유도 결합 플라즈마에서 기체 유량에 따른 전자 에너지 분포 측정과 그에 따른 플라즈마 밀도와 전자 온도의 변화를 관찰하였다. 기체 압력 제어는 조임 밸브 (Throttle valve) 부근의 압력측정을 통한 조임 밸브 조절 방법을 이용하였으며, 이 방법은 공정 플라즈마에서 널리 쓰이는 압력 조절법이다. 낮은 기체 유량에서 측정된 전자 에너지 분포는 두 개의 온도 그룹을 갖는 bi-Maxwellian 분포를 보였다. 하지만, 기체 유량이 증가함에 따라서 전자 에너지 분포는 Maxwellian 분포로 전이를 하였으며, 플라즈마 밀도의 증가와 전자 온도의 감소를 보였다. 이러한 분포 함수의 변화는 기체 압력이 증가함에 따라 나타나는 전자 가열 모드 전이 현상과 일치하였으며, 이는 압력 조절부와 방전 공간 사이의 압력 구배에 의한 것으로 여겨진다. 이러한 결과는 방전 공간과 압력 조절부에서의 기체 압력 측정을 통하여 검증되었으며, 간단한 유체 모델을 통하여 설명될 수 있다.
압력유도연성(Pressure-lnduced Ductility) : 금속성형공정에서의 가장 중요한 인자는 가공물의 연성이다. 금속학적인 측면에서의 연성이란 실온에서 측정되는 것이며 가장 일반적인 연성연성측정방법은 인장시험이다. 금속재료의 연성을 증가시키기 위한 보통의 방법은 가열이며 대부분의 경우 가열된 재료는 보다 연하게 되므로, 보통가열은 변형한도를 증가시키고 성형력을 줄이기 위해 사용되어 왔다. 그 런데 Bridgman은 금속의 연성이란 금속학적 성질 뿐 아니라 주변압력이라는 기계적 방법에 의해서도 조정될 수 있다는 것을 지적하였다. 그는 응력-연신률 선도에서 얻어진 금속의 연성은 정수압을 가함으로써 증가될 수 있다는 것을 보였다. 중간응력, 평균응력, 정수압 응력, 정수압 압력, 주변압력 등의 용어가 같은 의미로 사용되어진다. 재료의 금속학적성질 뿐 아니라 공정의 압력도 변수로 작용하여 성형성을 개선시키게 되는데 이런 현상을 압력유도연성(PID)은 주변압력이 재료내부에서의 공동발생 및 그 성장을 억제하기 때문에 얻어진다. 공동 의 합체 및 성장은 연성파괴의 전제조건이 되므로 이러한 현상이 발생되지 않도록 하면 성형성 및 연성이 증가된다. 공동의 형성 및 예방 과 인장봉의 강도와 변형에 미치는 압력효과의 수학적 해석은 참고문헌 2에 나타나 있다. 이 압력유도연성은 Bobrowsky, Pugh와 Green, Alexander등에 의해 확인되었다.
물을 함유한 공극 크기 6, 30, 100 nm의 실리카겔에 이산화탄소 및 메탄을 반응시켜 온도$0{\sim}4$$^{\circ}C$, 압력 $15{\sim}40$ bar 의 범위에서 가스 하이드레이트 생성속도를 측정하였다. 공극 크기가 작아짐에 따라 특정 온도에서의 평형압력이 높아지는 열역학적 특성을 감안하여 통일한 압력차 (평형압력과 실험압력의 차)를 얻을 수 있도록 조건을 설정하였다. 이산화탄소의 경우 통일 온도에서 하이드레이트 생성속도는 일반적으로 압력이 높아짐에 따라 가속되는 것을 알 수 있었다. 단위 물 당 포집되는 이산화탄소의 양은 최대 1.0을 넘지 못하였다. 또한 하이드레이트 생성을 위해 필요한 유도시간 (induction time)이 2내지 8시간 수준으로 매우 길었다. 공업적인 하이드레이트 이용을 위해서는 빠른 생성속도가 필요한 만큼 유도시간을 단축, 없애기 위해 계면활성제로 황산 도데실 나트륨 (sodium dodecyl sulphate)이 첨가된 수용액을 이용하였다. 계면활성제가 포함된 수용액에서의 하이드레이트 생성은 유도시간이 사라져 매우 빠르게 바뀌었고, 포집되는 이산화탄소도 15% 정도 증가되었다. 메탄의 경우에는 공극 크기가 작아질수록 하이드레이트 생성속도 및 가스 포집도가 저하되는 결과를 보였다. 이산화탄소의 경우와는 다르게 유도시간이 나타나지 않았으며 비교적 높은 가스 포집도를 얻기 위해서는 평형압력과 실험압력의 차이가 최소 2.0MPa 이상이어야 했다.
고체 추진제를 연료로 사용하는 DACS의 압력 및 추력을 동시에 제어하기 위한 제어기법을 제안하였다. 두 제어변수를 효과적으로 제어하기 위하여 각 변수의 물리적 특성을 고려한 연속형 루프 닫힘 구조를 적용하였고, 부정정 구조를 가진 제어명령을 효율적으로 분배하기 위하여 가중벡터를 이용한 의사 역행열 기법을 제안하였다. 아울러 높은 가속도를 안정적으로 획득하기 위하여 압력 유도기법을 종말 호밍구간에 적용함으로써 추력과 압력에 관한 명령 분배의 효용성을 입증하였다.
본 연구에서는, 혈관 내 폐 보조장치를 설계할 때 혈액의 압력손실에 대한 영향을 받지 않는 최적의 설계조건을 찾기 위하여 압력손실을 예측할 수 있는 관계식을 유도하고자 하였다. 정맥 내경의 직경을 3 cm로 고정하고 삽입되는 중공사 개수의 변화에 따른 압력손실을 측정하였으며 실험에 의하여 얻어진 압력손실과 장치의 전면면적과의 상관관계를 curve fitting을 통하여 유도하였고, 유도되어진 관계식을 이용하여 정맥 내에 삽입되는 중공사 개수의 변화에 따른 압력손실을 예측하였다. 그리고 실험을 통하여 예측되어진 값과 비교 검토하여 유사성을 찾고자 하였다. 실험결과 장치에서 액체 유속의 변화에 따라 압력손실은 2차 함수 형태로 변화됨을 알 수 있었다. 또한 장치의 전면면적이 감소하면 압력손실은 증가하였고 충진율이 증가하면 압력손실도 증가함을 알 수 있었다. 장치 내에서의 압력손실에 대한 관계식을 장치의 전면면적과 충진율의 함수로 유도할 수 있었으며, 관계식에 의하여 압력손실을 예측할 수 있었다. 또한, 실험에 의한 압력손실과 비교하였을 때 유사한 경향성을 보여 줌으로써 압력손실 예측의 신뢰성을 얻을 수 있었다.
본 연구는 운전 수행 중에 실험적으로 유도된 시간압력과 운전자의 분노가 운전 수행에 어떠한 영향을 미치는지 운전시뮬레이션 방법을 통해 살펴보고자 수행되었다. 이를 위해 네 가지의 실험 조건(통제 조건, 시간압력 조건, 분노유도 조건, 그리고 시간압력과 분노유도가 혼합된 조건)에 따라 운전자들이 보이는 운전 수행의 여러 측면들(침선침범, 신호무시, 속도유지 실패 및 경로이탈)을 분석하여 비교하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 일반적으로, 아무런 스트레스가 주어지지 않았던 통제 조건에 비해 유도된 분노에 의한 스트레스나 시간압력과 분노가 혼합된 형태의 스트레스에 의해 실험참가자들의 차량 통제 수행이 저하되었으나, (2) 시간압력만 주어질 경우, 통제집단에 비해 속도유지 실패의 빈도는 더 많았으나 다른 종속치들에 대해서는 통제집단과 유의한 차이를 보이지 않았다. 그리고 (3) 분노만 유도된 조건과 분노와 시간압력이 모두 유도된 조건 사이에는 모든 종속측정치들에서 차이가 관찰되지 않았다. 본 연구 결과를 전체적으로 고려해 보면, 시간압력에 의한 스트레스와 유도된 분노에 의한 스트레스가 운전 수행에 차별적으로 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다.
가전산업과 연계하여 유도가열 기술을 응용한 대표적인 시스템으로 IH압력밥솥을 예로 들 수 있다. 유도가열 코일에서 고주파 자속의 의해 발생된 와전류가 결합된 밥솥을 가열하기 때문에 유도가열 코일에는 고주파 손실을 줄이기 위해 Litz wire가 사용된다 이에 본 논문은 특히 IH압력밥솥에 사용되는 Litz wire를 선정하는 데 있어 중요한 요소가 되는 소선경, 가닥수별 AC DC 저항 및 손실계산 그리고 Cost 예측 방법을 제안한다.
유도결합형 플라즈마는 낮은 가스 압력에서도 고밀도의 플라즈마를 발생시키기 때문에 무전극 램프에 많이 적용되고 있다. 그리고 무전극 램프는 장 수명을 실현하고 고품질의 빛을 발생하기 때문에 앞으로 광범위하고 다양한 장소에 사용이 예상된다. 본 논문에서는 유도결합형 플라즈마를 이용한 아르곤 가스의 방전 특성 중에서 색 좌표 특성을 살펴보았다. 즉, 외부 안테나에 의해 발생된 13.56[MHz]의 RF Power를 방전관 내부로 전달하고, 아르곤 가스 압력과 RF Power 변화에 따른 아르곤 가스의 방전 특성을 측정하였다. 또한, 유도결합형 플라즈마를 방전시키기 위한 아르곤 가스의 압력은 1[mTorr]에서 100[mTorr], RF 전력은 10[W]에서 120[W]이며 이의 색 좌표 특성과 스펙트럼을 살펴보았다. 측정 결과 RF 출력이 증가하면 색 좌표의 x, y 값이 동시에 감소하였다. 아르곤 가스 압력이 증가하면 농도의 증가로 인해 발광이 어려웠으며, 색 좌표 특성은 압력이 증가하면서 y 값은 변화가 적었으나 x 값이 100[mTorr]일 크게 증가하는 현상이 나타났다.
금속의 가공공정에 있어 중요한 인자중의 하나인 재료의 연성은 환경뿐만 아니라 주변압력에 따라 변화한다는 사실이 20세기에 들어 여러 연구자들에 의해 밝혀졌고 1950년대 Birdgman에 의해 최초로 실험적인 방법으로 증면되었다. 재료의 이와같은 현상을 압력유도연성이라 하는데 이는 주변압력이 재료 내부에서의 공동발생 및 그 성장에 관계하기 때문인 것으로 알려졌다. 공동의 합체 및 성장은 연성파괴의 전체조건이 되므로 이를 억제하면 성형성 및 연성이 증가됨을 알 수 있다. 금속의 압력 유도 연성을 이용한 가공방법을 가압금속형형이라 한다. 최근에 가압금속형의 범주는 크게늘고 있 는데 특히, 성형,블랭킹, 분말야금법 등에 널리 이용되고 있다. 정수압의 크기에 다른전단면의 상태 변화 즉, 소성 변형능에 관한 연구는 Fine-Blanking가공이론에 적용, 해석되고 있다.
웨이퍼 표면에서 부유 전위 분포를 측정하기 위해서 웨이퍼형 탐침 배열을 제작하고 측정회로를 만들었다. 아르곤 플라즈마의 경우 낮은 압력에서 부유 전위의 분포는 중심에서 최대값을 갖는 포물선 형태로 나타났다. 하지만 음이온 가스의 압력이 증가함에 따라 부유 전위의 분포가 현저하게 변화했다. 가스 압력이 높아짐에 따라 비국부적이었던 플라즈마의 방전 특성이 국부적으로 변화했기 때문이다. 이외에도 음이온도 부유 전위의 분포를 변화시킬 수 있음을 확인하였다. 이 연구는 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 표면에서 전하 축적에 의한 손상을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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