• 조명전기설비학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.32-37
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• 1999

본 연구에서는 연소공정에서 발생하는 NOx를 제거하기 위해 연면방전과 AC Corona 방전을 중첩해서 특수설계 제작된 중첩방전 반응기의 방전분해 특성을 연구하였다. 실험은 SPCP, Corona Discharge 및 중첩방전에 대한 NOx의 분해율을 비교 측정하였다. 실험변수는 방전형태, 가스의 농도, 방전주파수, 가스의 유량 등에 대하여 측정하였다. 실험결과 중첩방전에 의한 NOx의 분해율은 SPCP방전고 Corona방전에 의한 분해율보다 10∼15[%] 증가하였고 소모전력도 10[%] 정도 작게 소모되었다. 중첩방전시 상부전극의 주파수의 영향은 주파수가 작을수록 NOx의 분해율이 높았고 하부전극의 SPCP만의 방전시에는 주파수가 높을수록 NOx의 분해율이 증가하였다. 방전형태에 대한 NOx의 최대분해율은 SPCP일 때 방전전력 18[W]에서 80[%] 이었고 AC코로나 방전일 때 방전전력 805[W]에서 10[%] 이었으나 중첩방전의 경우는 14[W]에서 90[%]로 중첩방전의 효과는 10[%]이상 증가하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1626-1628
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• 2001

본 연구는 AC 전원을 인가하여 좁은 전 극간격에서 고수율을 얻을 수 있는 연면방전방식 (Surface Discharge type)과 DC 전원을 인가하여 넓은 전극간격에서 저수율을 가지는 DC방전방식(DC Discharge type)을 중첩방전 할 수 있도록 중첩방전관을 설계 제작하여 각각 독립적인 방전방식을 적용하였을 때의 방전전압, 방전전류, 방전전력 및 오존생성농도를 실험적으로 조사하고, 두 방전방식을 동일공간에 중첩방전하여, 위 실험을 반복하고 중첩방전이 동일방전공간에 투입에너지 밀도를 높임으로써 방전특성 및 오존생성 특성을 비교 분석하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2112-2114
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• 2005

본 논문에서는 전기적인 도전율이 다른 도전성수용액에 침적된 고분자 표면의 연면방전 현상에 대해 연구하였다. 실험용 고분자로는 몰드변압기의 주재로 사용되는 필라충진 에폭시 수지를 사용하였으며, 서로 다른 도전성 수용액을 분사한 후 전압을 인가하여 접지선전류, 방전개시전압 및 연면방전전압 등을 측정하였다. 실험결과, 두 전극간의 거리가 멀어질수록 방전개시전압이 상승하였으며, 도전성수용액의 도전율이 높을수록 방전개시전압이 낮아지는 것을 확인하였다. 또한, 파형분석결과 극간거리와 도전성수용액의 도전율에 상관없이 특정 주파수영역에서 고주파가 발생하는 것을 확인하였다. 이는 연면방전이 발생하였을 때 특정주파수에 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.295-295
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• 2010

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 토카막에 설치되어 있는 ICRF(Ion Cyclotron Range Frequency) 시스템을 이용한 방전세정을 2008년에 이어 2009 KSTAR 플라즈마 campaign 동안에도 시행하였다. ICRF 시스템을 이용한 방전세정인 ICWC(Ion Cyclotron Wall Cleaning)는 ITER와 DEMO 같은 초전도 자석을 이용하는 토카막에서 토카막 shot 중간에 자장을 낮추지 않고 바로 방전 세정을 할 수 있는 방법이다. 토카막에서 방전세정은 탄소나 산소 화합물과 같은 불순물을 제거하여 방사에 의한 플라즈마 냉각을 막고 토카막 초기 start-up시 진공 챔버 벽면으로부터 의도하지 않은 연료주입을 제거하는 역할을 한다. 본 연구에서는 ICWC 방전 세정 플라즈마의 밀도특성과 균일도를 간섭계와 $H_{\alpha}$ line 세기를 통해 관측하고 RGA를 통해서 C, $H_2O$, $O^2$ 불순물의 제거량을 파악하는 한편 토카막의 신뢰성 있는 start-up을 위해 요구되는 벽면에서 토카막 방전가스의 제거량을 HD양을 통해서 조사하였다. 플라즈마 선적분 밀도는 약 $1{\sim}3{\times}10^{17}#/m^2$로 측정되었는데 이는 보통 He을 이용한 방전세정 플라즈마의 밀도에 해당한다. 한편 $H_{\alpha}$ line의 세기를 통해 ICWC 방전 플라즈마의 균일도를 살펴본 결과 안테나 전류띠의 중간이 아닌 끝부분에서 $H_{\alpha}$의 세기가 큰 것으로 나타났는데 이는 ICWC 플라즈마가 Inductive 방전보다는 capacitive 방전에 의해 생성되는 것으로 추정된다. ICWC 방전에서 C, $H_2O$, $O_2$ 불순물의 제거율은 각각 약 $4.2{\times}10^{-5}\;mbar{\cdot}l/sec$, $1.4{\times}10^{-3}\;mbar{\cdot}l/sec$ 그리고 $1.72{\times}10^{-4}\;mbar{\cdot}l/sec$로 각각 나타났는데 ICWC shot이 진행될수록 이 양은 점점 줄어들었다. 대표적인 He/$H_2$, He ICWC 방전 shot인 2118, 2123 shot에서 벽면에서 $D_2$의 제거율은 각각 약 $0.12\;mbar{\cdot}l/sec$와 $3.9{\times}10^{-3}\;mbar{\cdot}l/sec$로 나타났다. 이는 수소의 첨가로 인해 HD의 형태로 $D_2$의 제거율이 증가되었기 때문이다. 한편 $H_2$의 첨가는 챔버 벽면에 흡착되는 $H_2$ 양을 또한 증가시키므로 차후에 $H_2$ 만을 제거하는 He ICWC를 수행해야 할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.82.1-82.1
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• 2013

SPOES(Self Plasma Optical Emission Spectroscopy)는 반도체 및 LCD 제조 장비의 Foreline에 장착되는 센서로써, Foreline에 흐르는 Gas를 이온화시켜 이때 발생되는 빛을 분광시켜 공정의 상태 및 장비의 상태등을 종합적으로 점검할 수 있는 센서입니다. SPOES의 최대 장점은 공정 장비에 영향을 주기 않으면서 공정을 진단할 수 있고, 장비의 메인챔버에서 플라즈마 방전이 발생하지 않는 RPS (Remote Plasma System)등에 적용이 가능하며, 설치 및 분해이동과 운용이 용이한 장점이 있습니다. 하지만, SPOES는 오염성 가스 및 물질에 의한 오염에 취약한 단점이 있습니다. 예컨대, 플라즈마 방전에 의한 부산물들이 SPOES의 내부에 있는 윈도우의 렌즈에 부착되어 감도를 저하시켜, SEOES의 수명을 단축시킵니다. 또한 오염 물질이 SPOES 내부의 방전 CHAMBER에 증착되어 플라즈마 방전 효울을 저하시켜 센서의 효율을 저하시킵니다. 예를들면, 장비의 공정 챔버에서 배출되는 탄소와 같은 비금속성 오염물질과 텅스텐과 같은 금속성 오염물질이 SPOES의 방전 CHAMBER 내벽과 윈도우에 증착되어 오염을 유발합니다. 오염이 진행된 SPOES는 방전 CHAMBER의 오염으로 CHAMBER의 유전율을 변화시켜, 플라즈마 방전 효율의 저하를 가져오고, 윈도우의 오염은 빛의 투과율을 저하시켜, OES 신호의 감도를 저하시켜, SPOES 감도를 저하시키는 요인으로 작용합니다. 이러한 문제를 해결하기위한 방법으로 능동형 오염 방지 기술을 채용 하였습니다. 능동형 오염 방지 기법은 SPEOS의 방전 챔버에서 플라즈마 방전시 발생하는 진공의 밀도차를 이용하는 기술과 방전 챔버와 연결된 BYPASS LINE에 의해 발생되는 오염물질 자체 배기 시스템, 그리고 고밀도 플라즈마 방전을 일으키는 멀티 RF 기술 및 고밀도 방전을 일으키는 챔버 구조로 구성 되어 있습니다. 능동형 오염 방지 기법으로 반도체 공정에서 6개월 이상의 LIFETIME을 확보 할 수 있고, 고밀도 플라즈마로 인한 UV~NIR 영역의 감도 향상등을 확보 할 수 있습니다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.199-199
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• 2014

좁은 관경을 갖는 상대 유전율 3 이하인 PTFE와 PE 고분자 튜브 내부에 플라즈마 방전을 일으켜 고분자 튜브 표면 그래프팅 기술을 개발 하고자 하였다. 스텐트 및 인공혈관 등에 적용이 가능한 내부지름 3 mm 이하의 원통형 고분자 생체 식립체 내부 표면을 그래프팅하는 기술이다. 좁은 고분자 튜브 내부에 생성되는 방전은 고분자의 관경에 의해 방전개시 전압이 결정되었다. 방전개시 이후 DC glow discharge 에서 나타나는 전압과 전류의 특징들이 나타났다. 전압과 전류의 파형 분석에서는 고분자 표면과 가스 간의 새로운 용량성 임피던스가 형성되는 것을 관찰하였다. 고분자 내부 표면에 플라즈마의 방전 형태는 면 방전 (surface discharge)의 형태로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권12호
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• pp.819-828
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• 2022

본 연구는 일반적인 쿼드 틸트 로터 타입의 전기 추진 수직이착륙 항공기에 대하여 배터리의 성능에 따른 기체 사이징의 민감도를 분석하였다. Uber Elevate와 NASA가 제시한 임무 요구도를 기반으로 초기 기체 사이징을 수행하였으며, 200Wh/kg~400Wh/kg의 배터리 팩 기준 비에너지와 4C~5C의 연속 방전율 범위에 대하여 항공기의 총 중량은 5,000lb~11,000lb으로 예측되었다. 기체 총 중량을 7,000lb를 가정 시 가용 출력과 가용 에너지 측면에서 각각 요구되는 배터리 사양을 도출하였으며, 배터리 비에너지와 방전율의 영향을 분석하였다. 배터리 팩 고장 및 프롭 로터 고장과 같은 조건을 고려하여 배터리 최대 방전율 또한 제시하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.296-296
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• 2010

ICRF 시스템을 이용한 방전세정인 ICWC(Ion Cyclotron Wall Cleaning)는 ITER와 DEMO 같은 초전도 자석을 이용하는 토카막에서 토카막 shot 중간에 자장을 낮추지 않고 바로 방전 세정을 할 수 있는 방법이다. 토카막에서 방전세정은 탄소나 산소 화합물과 같은 불순물을 제거하여 방사에 의한 플라즈마 냉각을 막고 토카막 초기 start-up시 진공 챔버 벽면으로부터 의도하지 않은 연료주입을 제거하는 역할을 한다. 본 연구에서는 ICWC 방전 세정 최적화를 위해 플라즈마의 불순물 제거 특성을 수소 유량의 크기와 ICRF 펄스의 duty ratio를 바꿔가면서 관찰하였다. ICRF 전력은 44.2 MHz에서 20-50 kW 가 입사되었으며 자장은 3 T에서 고정되었다. 운전압력은 $10^{-4}$ mbar 정도이다. 헬륨의 유량을 400 sccm으로 고정한 후 수소의 유량을 40 sccm에서 160 sccm까지 증가시켜가면서 제거율을 관측하였다. 그 결과 수소 유량의 증가에 따라 제거율이 증가하는 불순물과 오히려 감소하는 불순물이 있음이 관측되었다. 제거율이 증가되는 불순물 group은 charge-to-mass ratio가 26, 28, 40, 44이고 감소하는 불순물 group은 18, 20, 32 이다. 펄스의 duty ratio를 1/9(on/off) 초에서 5/5(on/off) 초로 증가시킴에 따라 제거율이 증가하는 불순물과 감소하는 불순물이 또한 나타났는데 수소 유량 실험과 그 group에 차이가 없었다. 이러한 실험결과는 수소 유량의 증가나 펄스 길이의 증가에 따라 가스의 종류에 관계없이 모두 증가하거나 감소할 것이라는 예측과는 다른 결과로서 이것에 대한 명료한 해석이 필요하다. 왜냐하면 위와 같은 운전조건에서 효율적인 불순물 제거를 위해서는 불순물 제거 운전 방법이 불순물의 종류에 따라 모두 달라져야 하기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 특성을 불순물의 dissociation 에너지 관점에서 해석을 시도하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.457-457
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• 2014

오존발생방법은 다양한 방식으로 구현이 가능하나 대용량 장치를 만들기 위해서는 DBD (Dielectric barrier discharge) 구조의 형태의 가지고 있다. 이러한, DBD는 반도체의 MOS (Metal On Semiconductor)의 반대 구조를 가진 SOM (Semiconductor On Metal)의 형태를 가지고 있으며 대부분이 Oxidation 산화물을 가지고 구현한다. 오존발생기는 반도체 공정, 환경 및 정화 등 다양한 분야에 사용이 되고 있는 상황으로 성능개선을 위한 연구가 필요한 상황이다. 대표적으로 사용되는 물질인 $SiO_2$를 가지고 있는 상황이며 Silicon은 에너지 Bandgap이 1.1 eV로 금속위에 증착되어 통상적으로 사용되는 문턱전압은 0.7 V에 해당이 된다. 현재 점차적으로 연구가 진행되고 있는 $Al_2O_3$는 8.8 eV의 bandgap을 가지고 있으며 유전 상수가 9로 $SiO_2$인 3.9보다 높은 유전률 특징을 가지고 있다. 따라서, 본 연구는 오존 발생장치에 사용되는 방전관을 기존의 $SiO_2$에서 $Al_2O_3$ 방식으로 대체하므로써 실제적인 유전율의 값의 차이와 오존 발생시 오존변화율 증대에 관하여 연구하였다. $SiO_2$ 방전관은 Fe 메탈위에 약 3 mm정도의 두께를 binding시켜 N4L사의 PSM1700 모델 LCR meter를 사용하여 1.3 kHz시 7.2 pF의 유전율 확인 할 수 있으며 동일한 조건의 금속 메탈위에 $Al_2O_3$를 binding 시켜 측정한 결과 1.07 kHz시 10.7 pF의 유전율을 가지게 되어 40% 이상 높은 유전율을 가지게 되는 것을 확인 할 수 있다. 오존발생을 위하여 가변 주파수형 트랜스 드라이버를 통한 공진 주파수를 생성하여 방전 증폭을 위한 Amplifier를 통하여 변환률을 높이는 방식을 적용하여 MIDAC사의 I1801모델 적외선 분광기(FT-IR)를 통한 오존발생량을 측정하여 기존의 $SiO_2$의 방전관은 시간당 54 g의 오존 발생률 가지게 된다. $Al_2O_3$는 시간당 70 g 정도의 오존 발생률 가지므로 기존의 $SiO_2$ 보다 발생률 높은 것을 확인 할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.331.1-331.1
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• 2016

내부지름이 2.0 mm 이하인 PTFE와 PE 튜브에 진공장치를 이용하여 튜브 내부의 압력을 감압하여 진공상태를 형성하였다. 진공기밀 후에 반응성 가스를 인입하여 튜브 외부에 장착된 전극을 통하여 고전압의 AC 전압을 인가하여 튜브 내부에 선택적으로 유전체 장벽 방전을 유도하였다. 본 연구에서는 유전율이 3.0 이하로 낮은 PTFE와 PE 튜브에 유전체 장벽방전이 유도될 때 나타나는 전압과 전류의 파형을 분석하여 방전의 개시와 방전의 형태를 조사하였다. 주파수 40 kHz인 AC 전원(PEII, Advanced Energy)과 Loadmatch 모듈을 이용하여 4 kV 이하의 전압을 인가하여 플라즈마 방전 유도하였다. 튜브에 인가고전압 프로브와 전류 프로브를 이용하여 오실로스코프를 I-V 분석을 실시하였고, 실험 결과 대기압 방전에서 유도되는 유전체 장벽방전의 I-V 특성과 달리 방전의 형태가 유전체장벽방전과 글로우방전이 혼합된 형태로 나타났다. 또한 유전체 장벽방전을 통해 튜브 내부에 형성되는 플라즈마에 대한 분석으로 OES 광분석을 실시하여, 방전 시간과 전압 변화에 따른 고분자 표면으로부터 방출되는 활성종에 대한 분석을 실시하였다.