• The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.3 no.1
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• pp.49-57
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• 1989

고압 방전 아아크의 물리적 특성을 예측하기 위해서는 고압 방전 아아크의 특성을 근거로 한 타당성있는 모델이 고안되어야 한다. 광 에너지 분포의 계산방법을 상당히 개선하여 고압 방전 아아크의 분광학적 특성을 상세히 나타낼 수 있는 시불변 아아크 모델을 제시하였다. 그리고 계산 결과, 이 모델은 고압 방전 아아크의 물리적 특성을 비교적 잘 나타낸다는 사실을 알았고 아아크의 축 중심부의 온도가 높아질수록 나트륨의 공진선인 D 선보다 비공진선들의 방사 에너지가 많아지는 사실을 알 수가 있었다. 그러므로 축 중심부의 온도가 높아질수록 광원의 연색성이 개선된다는 사실을 예측할 수가 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.490-490
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• 2012

Ballast capacitor에 저장된 에너지로 방전 에너지를 조절할 수 있는 방전장치를 개발하였다. 본 연구에서는 ballast capacitor의 용량을 조절하여 micro-size의 아크 플라즈마를 발생시켰으며, 용량변화에 따른 플라즈마의 온도를 측정하였다. 또한 ICCD camera를 이용하여 ballast capacitor의 용량변화에 따른 cathode의 변화를 관찰하였다. Optical Emission Spectroscopy를 통하여 플라즈마의 광학적 특성을 분석하였다. 마이크로 아크 방전의 주파수를 높이기 위하여 switching device를 병렬로 연결하여 아크 플라즈마를 구동시켰으며, 발생된 마이크로 아크 플라즈마는 정밀방전 가공에 응용되었다. 본 연구는 2011년도 지식경제부의 재원으로 한국에너지 기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다(No. 20104010100670).

• The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.10 no.5
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• pp.66-74
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• 1996

In this paper, the arc currents, voltages and these waveforms were investigated when negative DC high voltages applied to neddle-pane electrodes to study arc quenching phenomena of DC interruption in the. magnetic field. The conclusion of this study are as follows : There are no dynamic arc characteristics in the no magnetic field. Not only dynamic arc characteric but also zero points of arc current which are generated from repeating frequence of arc discharge under the magnetic fields were observed. The more magnetic field were applied, the repeating frequence of arc discharge were more increased..

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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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.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.10 no.3
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• pp.349-356
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• 2015

Remote monitoring partial discharge sensor, equipping with hybrid filter combining optical and electrical noise reduction capabilities and with signal integrating function to calculate total arc energy, was investigated. Hybrid filter showed insensitivity to fluorescent and incandescent lamps under simulated distribution panel condition. Signal integrating function showed selective detection capability corresponding to different arc energy levels, while convention arc sensor had difficulty to discriminate arc energy level due to bursty arc waveform and peak level detection characteristics. The sensor showed possibility for application to remote monitoring partial discharge sensor, since it detected arc energy level corresponding to normal open and close discharge in low voltage 100A MCCB at 2m distance.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1484-1485
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• 2007

글라이딩 아크 플라즈마의 화학적 반응성을 이용하여 대표적 휘발성 유기 화합물인 벤젠의 분해를 위한 연구를 수행하였다. 실험에는 벤젠과 공기의 mixture gas를 사용하였다. 글라이딩 아크 플라즈마에 공급되는 전력을 변화시키며 각 regime의 방전 특성을 아크주의 방전 특성을 나타낸 O. Mayr의 식에 따라 살펴보았으며 플라즈마와의 반응전.후의 mixture gas내 포함되어 있는 벤젠 peak area의 크기를 GC(Gas Chromatography)를 통해 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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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.

• The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.2 no.3
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• pp.47-58
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• 1988

본 논문에서는 고광도방전등의 전기적 특성을 해석하기 위한 아아크모델을 제시하였다. 방전관내에서 반경방향의 온도분포가 포물선형태로 변화하는 것으로 가정하고 방전관의 단위체적에서의 에너지평형식을 단면적에 대해 적분함으로서 단위길이당의 에너지평형식으로 변환하였다. 이 에너지평형식과 회로방정식, 그리도 오옴의 법칙을 이용하여 아아크의 전류와 전압의 1주기에서의 변화를 계산하여 좋은 결과를 얻었다. 또한 방전관의 축온도와 이에 따른 방사에너지의 값을 계산하는 간단한 방법을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.339-339
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• 2011

진공 플라즈마와 달리 개방된 공간에서 방전되는 대기압 플라즈마는 진공상태에서 수행되는 에칭, 증착 등의 복잡한 플라즈마 공정을 경제적이고 신속하게 수행할 수 있어, 최근 들어 연구가 활발히 진행 중이다. 이와 관련하여 He, Ar, $N_2$, $O_2$, Air 등의 여러 종류의 기체를 50 kHz 고전압에서 방전하여 대기 중에서 저온 플라즈마 공정이 가능한 아크젯 타입의 플라즈마 소스를 개발하였다. 개발된 플라즈마 소스에서는 입력전압, 기체유량, 노즐의 구조와 크기 등의 여러 운전변수에 따라 플라즈마의 방전특성이 변화되었다. 특히 본 연구에서는 아크젯의 플라즈마 발생부의 물질성분(SUS, Aluminum, Cupper)에 따른 플라즈마의 기체온도 및 전자여기 온도의 변화를 광방출분광법(OES)를 이용한 Synthetic spectrum method와 Boltzmann plot method을 통해 살펴보았다. 전압-전류 특성곡선, 시간분해 이미지 촬영법, 기체온도 측정법 등을 이용하여 발생된 플라즈마의 물리적인 특성을 분석하였다. 특히 물질의 성분에 따라 발생되는 플라즈마의 기체 및 전자여기 온도가 이차 전자 방출계수 및 물질의 전도도와의 상관관계가 있는지 연구가 진행 중이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.190.2-190.2
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• 2016

메탄은 변환을 통해 아세틸렌 및 수소와 같은 에너지 생산에 보다 유용한 기체를 얻을 수 있다. 메탄의 열분해 온도는 약 1,200 K로 알려져 있으며, 그 이상의 고온 환경 및 첨가물을 제공한 경우 효과적인 변환을 기대할 수 있다. 이러한 고온 환경 및 화학반응을 제공할 수 있는 시스템으로 열플라즈마 반응로가 있다. 일반적인 열플라즈마는 아크 방전이나 고주파 유도결합 방전으로 플라즈마 발생기에서 발생시킨 이온화된 열유체로 10,000 K 이상의 초고온과 최대 수천 m/s의 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 효율적인 메탄 변환을 위한 저전력 아크 플라즈마 발생기 및 반응로 내부의 온도 및 속도장을 전산모사하여 열유동 특성을 분석하였다. 아크 플라즈마 토치 영역의 전산해석은 전자기적 현상과 고온 열유동의 유체역학적 현상이 함께 작용하므로 기존에 사용되고 있는 전산유체 역학적인 방법론에 전자기적 현상에 대한 보존 방정식이 결합된 자기유체역학(Magnetohydrodynamic, MHD)방법을 이용하였고, 반응기 내부의 복잡한 열유동은 안정적인 계산이 가능한 상용 전산 유체역학(Computational Fluids Dynamics, CFD) 코드를 MHD 코드를 이용한 전산해석 결과 및 고온 물성치와 결합하여 해석하였다. 전산해석에 사용된 운전 변수로는 방전기체인 아르곤과 수소의 전체 유량을 45 L/min 으로 고정하고 수소의 비율을 0%, 6%, 12.5%, 20%로 하였으며, 각 유량 조건에서 입력 전력을 0.7 ~ 2.5 KW로 변화시켜 전체 15종의 운전조건에 따른 전산해석을 수행하여 각각의 운전변수에 따라 입력전력 기준 오차 1 ~ 28%에 해당하는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 전산해석 방법을 이용하여 다양한 조건에서 아크 플라즈마 반응로 내부의 온도 및 속도장에 대한 전산해석 결과를 제시하였고, 효율적인 메탄 변환 공정을 개발하기 위한 아크 플라즈마 반응로의 설계조건 및 운전 조건을 제시할 수 있는 기반을 확보하였다.