사의 연료처리장치와 BOP와 연계하여 평가를 진행하였다. 한국가스공사에서 개발된 연료처리장치는 76%이상의 효율과 3,000시간 운영에도 일정한 성능을 유지하는 것을 확인할 수 있었고, 국내에서 개발된 연료승압 블로워는 후단압력 및 온도에 따른 소비전력의 평가시 국외의 연료승압 블로워와 대등한 특성을 나타내었으며, 연료처리장치와 BOP가 연계된 연료처리장치 모듈평가시에도 우수한 성능을 나타내었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제15권4호
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• pp.321-332
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• 2017

전극 구성에 따른 고효율 전해정련공정의 일반적인 모델을 구축하기 위하여, 상미분방정식 인터페이스를 갖는 COMSOL Multiphysics V5.3 전착 모듈을 사용하여 수치해석을 실시하였다. 구축된 모델은 한국원자력연구원에서 제작한 실험실 규모 (1kg 우라늄/day 규모) 다중배열전극 전해정련장치를 사용해 전극 간 거리, 전극 배열을 변수로 하여 실시한 실험의 전류밀도-전위 곡선과 비교하였다. 공정온도는 $500^{\circ}C$이다. 용융염은 3wt% $UCl_3$가 포함된 LiCl-KCl 공융염을 사용하였다. 검증된 모델을 이용하여 전류밀도-셀전위 곡선을 계산한 결과 전극 간 거리가 가까울수록, 전극 배열은 양극/음극 면적비가 증가할수록 셀 전위가 낮아져 전해정련장치의 우라늄 처리효율을 향상시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 이러한 접근은 고출력 사용후핵연료 전해정련기의 안전설계를 위한 데이터베이스 구축에 유용할 것이다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권3호
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• pp.13-20
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• 2011

본 논문에서는 무선 ZigBee 통신모듈과 지능형 가스안전기기를 이용하여 u-홈 가스안전관리시스템을 개발하여 가스안전관리의 효율을 향상시킬 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. 제안한 시스템은 마이컴가스미터, 자동식소화기, 감지기 및 월패드로 구성된다. 마이컴미터는 가스압력, 가스유량, 지진을 모니터링하고, 자동식소화기는 가연성 가스의 누출상태와 $100^{\circ}C$ 와 $130^{\circ}C$의 온도를 측정한다. 그리고 감지기는 연기와 일산화탄소(CO)를 검지한다. 제안한 시스템은 가스사용중 이상상태발생시 마이컴가스미터는 경보와 함께 내부밸브를 차단시키고, 자동식소화기는 중간가스밸브를 차단하거나 소화약재를 분사시킨다. 감지기는 연기와 CO를 감지할 경우 각각 신호를 발생시킨다. 가스안전기기와 센서들은 지능적 조치를 취하고 그 정보를 월패드로 전달한다. 월패드는 상황정보를 실시간으로 서버에게 전달하고 사용자는 웹기반으로 서버에 접속하여 가스의 상황정보를 확인하거나 관리할 수 있다. 본 논문은 가스안전 및 위험관리의 시나리오를 고안하고 실험을 통하여 그 효용성을 증명하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권5호
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• pp.437-447
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• 2016

원자력 발전소의 반응로에 핵연료 봉으로 이루어진 집합체가 있으며 핵 연료의 연소를 통한 열을 이용하여 발전을 한다. 핵연료 봉은 핵연료와 그를 감싸는 피복관으로 이루어졌으며 연소되는 동안 서로의 상호작용에 대한 해석은 안전성을 평가함에 있어 중요한 사실이다. 본 논문에서는 핵연료와 피복관의 연소 상태에서 기계적 상호작용에 대한 해석 방법에 대하여 제시한다. 온도 해석에 있어서 핵연료와 간극 사이에서의 열전도도가 중요하며 간극 거리와 접촉여부에 따른 접촉 압력이 또한 중요 요소이다. 이에 간극 열전도도는 비결정론적이기 때문에 이를 해결할 수 있는 방법에 대하여 제시했다. 핵 연료의 열팽창에 따른 피복관과의 접촉을 해결하기 위한 계산을 수행하였고 그에 따라 접촉 시 발생하는 응력이 항복함수를 넘어 소성 변형이 일어날 경우 또한 고려하였다. 핵연료의 열팽창에 따라 피복관과 접촉에 의한 소성 변형을 해석하므로 핵연료 봉의 안정성을 평가할 수 있다. 이를 적용하기 위해 3차원 유한요소 모듈을 FORTRAN90을 이용하여 개발하였다. 핵연료와 피복관의 접촉에 의한 탄소성 변형을 주로 다루며 두꺼운 실린더를 통한 간단한 이론 모델을 제시하여 코드에 대해 검증을 실시하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-6
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• 2008

칼슘 코발트 층상 산화물계에서 $Ca_3Co_2O_6$와 $Ca_3Co_4O_9$를 기본으로 하여 열전 특성 향상을 위해 Ca 위치를 Bi, Sr, La, K로 부분 치환하고, Co위치를 Mn, Fe, Ni, Cu, Zn로 치환한 다결정 산화물을 제조하여 $300{\sim}1000K$ 까지의 열전 특성을 분석하였다. Bi가 치환된 $Ca_3Co_4O_9$계의 $Ca_{2.7}Bi_{0.3}Co_4O_9$는 전기전도도 $85.4({\Omega}cm)^{-1}, Seebeck계수 $176.2{\mu}V/K$그리고 파워팩터 $265.2{\mu}W/K^m$로 가장 높은 열전 물성치가 관찰되었다. 열전 모듈 제조를 위해서 각각의 열전반도체의 성능지수Z($10^{-4}/K$)가 0.87, 0.41의 값인 p형 열전 소재로 $Ca_{2.7}Bi_{0.3}Co_4O_9$를, n형 열전 소재로($Zn_{0.98}Al_{0.02}$)O를 선택하여 열전쌍을 제조하였다. 제조된 2쌍의 기본 열전쌍은 120K의 온도차에서 약 30mV정도의 기전력이 나타났다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.227-237
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• 2014

본 논문에서는 특수 작업자들의 생체신호(심박, 체온, 심전도, 근전도)와 추가적인 상황정보(3축 가속도, 온도, 습도, 조도, 주변 영상)를 획득하고 모니터링 할 수 있는 직물형 플렉시블 플랫폼 기반의 다중 생체신호 중앙 모니터링 시스템을 구현한다. 이 시스템은 원격지에서 작업 환경 내에 발생할 수 있는 각종 사고를 예방하고 작업자가 처해있는 상황을 실시간으로 인지하여 조속하고 효율적인 조치를 취할 수 있다. 이를 위한 직물형 플렉시블 플랫폼은 생체신호와 상황 정보의 획득이 작업자의 관련 업무 수행에 방해가 되지 않게 하기 위해 이너웨어 또는 아웃웨어 형태로 제작하였고, 획득된 정보들은 무선 통신을 이용하여 중앙 모니터링 시스템에 전송 가능하도록 하였다. 중앙 모니터링 시스템은 WMTS(Wireless Medical Telemetry Service)의 의료전용 무선통신을 기반으로 최소 2명에서 부터 32명까지 동시에 모니터링 할 수 있으며, 추가 확장 가능한 구조로 설계 하였다. 또한 본 논문에서는 제작된 WMTS 통신 모듈의 성능을 검증하기 위하여 거리에 따른 패킷 수신율을 비교하여 분석하였다.

• 한국습지학회지
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• 제22권4호
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• pp.312-320
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• 2020

도시 환경문제 및 개발사업 환경영향 저감을 위하여 자연적 물 순환 기능을 가진 다양한 LID가 적용되고 있다. 그러나 LID 시설의 과도한 침투와 증발산은 LID 내부 토양을 건조화시켜 식물과 미생물 활동성을 떨어뜨리고 환경저감 능력을 감소시킨다. 본 연구는 LID 시설의 관리 방안을 도출하기 위하여 복합적인 센서를 적용한 실시간 측정 시스템을 개발하고자 하였다. 측정 가능한 센서와 사물인터넷(IoT) 적용 실험은 아크릴 상자에 형상화한 인공습지에서 수행되었다. 적용되는 센서는 분산형으로 설치되는 LID를 고려하여 저비용으로 구축하고자 하였으며 비교적 저렴하면서 상용화되어있는 아두이노와 라즈베리 파이를 기반으로 하였다. 그리고 LID 시설의 현재 상태와 유지관리 및 이상기후 시 영향을 분석하기 위해 복합적인 센서 측정 개발에 목표를 두었다. 센서는 풍향·풍속, 강우량, 이산화탄소, 미세먼지, 온도·습도, 산성도, 위치 정보 등을 실시간으로 측정하도록 하였다. 또한 측정된 데이터의 수집, 전송 및 결과 확인을 위하여 데이터 수집 장치, 저장 서버 프로그램 및 PC와 모바일 활용 결과 확인 프로그램을 개발하였다. 각 센서를 통해 얻은 측정값들은 Wifi 모듈을 통해 관리 서버로 전달되고 실시간으로 데이터베이스 서버에 저장된다. 본 연구에서 수행한 4개월간의 측정 결과를 분석한 결과 LID 시설에 ICT 기술 적용의 안정성과 적용 가능성을 확인하였다. 실시간으로 측정된 값은 LID 시설의 기능 평가 및 유지관리 방안 도출을 위한 빅데이터 활용이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.201-208
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• 2017

최근, 전 세계적으로 신 재생에너지에 대한 관심이 증가됨에 따라 친환경적이고 무한한 태양에너지를 이용하는 태양광 발전의 설치가 매년 급증하고 있다. 그러나, 태양광발전시스템은 일반적으로 태양광 전지에서 발생한 에너지로부터 전력변환장치(DC/AC)를 거쳐 계통연계 지점까지 약 25[%]의 전력손실을 발생시키고 있다. 이 전력손실 가운데, 일부 태양광 모듈에 음영이나 환경변화(일사량, 온도, 습도 등)로 인해 스트링의 출력 전압이 인버터의 동작전압보다 낮아지면 해당 스트링이 동작하지 않아 전체의 발전효율이 감소하거나, 최악의 경우 인버터가 탈락되어 계통의 출력 전력이 저하되는 등의 손실이 큰 부분을 차지하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 상기의 문제점을 개선하기 위하여, 각각의 스트링별로 DC/DC 전압 레귤레이터를 도입하여 환경변화에 따른 전압 저하로 발생하는 스트링의 탈락을 방지하는 제어방식을 제시하였고, 기존 인버터의 MPPT(P&O) 제어와 정전압 제어기능을 전압 레귤레이터에서 수행하는 방식을 채택하였다. 또한, 제안한 알고리즘을 바탕으로 2kW급의 전압 레귤레이터를 구현하여 기존의 운용방식과 비교, 분석한 결과, 환경변화에 따른 다양한 시나리오에서 제안한 운용방식의 운용효율이 크게 향상됨을 확인하였다.