• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.128-133
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• 2008

이 논문은 반구형 수조에 설치되어 있는 침전극과 구형전극에 표준뇌임펄스전압을 인가하였을 때 나타나는 수중 방전현상과 절연파괴특성을 나타낸다. 이 논문의 목적은 뇌서지에 대한 과도접지임피던스와 관련된 기본적인 특성을 파악하는데 있다. 인가전압의 극성과 물의 저항률에 따른 방전광을 촬영하였고 절연파괴전압의 의존성을 측정하였다. 침전극과 구형전극의 끝단에서 스트리머코로나가 발생하였고 접지된 수조를 향하여 단계적으로 진전하였다. 저항률에 따른 절연파괴전압은 V자 형태를 나타내며, 구형전극의 절연파괴전압-시간곡선이침전극보다 높게 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.495-495
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• 2013

액체 내에 적용 가능한 바이오 플라즈마 소스를 제작하기 위해 텅스텐과 주사 바늘, 카테터 등의 여러 재료를 사용하여 시도를 해보았고 액체에서 방전이 일어날 수 있는 구조를 연구하였다. 전극 위에 절연체를 씌우고 그 위에 전극을 고정시켜 전압을 인가하여 전극 간에 표면방전을 통해서 플라즈마를 생성하는 방식을 사용하였다. 실험 장비는 AC 전압을 사용하였으며(12 kV, 22 kHz) 방전 전압과 방전 전류를 고전압 프로브(Tektronix P6015A)와 전류 프로브(P6021)를 사용하여 측정하였다. 모노크로미터를 이용하여 바이오 플라즈마 소스가 액체 속(수돗물, 증류수, 생리식염수)에서 방전 될 때 에미션 스펙트럼을 분석하여 산화질소(nitric oxide; NO), 과산화수소(hydrogen peroxide; H2O2), hydroxyl radical이 발생함을 확인하였다. 인체 내에서는 온도가 중요한 요소이기 때문에 액체에서 방전할 때 $40^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 이용이 가능하도록 연구하였다. 특히, 우리는 여러 종류의 액체(수돗물, 증류수, 생리식염수)에서의 방전 특성의 광학적 전기적 연구를 하였다.

• 한국조명전기설비학회지:조명전기설비
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• 제10권5호
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• pp.66-74
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• 1996

본 연구는 자계내에서 직류 차단설비의 아크소호 현상을 규명하기 위하여 침대 평판 전극에 부극성 직류 고전압 인가시 아크전압 및 전류 그리고 이들 파형특성을 자계세기의 변화에 따라 연구 검토하였다. 본 연구에서 얻은 중요한 결론은 다음과 같다. 자계가 인가되지 않았을 때는 아크동특성이 나타나지 않고 아크전압의 감소와 아트전류의 증가가 순간적으로 이루어진 후, 일정하게 유지되었을 뿐만아니라 전류 파형으로부터 아크방전이 연속적으로 발생됨을 알수 있었다. 자계가 인가되면 아크동특성이 나타난후, 서서히 아크전압이 감소되고 증가되고 아크전류는 감소되었다. 그리고 전류파형으로부터 아크방전은 단속적으로 됨에 따라 전류영점이 나타남을 알 수 있었고, 전류영점이 나타나는 주기와 아크방전의 단속 주기가 일치하였으며 자계가 증가될수록 주기도 증가되었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.40-42
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• 2002

본 논문은 AC PDP의 유지방전 구간에서 전하 제어를 통하여 저전압 구동과 고발광효율을 구현하기위한 새로운 구동 방식을 소개하고, 이 구동방식에 대한 실험결과 및 특성을 소개한다. 이 방식은 패널에 전원을 직접 인가하는 대신 외부 저장 커패시터에 연결하며 여기에 충전된 전압을 LC 공진을 통하여 중간 저장 커패시터를 충전하고 이 중간커패시터에 충전된 제한된 전하로 패널을 간접적으로 구동하는 방식으로, 기존의 방법보다 패널을 방전시키기 위한 전원의 공급 전압을 절반으로 낮출 수 있으며, 패널에 방전 시 공급되는 전력을 제한함으로서 발광효율을 개선할 수 있다. 전하 제어 구동 방식을 4인치 패널에 적용하여 실험한 결과 107V의 낮은 전압의 전원으로 안정된 방전을 유지할 수 있었으며, 1.28 lm/W의 높은 발광효율을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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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.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.32-39
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• 2010

오늘날 화석연료의 다량 사용에 의한 환경오염이 지구온난화를 가속시키고 기상이변을 일으키며 지구생태계에 심각한 영향을 미치고 있다. 수소는 이러한 환경문제를 근본적으로 해결해 줄 지속 가능한 그린에너지로 생각되고 있다. 본 연구는 결합구조가 다른 메탄올 및 에탄올의 개질을 통한 수소발생을 위해 실린더형 배리어 방전형의 반응기를 제작하였다. 반응기에 인가되는 고전압의 크기, 메탄올 및 에탄올 농도 및 캐리어 가스(N2) 유량 등의 변화에 따른 반응기의 방전특성과 수소발생 특성을 측정하고 화학구조에 따른 수소발생 영향을 분석하였다. 수소발생은 인가전압의 증가에 따라 선형적으로 증가하였고 메탄올의 경우가 많았다. 이는 메탄올과 에탄올의 결합구조와 관련이 있는 것으로 생각된다. 수소발생 에너지효율은 에탄올의 경우 인가전압이 증가하여 방전전력이 증가할수록 전체적으로 감소하지만 메탄올의 경우 전압 22[kV](peak-to-peak)를 인가한 경우 가장 에너지 효율이 높게 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.234-234
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• 2012

Saddle field ion source는 구조가 간단하고 영구자석을 사용하지 않아 소형화에 유리하고 구조가 간단한 DC 파워서플라이를 이용하기 때문에 장치 가격이 저렴하여 다양한 분야에서 응용되고 있으며 특히 이온빔 밀링 분야에 많이 사용된다. 초기 saddle field ion source 는 대칭형의 구형이었으나 지속적인 연구 개발로 와이어형, 원판형, 원통형 등 다양한 형태의 saddle field ion source가 개발되었다. 본 연구에서는 비교적 제작이 용이하고, 구조적으로 외부간섭에 대하여 덜 민감한 원통형 saddle field ion source를 제작하였다. 초기 saddle field ion source는 이온원 내부에 saddle field를 형성하기 위하여 대칭 구조를 가지 형태로 제작되었으나, 비대칭 구조에서도 saddle field가 형성될 수 있고 비대칭 구조를 채택할 경우 한쪽으로 더 많은 이온빔을 인출할 수 있기 때문에 실제 응용면에서는 비대칭 구조가 더 유리하다. 따라서 본 연구에서는 원통형 비대칭 saddle field ion source를 제작하였으며, 제작된 이온소스는 높이가 62 mm 지름이 55 mm의 소형 이온소스였다. 제작된 원통형 saddle field ion source는 진공도와 가속전압에 따라 방전 모드 변화하였다. Saddle field ion source는 전극과 extractor의 구조에 따라 조금씩 다르지만 대체로 5x10-5 Torr ~ 5x10-4 Torr 영역에서 안정적으로 작동하였다. 이온소스 내부의 압력이 높을 경우 수십 mA 의 방전 전류가 흐르는 고전류 방전 모드로 작동하였으며 압력이 낮을 경우에는 동일한 전압에서 수 mA 의 방전 전류만 흐르는 저전류 방전 모드로 작동하였다. 압력이 더 높아질 경우 아크 방전이 발생하여 이온소스의 작동이 불안정하여 연속적인 작동이 어려웠다. 고전류 방전 모드에서는 이온빔 전류가 Child-Langmuir 방정식에 따라 Vi3/2에 비례하여 증가하는 경향을 보여주었으며 저전류 방전 모드에서는 Vi에 선형적으로 증가하였다. 가속 전압이 동일한 경우 고전류 방전 모드가 저전류 방전 모드에 비하여 더 많은 이온빔 인출이 가능하지만, 고전류 방전 모드의 경우 이온의 방출 각도가 매우 넓은 반면 저전류 방전 모드에서는 이온빔의 퍼짐이 현저히 줄어듦을 관찰할 수 있었다. 원통형 saddle field ion source는 내부 구조가 간단하기 때문에 내부 전극의 구조 변화에 따라 방전 특성 및 이온빔 인출 특성이 심하게 변동하였다. Saddle field ion source에서는 Anode에 인가되는 방전 전압이 가속 전압과 같은 역할을 하는데 가속 전압은 2~10 kV 사이에서 인가가 가능하였다. 일반적으로 동일한 방전 모드에서 진공도가 높아질수록 방전 전류의 양과 인출되는 이온의 양이 증가하는 것이 관찰되었다. 제작된 이온소스는 최적 조건에서 5 mm 인출구를 통하여 0.7 mA의 이온빔 인출이 가능하였으며, 9 mm 인출구를 사용한 경우 1 mA까지 이온빔 인출이 가능하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 Techno-Fair 및 합동춘계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.125-126
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• 2008

본 연구에서는 챔버 내에 압력 $1{\sim}7$[atm]의 Dry-Air를 주입한 후, AC전압을 인가하여, 전극의 모양에 따라 불평등 전계/준평등 전계를 형성하였을 시, 전극 사이에 넣은 고체절연물의 두께에 따른 연면방전 특성을 실험을 통하여 측정 비교한 것이다. 고체절연물로는 열경화성 플라스틱을 사용하였다. 챔버 내 Dry-Air의 주입압력이 높일수록 연면 절연파괴 전압이 높았고, 준평등 전계에서보다 불평등 전계 인가시 더 높은 절연파괴 저압을 얻을 수 있었다. 또한 고체절연물의 두께가 두꺼울수록 고체의 절연파괴 전압이 높았으며, 고체절연물의 두께가 2[mm]일 경우, Dry-Air의 연면방전 특성이 $SF_6$보다 평균적으로 $12{\sim}51$[%] 낮고, 3[mm]의 경우도 Dry-Air의 연면방전 특성이 $14{\sim}45$[%] 가량 낮았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.385-385
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• 2013

음극 아크로 증착한 TiAlN 박막의 표면형상과 물리적 특성을 관찰하였다. 음극 아크로 박막을 코팅할 경우, 거대 입자가 박막 표면에 존재하여 박막의 품질을 저하시킨다. 본 연구에서는 거대입자의 생성을 막기 위한 기판 청정공정을 도출하였다. 먼저 글로우 방전을 이용하여 기판을 청정한 후 $N_2$ 가스를 주입하여 TiAlN 박막을 코팅하였다. 글로우 방전의 경우 Ar 가스주입 후 공정압력은 $1.9{\sim}2.1{\times}10^{-2}$ Torr, 전압 -800 V에서 30분 동안 청정을 실시하였다. 다른 청정 방법으로는 Ar과 $N_2$ 가스를 동시에 주입하여 아크를 발생시키고 시편에 전압을 -400 V 인가하여 청정을 실시한 후 인가전압만을 -100 V로 낮추어 TiAlN을 코팅하였다. 글로우 방전 청정과 Ar과 $N_2$의 혼합가스로 아크를 발생시켜 청정을 실시한 후 코팅된 시편의 박막 표면형상과 물리적 특성을 비교해 본 결과, 앞서 서술한 두 종류의 청정공정 모두 거대입자의 수가 주목할 만하게 줄어들었다. 글로우 방전과 Ar과 $N_2$의 혼합가스로 발생시킨 아크로 청정을 실시하고 코팅한 TiAlN 박막은 거대입자의 제거와 함께 박막의 경도가 최대 47 GPa까지 향상되는 경향을 보였다.