• 대한환경공학회지
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• 제29권1호
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• pp.40-46
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• 2007

펄스 코로나 방전에 의한 페놀 수용액 처리 특성에 관해 실험실 규모 실험을 수행하였으며 페놀 전환에 미치는 인가전압, 유입 산소, 전극 구조의 영향을 관찰하였다. 액체상 내에서 일어나는 방전은 전류 흐름으로부터 용액으로의 열전달에 의해 용액의 온도를 상승시키고 페놀을 분해하여 각종 유기산을 생성시킴으로써 pH를 감소시키며, 하전입자의 생성과 유기산 생성으로 인해 용액의 전도도 값을 증가시키는 것으로 나타났다. 외부로부터 공급되는 산소는 용액 내에서 오존 생성과 용해를 통해 OH 라디칼을 생성시킴으로써 페놀의 분해속도를 증가시키는 것으로 나타났다. 방전이 액체상 및 기체상에서 동시에 발생하는 series type의 전극 구조를 사용하면 기체상에서 높은 농도의 오존을 생성시킬 수 있으므로 액체상에서만 방전이 발생하는 reference type의 전극 구조에서보다 높은 페놀 분해 속도와 TOC 제거 효율을 얻을 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.301-311
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• 2012

결정질 태양전지 등의 도핑 공정에 적용하기 위한 플라즈마 제트 장치의 기초 방전 특성을 조사한다. 대기압에서의 아르곤 플라즈마 제트와 대기 압력변화에 대한 대기 플라즈마 제트, 그리고 아르곤 분위기 압력 변화에 대한 플라즈마 제트의 전류-전압은 전형적인 정상 글로우 방전의 특성을 갖는다. 대기압 플라즈마 제트의 방전 전압은 약 2.5 kV의 높은 전압이 요구되며, 대기 및 아르곤 플라즈마 제트는 200 Torr 이하의 낮은 압력에 대한 방전 전압은 약 1 kV가 된다. 도핑용 실리콘 웨이퍼에 조사되는 단일 채널 플라즈마 제트의 전류는 인가전압의 조정에 의하여 수 10~50 mA의 고 전류를 용이하게 얻는다. 플라즈마 제트를 웨이퍼에 조사하는 경우에 웨이퍼의 온도 상승은 정상상태에서 약 $200^{\circ}C$가 된다. 실리콘 웨이퍼에 도핑 용재인 액상의 인산을 도포하여 플라즈마를 조사한 결과 얻어진 인 원자의 도핑 분포는 플라즈마 제트 도핑의 가능성을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.300-300
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• 2012

본 연구에서는 음극 아크 방전을 이용하여 빗각 증착으로 단층 또는 다층 구조를 갖는 TiN 코팅층을 제작하여 미세구조 변화가 코팅층 물성에 미치는 영향을 확인하였다. TiN 박막은 아크 소스에 장착된 99.5%의 Ti 타겟을 사용하여 아르곤과 질소 가스의 혼합가스 분위기에서 기판으로 사용된 스테인레스 강판 위에 코팅하였다. 기판과 타겟 간의 거리는 30 cm이며, 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척을 실시한 후 진공챔버에 장착하고 ${\sim}10^{-6}$Torr가지 진공배기를 실시하였다. 진공챔버가 기본 압력까지 배기되면 아르곤 가스를 주입하고 아크 소스에 약 70A의 전류를 인가하여 아크를 발생시키고 기판 홀더에 약 -400 V의 직류전압을 인가하여 약 5분간 청정을 실시 하였다. 기판의 청정이 끝나면 기판에 인가된 전압을 차단하고 질소 가스를 진공챔버에 주입하여 TiN을 코팅하였다. 빗각 증착을 위한 기판의 회전각은 $45^{\circ}$와 $-45^{\circ}$이며, TiN 박막의 총 두께는 약 $3{\mu}m$로 동일하게 유지하였다. 빗각 증착으로 TiN을 코팅하면 기울어진 주상정 구조를 갖는 박막이 제조되는 것을 확인할 수 있었다. 빗각 증착을 실시하는 중에 기판 홀더에 약 -100 V의 전압을 인가하면 빗각 효과가 사라지며 기판에 수직한 주상정이 성장한다는 사실을 확인하였다. $45^{\circ}$의 빗각으로 코팅한 단층 TiN 박막은 $0^{\circ}$로 코팅한 박막보다 경도가 감소하는 경향을 보였으나 $45^{\circ}$와 $-45^{\circ}$로 번갈아 코팅한 다층 TiN 박막은 zigzag 구조가 관찰되었으며 $0^{\circ}$로 코팅한 단층 TiN 박막보다 경도가 증가하는 경향을 보였다. 빗각으로 zigzag 구조의 다층 TiN 박막을 코팅하는 공정에서 최상층이 코팅될 때 기판 홀더에 전압을 인가해서 기판에 수직한 코팅층을 형성하면 가장 높은 경도 증가를 보였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 이용하여 다양한 형태의 박막 구조 제어가 가능하고 이러한 미세구조 제어를 통해서 박막의 물성도 제어가 가능할 것으로 판단된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.44-50
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• 2005

본 논문에서는 산화아연(이하 ZnO) 피뢰기 열화진행의 한 요인으로 예측되는 전극과 ZnO소자 사이에서 발생하는 방전광 현상에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 $8/20[{\mu}s]$, 최대 10[kA]의 뇌임펄스전류를 발생시키는 뇌임펄스전류 발생장치를 설계${\cdot} $제작하였다. 실험결과, 상${\cdot}$하부의 전극 부근에서 발생하는 방전광의 형상은 인가되는 뇌임펄스의 극성에 따라 다르게 나타났으며 상대적으로 (-)극의 전극부근에서 방전광이 더 강하고 활발하게 발생하는 것으로 관찰되었다. 또한 전극의 면적에 따른 방전광의 세기는 전극의 면적이 증가할수록 감소하는 것으로 관측되었다. 동시에 전극과 소자의 접촉상태도 방전광의 발생과 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 확인되었다. 따라서 배전급 ZnO피뢰기의 기존 전극구조는 보완이 필요하며 ZnO피뢰기 제품의 성능향상 및 지속적인 성능유지를 위해서는 환형구조 대신 내부면적이 있는 원판구조로 교체하는 것이 바람직하다고 판단된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.139-139
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• 2018

최근 자동차 산업을 중심으로 한 수송용 기기의 경량화 추세에 따라 대표적인 경량금속 소재인 알루미늄 합금에 대한 수요가 증가하고 있으며 이에 따라 알루미늄 합금 표면에 다양한 특성을 부여할 수 있는 표면개질 기술에 대한 필요성이 부각되고 있다. 알루미늄 합금의 대표적인 표면처리기술인 아노다이징과 유사한 원리로 표면에 세라믹 코팅층을 형성할 수 있는 기술인 플라즈마 전해 산화(Plasma electrolytic oxidation, PEO)가 주목을 받고 있다. PEO 코팅법은 전해액 내에 소재를 침지시키고 400 ~ 600V에 이르는 고전압을 인가시켜 마이크로 방전을 유도하여 표면에 치밀한 세라믹 층을 형성시키는 기술이다. 본 연구에서는 PEO법으로 표면 개질된 Al 합금 표면의 표면 조직 특성과 전기화학 특성을 평가하고, 코팅층 특성에 미치는 공정 변수의 영향을 분석하고자 하였다. PEO 처리를 위해 사용된 소재는 상용 Al 합금 판재(Al 5083-O)로서 $2cm{\times}2cm$로 절단하여, 에머리페이퍼로 1000번까지 연마하여 사용하였다. 시험을 위한 PEO 처리 시스템은 전해액 수조, 일정 온도 유지를 위한 열교환기와 칠러, 전원 발생을 위한 전원공급기(power supply)로 구성되었다. 전해액은 약 알칼리 수용액을 이용하였으며, 전원 공급기를 통해 시험편에 펄스 전류를 인가하였다. PEO 처리 후 시편에 대하여 SEM, EDS, XRD 등을 이용한 표면 특성 평가를 실시하였다. 또한 코팅층의 전기화학적 부식 특성 평가를 위해 해수용액에서 동전위분극실험을 실시하였다. 시험 결과, Al 합금의 PEO 처리 시 내식성은 개선되는 것으로 확인되었으며, 공정변수는 표면의 미세조직 및 전기화학적 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.99-99
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• 2010

최근 집속이온빔을 이용한 미세회로 교정, MEMS 공정 및 이온 도핑 등에 대한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다. 기존에 널리 사용되었던 액체 금속 이온 소스의 경우 비교적 큰 angular divergence 및 Ga 이온 소스에 의한 오염이 문제시 되고 있어 이를 대체할 수 있는 가스 이온 소스에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서 사용된 가스 이온 소스는 2 turn 안테나(1/4 inch Cu tube)가 감긴 반경 4 cm 석영관 내부에 Ar 가스를 주입 후 RF(13.56MHz)-ICP 타입 방전을 이용하였다. 운전 압력은 $10^{-5}\;Torr$ 범위이며 인가된 RF 전력은 최대 150 W이다. 석영관 내 발생된 플라즈마로부터 Ar 이온을 인출하기 위해 2단 인출 전극 구조가 사용되었으며 상단 전극에 고전압이 인가되고 하단 전극이 접지되는 형태이다. 2단 인출 전극의 최대 인출 전압은 10 kV, 상단 및 하단 전극의 구멍 크기는 각각 0.3 mm, 2 mm이다. 이온빔의 퍼짐을 최소화하기 위해 전극 간 공간 내 이온 거동 전산모사를 통해 전극 구조를 설계하였으며 이를 통해 최대 $30\;mA/cm^2$의 이온 전류 밀도 값을 얻을 수 있었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.107-113
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• 2008

본 실험은 구동 온도와 방전관의 길이에 따라 변화하는 ICP 광원의 전기 광학적 특성에 대해서 알아보았다. 광원의 전기 광학적 특성이 정상상태에 놓이는 구동 조건을 확인하기 위하여 시간에 따른 전력 소모와 광속의 변화를 측정하였다. 전력소모와 광속의 시간에 따른 변화를 측정한 결과를 통해서 볼 때 최초구동에서 70분이 경과한 이후부터 전력소모는 초기값에 대해 1.45[%], 광속은 0.36[%]의 안정성을 나타냈다. 항온챔버 내에서 온도를 5구간으로 나뉘어 변화하면서 구동 온도에 따른 ICP 광원의 광학적 특성을 알아보았다. 휘도는 온도의 상승과 비례적으로 증가하였으나 $46.7[^{\circ}C]$ 이상에서는 오히려 감소하는 결과를 얻을 수 있었다. 파센법칙과 함께 보일-샤를의 법칙을 통해 0.02[Torr]의 압력이 변화함에 따라 더 높은 방전전압이 요구되지만 충분한 전압이 안정기에서 공급되지 못하기 때문이라 판단된다. 이와 더불어 방전관 길이에 따라 광원에 인가되는 전력과 전류을 측정하였다.

• 한국진공학회지
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• 제15권3호
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• pp.266-272
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• 2006

외부전극 형광램프의 구동에서 과도한 전력을 인가하면, 외부전극 부분의 유리관 표면에 작은 원형의 구멍(핀홀)이 발생하여 램프가 파손된다. 핀홀은 외부전극과 유리관을 유전층으로 하는 캐패시터의 절연파괴이며, 이러한 절연파괴력은 인가되는 전력에 비례한다. 유전상수가 K인 램프에 흐르는 전류가 작을 때, 핀홀이 발생하는 유리관의 절연파괴 전기장의 세기는 약 3K kV/mm,이다. 이러한 절연파괴 전기장의 세기는 램프에 흐르는 전류가 커질수록 작아진다.

• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.112-118
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• 2001

본 논문에서는 축 방향으로 자화된 용량결합형 13.65 MHz/40 KHz RF 방전에서 Langmuir Probe, Emissive Probe를 통해 이온 전류 밀도, 전자 온도, 플라즈마 전위의 자장 의존성 및 자기 바이어스 전위를 조사하였다. 자장을 인가함으로서 실험변수 범위 내에서 최대 3배의 이온 전류밀도증가를 얻었고 점화가능한 기체 압력의 최저값을 줄일 수 있었다. 플라즈마가 자화된 경우 공간 전위는 평균적으로 감소하였고 RF 전압의 한주기 동안 시 변동폭이 크게 증가하였다. 플라즈마 전위의 자장 의존성은 Particle-in-Cell Simulation을 수행하여 실험 결과와 비교하였다. 대표적 실험 조건에서 전자 온도는 자장에 따라 약 4 eV에서 5 eV로 약간 증가하는 경향을 보였으나 방전 주파수를 40 KHz로 줄인 경우 1.8 eV에서 0.8 eV로 감소하였다. 실험 장치의 응용 예로서 플루오로 카본 가스에 의한 식각실험이 수행되었다. 자화 플라즈마의 산화막 식각속도 증가를 확인함으로서 축방향 자장이 실제 공정에 긍정정인 영향을 미침을 확인 할 수 있었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.58-59
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• 2014

본 논문에서는 비례-적분(PI) 제어의 상태관측기를 구성하여 리튬폴리머 배터리의 충전량(SOC)을 추정하는 기법에 대해 설계한 뒤 실험을 통하여 검증하였다. 리튬폴리머 배터리는 1차 R-C 등가모델로 단순화하여 표현하였고, PI상태관측기를 Matlab/Simulink에서 설계하였다. 상온($25^{\circ}C$)에서 양방향 DC-DC 컨버터를 이용하여 리튬폴리머 배터리에 FTP-72 충 방전 사이클의 전류패턴을 인가한 뒤 SOC 추정기법을 검증하였다. PI상태관측기는 임의의 초기 SOC 상태에서도 오차율 2%이내로 SOC를 추정하여 모델링 에러나 외란에도 강인한 특성이 있는 것을 확인하였다.