• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.44-52
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• 2017

본 논문에서는 전자전장비에 사용할 수 있는 주파수 분석의 정확도가 높으면서 소형화된 디지털주파수판별기 설계방안을 제안하였다. 전자전 장비는 레이더 신호로부터 주파수, 펄스폭, 펄스도착시간, 신호세기, 도달 방위각, 펄스 내 신호변조 등의 정보를 분석할 수 있어야 한다. 전자전장비는 레이더의 매우 좁은 펄스(100ns 이하) 신호를 분석 할 수 있어야 한다. 따라서 전자전장비는 특별한 형태의 수신기 구조가 필요하며, 주파수 측정을 위하여 순시주파수측정방식 구조의 설계가 일반적으로 사용된다. 이 중 대표적으로 사용되는 방식이 디지털주파수판별기다. 기존 디지털주파수판별기는 회로 소자가 개별부품으로 구성되어 부피와 중량이 크며, 고가인 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 기존의 디지털주파수판별기는 4개의 지연선($1{\lambda}$, $4{\lambda}$, $16{\lambda}$, $64{\lambda}$)을 사용하는 반면, 제안한 디지털주파수판별기는 3개의 지연선($1{\lambda}$, $4{\lambda}$, $16{\lambda}$)을 사용하였으며, 국내에서도 비약적인 발전을 하고 있는 마이크로 집적회로 기법으로 설계하였다. 주파수 정확도를 향상하기 위한 방법으로 신호세기 검출과 온도보정을 실시하였다. 제안한 디지털주파수판별기는 실험결과 1.5MHz 이하의 높은 주파수정확도를 가지는 것을 확인하였다. 이것은 국외 도입되는 디지털주파수판별기보다 우수한 성능을 가진다고 볼 수 있다.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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• pp.311-352
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• 1996

Peltier 효과를 이용한 열전소자는 열응담 감도가 좋고 선택적 냉각이 가능하며 무소음, 무진동 및 소형화의 장점으로 각종 전자부품의 국부냉각소자로 응용되고 있다. 또한 최근 냉매의 사용없이 냉각이 가능한 열전재료를 이용한 자동차나 가정용 에어컨 및 냉장고 등의 각종 냉방시스템의 개발도 크게 주목을 받고 있다. 기존의 Bi2Te3계 단결정 열전재료는 성능지수는 우수하나, 기계적 취약성에 기인하여 소자가공시 수율 저하가 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근 단결정에 비해 기계적 강도가 우수한 다결정 열전재료의 제조공정에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 그 일환으로 기계적 합금화법을 이용한 열전재료의 제조공정이 연구되고 있다. 원료금속이 고 에너지 볼-밀 내에서의 연쇄적인 파괴와 압접에 의해 합금분말로 변화되는 기계적 합금화 공정은 상온공정으로 이를 사용하여 다결정 열전재료를 제조시 기존의 다결정 열전재료의 제조공정인 "용해 및 분쇄법'과 비교하여 제조단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 전자냉각소자용 열전재료로서 상온부근에서 성능지수가 가장 우수한 p형 (Bi,Sb)2Te3 및 n형 Bi2(Te,Se)3 합금분말을 기계적 합금화 공정으로 제조하여 분말 특성을 분석하였으며, 가압소결 후 열전특성의 변화거동을 연구하였다. 순도 99.99% 이상인 Bi, Sb, Te, Se granule을 (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 조성에 맞게 칭량하여 불과 분말의 무게비 5:1로 강구와 함께 공구강 vial에 장입 후, Spex mixer/mill을 이용하여 기계적 합금화 하였다. 기계적 합금화 공정으로 제조한 분말에 대한 X-선 회절분석과 시차 열분석으로 합금화 정도를 분석하였다. (Bi1-xSbx)2Te3 및 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말을 10-5 torr의 진공중에서 300℃∼550℃의 온도로 30분간 가압소결하였다. 가압소결체의 파단면에서의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 상온에서 가압소결체의 열전특성을 측정하였다. (Bi1-xSbx)2Te3의 기계적 합금화에 요구되는 공정시간은 Sb2Te3 함량에 따라 증가하여 x=0.5 조성에서는 4 시간 45분, x=0.75 조성에서는 5 시간, x=1 조성에서는 6 시간 45분의 vibro 밀링이 요구되었다. n형 Bi2(Te1-ySey)3 합금분말의 제조에 요구되는 밀링시간 역시 Bi2Se3 함량 증가에 따라 증가하였으며 Bi2(Te0.95Se0.05)3 합금분말의 제조에는 2시간, Bi2(Te0.9Se0.1)3 및 Bi2(Te0.85Se0.15)3 합금분말의 형성에는 3시간의 bivro 밀링이 요구되었다. 기계적 합금화로 제조한 p형 (Bi0.2Sb0.8)2Te3 및 n형 Bi2(Te0.9Se0.1)3 가압 소결체는 각기 2.9x10-3/K 및 2.1x10-3/K 의 우수한 성능지수를 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.179-183
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• 2019

전력 변환에는 전력 효율과 함께 전력 변환시스템의 소형화를 위해 적용하는 스위칭에 의한 잡음으로부터 시스템 안정성이 보장되어야 한다. 따라서 전력 변환시 스위칭 잡음을 감소시킬 수 있는 대책이 필수적이다. 따라서 이전 논문에는 MPS사의 MPQ4432 드라이버를 이용하여 DC/DC Buck Converter회로를 구성한 후 이를 reference plane을 갖는 4층 PCB 회로 구조에서 부품의 배치가 서로 다른 경우 발생하는 스위칭 잡음특성을 시뮬레이션 하였다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 진행한 서로 다른 두 회로를 제작하여, 시뮬레이션과 동일하게 Conducted Emission특성과 Radiated Emission 특성을 분석하였다. 또한 측정결과와 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 그 결과 Current Return Path의 구성에 따라 Conducted Emission특성이 저주파대역에서는 2~9dB, 고주파대역에서는 6~7dB 감소됨을 확인하였다. 그리고 Radiated Emission특성은 9dB 감소됨을 확인하였다. Conducted Emission 시뮬레이션 결과 저주파대역에서 6~7dB이고, 측정 결과는 2~9dB로 다소차이가 있음을 확인하였고, 고주파대역에서는 실험과 시뮬레이션에서 모두 7dB정도임을 확인하였다. 그리고 Radiated Emission은 시뮬레이션에서 12dB 감소를 확인하였지만, 측정결과 9dB의 감소를 확인하였다. 이로써 다소 감소량에는 차이가 확인되었지만 전력변환회로를 설계할 경우 Current return path의 구성에 따라 잡음 특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.208-208
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• 2009

최근 광섬유 센서기술의 수요는 전 산업분야에 걸쳐 높아지고 있으며, 이에 비례하여 기업 간, 국가 간 경쟁이 첨예화되고 있다. 또한 소형화, 경량화, 고성능화 센서에 대한 요구도 높아지고 있어 종래의 각종 센서들의 형태와 개선을 위한 연구개발이 매우 활발하게 전개되고 있으므로 이를 대체할 수 있는 광섬유 센서의 수요가 급격히 늘어날 전망이다. 기존 침입자 감지 시스템은 태풍, 낙뢰, 폭설, 폭우 등의 기상변화나 지반 흔들림, 통행차량 진동 및 전자기 간섭 등에 영향을 받아 오작동, 오경보가 빈번히 발생된다. 이러한 문제의 해결책으로 광섬유 센서 케이블을 이용한 시스템이 대안으로 부각되고 있다. 현재 국내에서 군부대, 공항을 중심으로 펜스와 휴전선 철책에 힘입자 감지를 위하여 도입되고 있다. 광섬유 센서 케이블을 사용하는 광망경비시스템은 광섬유 센서 케이블을 그물망 형태(광망)로 만들어 경계 지역에 설치된다. 광망경비시스템의 원리는 광섬유에 광펄스를 입사시켜 순환시키는데 침입자가 광망을 절단하거나 외력을 가할 경우 발생되는 레일리 산란에 기인하는 후방산란과 접속점과 파단점에서 생기는 반사광을 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)로 검출하여 침입상황 및 침입위치를 탐지한다. 그러나 이러한 침입자 감지를 위한 광망경비시스템의 핵심부품인 광섬유 센서 케이블은 기존에 전량 해외수입에 의존하고 있는 실정이며, 지금까지 국내에서 생산하기 위한 제작 기술과 노하우가 초보단계에 머물러 있다. 이러한 광섬유 센서 케이블 제작에 있어서 중요한 부분이 패키징 기술이라 할 수 있다. 이는 광섬유 센서를 일반적인 피복 구조로 패키징하게 되면, 센서 고유의 특성이 패키징 과정과 운반과정, 포설과정에서 변하게 되고 센서로써의 신뢰성이 크게 저하된다. 본 연구에서는 힘입자 감지용 광섬유 센서 케이블의 설계와 제작을 위한 제조공법을 확립하고, 이를 이용해 제작된 광섬유 센서 케이블의 신뢰성 특성을 평가하였다. 설계 제작된 광섬유 센서 케이블의 구조는 멀티모드광섬유(MMF) 에 0.9 mm Tight buffer를 코팅하고, 광심선 주위에 아라미드 얀을 삽입시킨 후 고문자 수지를 적용하여 외부 피복 (jacket)을 하였다. 제작된 광섬유 센서 케이블의 외경 측정결과 기준치 ($2.95\;{\pm}\;0.03$ mm)를 모두 만족하였고, 850 nm 파장에서의 광 손실 측정 결과 4.0 dB/km 이하였다. 또한 주요 항목의 신뢰성 특성 시험결과, 인장강도는 8~10 kg의 인장력을 갖으며 온도순환시험 ($-30^{\circ}C\;{\sim}\;+75^{\circ}C$)에서의 광 손실은 0.6 dB 이하로 나타나 침입자 감지용 광섬유 센서 케이블로 적합함을 확인할 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.1-14
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• 1998

본 논문에서는 초고속 정보통신망에 이용할 수 있는 이동수신 시스템 단말기의 RF 핵심부품인 안테나, 저잡음 증폭기, 혼합기, VCO와 베이스밴드 처리부에서의 변복조 시스템을 연구하였다. 고속 디지털 통신을 행하는 경우, 안테나의 대역폭과 멀티패스에 의해 생기는 선택성 페이딩이 커다란 문제가 될 수 있는 데 이를 해결하기 위한 방안으로 루프구조의 자계 안테나 특성을 갖는 광대역 소형 MSA(Microstrip Antenna)를 설계 제작하였다. 2단 저잡음 증폭기는 잡음 특성이 우수한 NE32584C를 사용하여 첫단에서 0.4dB 이하의 잡음지수를 갖도록 최적화 하였으며, 두 번째 단은 충분한 이득을 얻을 수 있도록 설계하였다. 그 결과 전체 잡음 지수는 중심 주파수에서 약 0.5dB, 이득은 39dB를 얻었다. 분포형 주파수 혼합기는 Dual-Gate GaAs MESFET를 사용하여 입력단에 하이브리드를 사용하지 않고 10dB 이상의 LO/RF 분리도를 얻었고, 회로의 크기를 최소화하였다. 또한, 선형적인 혼합 신호를 출력하여 베이스밴드에서의 신호왜곡을 감소 시켰으며, 주파수 혼합작용과 증폭작용이 동시에 이루어지므로 변환이득을 얻을 수 있고 분포형 증폭이론을 적용하여 광대역특성을 갖도록 설계하였다. VCO(voltage control oscillator)의 설계는 대신호 해석을 통한 발진기 이론을 도입하여 비교적 안정된 신호를 출력할 수 있도록 설계 제작하였다. 베이스밴드 처리부의 변복조 시스템은 선호의 대역폭을 넓히고 내잡음 간섭성 등에 우수한 방식으로 알려져 있는 DS/SS(Direct Sequence/spread Spectrum) 방식의 시스템 설계이론을 적용하였다. 본 연구에서는 BER 특성이 우수하고 고속 디지털 신호처리에 유리한 DQPSK 변/복조방식을 채택하였으며 PN 부호 발생기는 m-계열 부호를 출력하도록 하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제22권12호
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• pp.2674-2685
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• 1997

본 논문에서는 국내향 800MHz CDMA 와 PCS(CDMA 방식)에서 동시에 사용될 수 있는 이동통신 전화기의 핵심부품인 이중대역 전력증폭기 모듈에 대한 연구를 기술하였다. CDMA 방식의 전화기가 갖는 사용빈도가 가장 높은 출력(1O-15dBm)이 선형영역인점을 고려하여 종단전력증폭용 GaAs FET의 DC 동작점을 B급으로 제한하므로서 배터리 사용시간을 연장하였다. 따라서 낮은 동작점에서도 우수한 선형성을 가진 2개의 Plastic GaAS FET로서 모듈을 구현하였고 입출력단에 주파수 분리회로를 설계하여 2개의 주파수 대역을 사용할수 있게 하였다. 모듈의 소형화를 위해 다층기판을 사용하였으며 협소한 전송선로간의 전자기결합과 가판 각 층간의 via hole 등은 전자기 해석을 통해 회로 설계에 반영하였다. 모듈 전체 크기는 O.96CC($22{\times}14.5{\times}3mm^3$) 이고 출력 10~l5dBm에서 모듈 총전류는 130mA이다. 선형특성은 출력 28dBm(CDMA, 800MHz)와 23.5dBm(PCS)에서 IS-95에서 규정하는 ACPR(Adjacent Channel Power Rejection)보다 2-3dB 여유도를 가진다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.578-585
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• 2018

본 논문은 고속철도차량에 전기기계제동장치(EMB : Electric Mechanical Brake)를 적용하기 위한 주요 구성품인 3상 매입형영구자석동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 설계방법과 이를 이용한 인버터 제어시스템의 압부력제어 시뮬레이션 방법을 제안한다. 최근 자동차에서 주로 사용하는 유압식 제동장치는 유압을 발생시키기 위해 필요한 오일류와 유압 라인의 관리, 유지보수성 및 유압펌프의 동작으로 인한 효율성 등이 문제로 제기되면서 EMB에 대한 관심이 높아지고 있으나 비용증가 및 안전측면의 보완이 지속적으로 요구되고 있다. 공압식 제동장치를 주로 사용하는 철도차량은 EMB 시스템을 적용할 경우 차량 하부에 큰 공간을 차지하는 공기압축기, 제동공기통 및 연결 배관 등의 부품이 필요하지 않으므로 50% 이상의 소형화가 가능하며 인버터를 적용한 전동기 구동방식으로 인하여 상대적으로 빠른 응답속도와 정밀제어를 통해 공주거리를 단축시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 철도차량은 다수의 제동장치가 제동력을 분담하는 구조로 설계되어 자동차와 비교하여 EMB 적용이 안전측면에서 유리하다. 본 논문에서는 JMAG을 활용하여 고속철도의 제동 캘리퍼와 제동력 출력에 적합한 모터설계 및 전자계해석을 수행하였다. 제동 압부력 제어 시뮬레이션을 위해 기계구동부는 기존 EMB 시스템에 주로 적용된 볼스크류 형태의 동작방식과는 달리 고속철도차량에 적용된 편심축 회전을 이용한 구동방식으로 모델링하였다. IPMSM 제어를 통한 제동압부력 및 제동력 출력결과는 Matlab/Simulink를 활용하여 JMAG의 IPMSM 모델과 co-simulation을 통해 보였으며 결과의 타당성은 차세대고속철도(HEMU-430X)의 제동사양과의 비교를 통해 검증하였다.