• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.78-78
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• 2010

그래핀(Graphene)은 탄소원자가 육각형 벌집(honeycomb)구조로 빼곡히 채워진 2차원의 단원자 층으로 역학적 강도와 우수한 화학적/열적 안정성 및 흥미로운 전기 전도 특성을 가지고 있다. 이러한 그래핀의 우수한 특성으로 인하여 현재 기초연구뿐만 아니라 응용연구 등 많은 연구들이 진행되고 있다. 일반적으로 그래핀의 우수한 물리적 특성들은 그래핀의 층수, 모서리(edge)구조, 결함(defect), 불순물 등에 의해 크게 좌우되는 것으로 알려져 있다. 따라서 그래핀의 구조 및 결함정도를 자유로이 제어하고 그에 따르는 특성 변화를 관찰하는 것은 기초연구의 측면에서 뿐만 아니라 향후 그래핀 응용에 있어서도 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 그래핀의 내산화 특성을 연구하기 위하여, 그래핀을 열 및 플라즈마 산화 분위기에 노출시킨 후, Raman 분광법을 이용하여 광학적, 구조적 변화를 분석함으로써 그래핀의 내산화 특성에 대하여 조사하였다. 그래핀은 실리콘 웨이퍼에 전자빔증착법으로 니켈박막을 증착한 후 열화학증기증착법으로 합성하였으며, 메탄가스를 원료가스로 $900^{\circ}C$ 전후에서 합성하였다. 합성한 그래핀은 산화반응 시 기판의 영향을 제거하기 위하여 트렌치 구조의 기판 위에 전사(transfer)함으로써 공중에 떠있는 구조를 구현하였다. 열 산화의 경우, 합성한 그래핀을 대기분위기의 고온($500^{\circ}C$) 챔버에 넣고 처리시간에 따른 특성변화를 살펴보았다. 플라즈마 산화의 경우는 공기를 이용하여 직류플라즈마를 발생시킨 후 0.4 W의 낮은 플라즈마 파워를 이용하여 플라즈마 산화처리와 특성평가를 매회 반복하였다. 그래핀의 특성분석은 Raman분광기와 광학현미경, 원자힘현미경(AFM) 등을 이용하여 분석하였으며, 상기 결과들은 향후 산화환경에서의 그래핀 응용소자 개발에 유용할 것으로 예상된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.316-321
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• 2013

본 연구는 온실의 관류전열량을 분석하고 예측하는데 필요한 기초자료 제공을 위하여, 공기막 이중 PO필름의 열저항식을 모델링하였고, 전도, 복사, 대류에 의한 열저항 특성을 규명하였다. 또한 열저항식의 타당성 검증을 위해 열저항식에 의한 관류전열량의 계산값과 실험값을 비교 분석하였다. 공기막 이중 PO필름의 열저항식은 PO필름, 공기막, PO필름의 직렬 열저항식으로 구성되며, 공기막은 복사와 대류에 의한 병렬 열저항식으로 구성된다. 고온부 $T_1$의 평균온도는 276.1K, 저온부 $T_2$의 평균온도는 266.8K로 나타났으며, 다른 조건들이 동일할 경우 챔버 내부온도가 높을수록 $T_1$과 $T_2$의 평균온도와 온도차가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 전도열저항은 $0.00091K{\cdot}W^{-1}$로 전체 열저항의 1% 미만으로 매우 미미한 수준이고, 공기막의 열저항이 $0.18K{\cdot}W^{-1}$로 전체 열저항의 99% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 공기막의 경우 대류열 저항이 복사열저항에 비해 1.33~2.08배 정도 크게 나타났으며, 복사열저항은 평균온도의 3제곱에 반비례하고 대류열저항은 온도차가 4.7, 5.3, 5.5, 5.7, 12.3, 13.2, 13.3, 13.5, 13.8 및 14.0K로 증가할 때 각각 0.78, 0.75, 0.74, 0.73, 0.57, 0.56, 0.56, 0.56, 0.55 및 $0.55K{\cdot}W^{-1}$로 감소하였다. 관류전열량의 계산값과 실험값의 차이는 실험조건별로 0.6~17.2W의 범위로 평균 6.9W였으며, 실험값은 계산값의 79.8~97.7% 범위로 평균 87.3% 수준으로 나타났다. 전체적인 계산값과 실험값의 관류전열량 경향성은 잘 일치하고 있으며, 공기막 이중필름의 열저항은 공기막 두께 및 주입공기의 종류와는 직접적인 상관관계를 보이지 않았다.

• 한국진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.302-310
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• 2008

진공 챔버 내부에서 열접촉된 시료가열장치와 시료 사이의 열전달 현상을 고찰하였다. 열전달은 가스 유량과 기체 압력에 따른 대류현상, 시료와 접촉하는 기판가열장치의 표면 거칠기 및 접촉압력에 따른 전도현상, 기판가열장치의 표면 방사율에 따른 복사현상으로 나누어 푸리에 식과 슈테판-볼츠만 식을 이용하여 열흐름 값을 분석하였다. 실험은 시료가열장치의 온도를 $100\;-\;500^{\circ}C$ 사이에서 일정하게 유지하면서 300 mTorr - 1 Torr 사이의 압력에 따른 시료의 온도를 측정하고, 푸리에 식과 슈테판-볼츠만 식을 이용하여 열흐름 값을 계산하였다. 열흐름 값의 산출에 사용된 푸리에 계수의 정확성을 확인하기 위해, 역으로 열흐름 값으로부터 온도차를 구하는 방법을 사용하였으며 0.33 % 오차 내에서 재현됨을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.407-407
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• 2012

화학기상증착법(CVD; Chemical Vapor deposition)으로 h-BN을 증착하여 성장 시간에 따른 표면의 특성 및 결정성을 연구하였다. 암모니아 보레인(BH3NH3)을 보론 나이트라이드(Boron Nitride) 박막의 전구물질로 이용하였으며, $70{\sim}120^{\circ}C$로 열을 가하여 열분해하였다. $25{\mu}m$ 두께의 구리 기판을 챔버에 넣어서 Low pressure (~25 mTorr) 상태가 되도록 한다. 25 mTorr 이하의 압력에서 수소 가스 (0.2~1sccm)를 넣고 $20^{\circ}C$/min로 가열한 후 약 한 시간 후에 $990{\sim}1,000^{\circ}C$가 된다. 그 후 Cu foil의 표면을 부드럽게 하고, 산화막을 제거하기 위해 $990^{\circ}C$에서 40 분간 열처리(annealing)한다. 그 후 암모니아 보레인에서 분해된 보라진 가스(borazine; B3H6N3)로 h-BN을 합성한다. 성장 시간이 길수록 더 많은 부분이 보론 나이트라이드에 의해 덮인다는 것을 관찰하였고, 성장 시 주입하는 수소의 양(0.2~5 sccm)과 알곤(0~15 sccm)의 혼합 비율에 따라 보론 나이트라이드의 domain size가 변화함을 알 수 있었다. 그 각각의 차이를 주사 전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscopy)을 통해 확인하고, 결정성을 라만 분광(Raman spectroscopy), 광전자 분광(XPS; X-ray photoelectron spectroscopy)으로 비교 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권7호
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• pp.552-558
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• 2009

An experimental study using the combustor with branch tube was conducted in order to model the industry combustor with FGR (flue gas recirculation) system and to study a thermo-acoustic instability generated by a branch tube. The branch tube is a structure used to modify a system geometry and then to change its pressure field, and the thermo-acoustic instability, usually occurs in a confined geometry, can result in serious problems on industrial combustors. Thus understanding of the instability created by modifying geometry of combustor is necessary to design and operate combustor with FGR system. Pressure fluctuation in the combustion chamber was observed according to diameter and length of branch and it was compared with the solution of 1-D wave equation. It was found that branch tube affects the pressure field in the combustion chamber, and the pressure fluctuation in the combustion chamber was reduced to almost zero when phase difference between an incipient wave in the combustion chamber and a reflected wave in the branch tube is $\pi$ at the branch point. Also, the reduction of pressure fluctuation is irrespective of the installed height of branch tube if it is below $h^*=0.9$ in the close-open tube and open-open tube.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권2호
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• pp.81-86
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• 2005

본 논문에서는 반도체 패키지 내부결함의 비파괴 정량평가를 위한 ESPI 기법을 이용한 시스템 및 검사기 법을 제안하고 있으며, 검사시스템은 ESPI 검사장치, 열변형유도장치, 단열챔버로 구성되어있다. 기존 초음파, X-ray 기반의 검사기법에 비하여 측정시간 및 검사방법이 용이하며, 결함의 정량검출이 가능하다는 장점이 있다. 검사결과에서 대부분의 결함이 열 방출이 많은 칩 주위에서 박리결함으로 나타났으며, 원인은 층간 접착강도의 약화와 열분배 설계에서 문제점인 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.197-202
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• 2010

자발 진동하는 층류 예혼합 분젠 화염을 관찰하기 위하여 분기관을 가진 연소기를 제작 하였다. 특히, 조건에 따른 화염 거동을 살펴봤으며, 화염 표면적과 열발생 변동의 관계에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서 사용된 당량비는 1.1 이고, 노즐 출구 평균 유속은 1.75 m/sec 이다. 연소 챔버와 분기관의 길이비(L.R.)는 연소기 내 압력 변동에 영향을 미치며, 결과적으로 화염 거동 특성이 달라짐을 관찰하였다. 또한, 간섭 필터의 유무에 따른 $OH^*$, $CH^*$, 그리고 화염 자발광은 정성적으로 유사한 거동을 나타냈으며, 자발 진동하는 층류 예혼합 분젠 화염의 화염 표면적 변동과 열발생 변동은 선형적인 관계를 가짐을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.265-265
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• 2014

일반적으로 태양전지 및 반도체 공정에서 불순물 주입 과정인 도핑(Doping)공정은 크게 몇 가지 방법으로 구분해 볼 수 있다. 소성로(Furnace)를 이용하여 열을 통해 불순물을 웨이퍼 내부로 확산시키는 열확산 방법과 진공 챔버 내부에서 전자기장을 걸어 이온을 극도로 가속시켜 진행하는 이온 주입(Ion implantation)이나 이온 샤워(Ion shower)를 이용한 도핑 방법이 있다. 또한 최근 자외영역 파장의 레이저광을 조사하여 광화학 반응에 의해 도펀트 물질를 분해하는 동시에 조사 부분을 용해하여 불순물을 도포하는 기법인 레이져 도핑(Laser doping) 방법이 개발중이다. 그러나 레이져나 이온 도핑 공정기술은 고가의 복잡한 장비가 필요하여 매출 수익성 및 대량생산에 비효율적이며 이온 주입에 의한 박막의 손상을 치료하기 위한 후속 어닐링(Post-annealing) 과정이 요구되는 단점을 가지고 있고 열확산 도핑 방법은 정량적인 불순물 주입 제어가 어렵고 시간 대비 생산량의 한계가 있다. 반면 대기압 플라즈마로 도핑을 할 경우 기존에 진공개념을 벗어나 공정상에서 보다 저가의 생산을 가능케 할 뿐아니라 멀티 플라즈마 소스 개발로 이어진다면 시간적인 측면에서도 단연 단축시킬 수가 있어 보다 대량 생산 공정에 효과적이다. 따라서 본 연구에서는 새로운 도핑 방법인 대기압 플라즈마를 이용한 도핑 공정기술의 가능성을 제안하고자 도핑 공정 시 웨이퍼 내 전류 패스(Current path)에 대한 메카니즘을 연구하였다. 대기압 플라즈마 방전 시 전류가 웨이퍼 내부에 흐를 때 발생되는 열을 이용하여 도핑이 되는 형식이란 점을 가정하고 이 점에 대한 원리를 증명하고자 실험을 진행하였다. 실험 방식은 그라운드(Ground) 내 웨이퍼의 위치와 웨이퍼 내 방전 위치에 따라 적외선 화상(IR image: Infrared image) 화상을 서로 비교하였다. 적외선 화상은 실험 조건에 따라 화상 내 고온의 표식이 상이하게 변하는 경향성을 나타내었다. 이 고온의 표식이 전류 패스라는 점을 증명하고자 시뮬레이션을 통해 자기장의 전산모사를 한 결과 전류 패스의 수직 방향으로 자기장이 형성이 됨을 확인하였으며 이는 즉 웨이퍼 내부 전류 패스에 따라 도핑이 된다는 사실을 명백히 말해주는 것이며 전류 패스 제어의 가능성과 이에 따라 SE(Selective Emitter) 공정 분야 응용 가능성을 보여준다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제20권3호
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• pp.8-14
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• 2015

More and more, spaces are decreasing which satisfy multiple requirements for wind power plants. However, areas which have excellent wind resources and are free to civil complaints occupy a large space, although they are exposed to the cryogenic environment. This study conducted a thermal-fluid analysis of a cryogenic chamber for testing large wind turbine parts exposed to the cryogenic environment. The position of supply air is placed to the upper area to compare each cooling performance for each location of various outlets in mixing ventilated conditions. The study carried out CFD analysis for the chamber both with and without a test object. For the cases without the test object, the air temperature of the upper supply and down extract type chamber was cooled faster by 5-100% than the others. However, for the cases with the test object, the object temperature of upper supply and center extract on the opposite side type chamber was cooled faster by 33-132% than the others. The cooling performance by the air inside the chamber and the test object did not show the same pattern, which implicates the need to consider the cooling performance by not only the air but also the test object in the large cryogenic chamber design for testing large parts.

• 한국음향학회지
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• 제31권8호
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• pp.514-522
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• 2012

횡진동 모드 압전진동자의 우주-항공산업에의 적극적인 활용을 위하여 우주환경을 모사한 열진공 챔버를 사용하여 $-100^{\circ}C{\sim}90^{\circ}C$의 범위에서 PZT-5계열의 압전세라믹 진동자의 온도변화에 따른 특성변화를 조사하였다. 그 결과 공진 및 반공진주파수는 상온일 때를 중심으로 온도의 변화에 따라 증가하였고 유전상수의 경우 주어진 온도 범위에서 2500~7500의 범위에서 선형적으로 증가하였다. 기계적 손실은 0.08~0.03의 범위에서 선형적으로 감소하는 경향을 보였다. 이들에 대한 회귀분석을 통하여 1차원 및 2차원 회귀함수를 이용하여 압전진동자의 각 특성에 대한 온도의존함수들을 도출하였다. 이들 함수를 적용하여 구한 횡모드 압전 진동자의 입력어드미턴스의 계산결과는 측정결과와 좋은 일치를 보이고 있었으며 우주환경에서의 온도에 따른 특성변화 예측에 유효함을 확인할 수 있었다.