• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.144-144
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• 2012

스퍼터링 기술은 타겟 사용 효율 및 증착률 향상 개념에서의 소스 특성향상과, 증착 기판으로 이동하는 스퍼터링 입자량 및 이온화율 제어를 통한 코팅 박막의 특성향상 등 크게 두 축을 중심으로 발전되어 왔다. 특히 소스 특성 향상 관점에서 고진공에서의 스퍼터링 기술, 듀얼 마그네크론 스퍼터링 및 무빙 마그네트론 스퍼터링 기술 및 원통형 스퍼터링 기술이 개발되어왔으며, 코팅 박막의 특성 향상과 관련하여서는 스퍼터링 방전 내 플라즈마의 밀도의 증대 및 기판 입사 입자의 에너지 제어를 통한 박막의 치밀도 향상 연구가 많이 이루어져, UBM 또는 ICP 결합 스퍼터링 및 Arc-스퍼터링 혼합공정이 연구되어 왔다. 박막 증착에서 박막의 물성을 조절하는 주요인자는, 기판에 입사하는 입자의 에너지로, 그 조절 범위가 좁고 넓음에 따라 활용 가능한 코팅 공정의 window가 설정된다. 지난 15년간 증착박막의 물성 향상을 위하여 스퍼터링 소스의 제어 관점이 아닌 전원적 관점에서 스퍼터된 입자의 에너지 제어를 MF(kHz), Pulse 전원 사용을 통해 이루어져 왔고, 특히 High Impulse Pulse를 이용한 HiPIMS 기법이 연구개발과 시장의 이해가 잘 어울려져 많은 발전을 이루고 있다. HiPIMS 공정은 박막의 물성을 제어하는 관점을 스퍼터링에 사용되는 보조 가스인 Ar 이온에 의존하지 않고, 직접 스퍼터된 입자의 이온화를 증대시키고, 이 이온화된 입자를 활용하여 증착 박막의 치밀성 및 반응성을 증대시켜, 박막특성을 제어하는 기술이다. HiPIMS의 경우, 초기 개발 당시에는 고에너지, 고이온화의 금속 이온을 대량 생성할 수 있다는 이론적 배경에서 연구되었다. 그러나 연구 개발이 진행되면서, 박막의 물성과 증착률 등 상반된 특성이 나타나면서 이에 대한 전원장치의 개량이나 스퍼터링 소스의 개선 등 다양한 개발 연구들이 요구되고 있다. 재료연구소에서는 스퍼터링 기술에서 가장 문제가 되고 있는 타겟 사용효율화 관점 및 스퍼트된 입자의 이온화률 증대에 대한 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있는 방안으로 고밀도 플라즈마를 이용한 스퍼터링 기술을 개발하고 있다. 본 발표에서는 이러한 HiPIMS의 연구 개발 동향과 고밀도 플라즈마를 이용한 스퍼터링 기술에 대한 연구 동향을 발표하고자 한다.

• 한국진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.186-196
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• 2009

하이퍼써멀 영역의 에너지 ($1{\sim}100\;eV$), 특히, 50 eV 이하의 에너지를 갖는 높은($10^{16}$ particles/$cm^2\;s$ 이상) 플럭스의 이온빔을 직접 인출하기는 어렵지만, 이온을 중성화한 중성입자빔 경우에는 가능하다. 높은 플럭스의 하이퍼써멀 중성입자빔을 생성하고 효율적으로 수송하기 위해서는 낮은 플라즈마 운전압력(0.3 mTorr 이하)에서도 높은 이온밀도($10^{11}\;cm^{-3}$ 이상)를 유지할 수 있는 대면적 플라즈마 발생원이 요구된다. 이러한 하이퍼써멀 중성입자빔의 생성을 위해 요구되는 플라즈마 발생원을 구현하기 위해서는 자기장에 의한 전자가둠 방식이 도입되어야 하는데, 영구자석을 이용한 다양한 자기장 구조를 갖는 Electron Cyclotron Resonance (ECR) 플라즈마 발생 방식이 하나의 해결 방법이 될 수 있음을 제안하였다. 여기에는 마그네트론 구조를 갖는 자기장을 채택한 평면형 ECR 플라즈마 발생 방식과 원통형 플라즈마 용기 외벽 둘레에 영구자석 어레이를 설치하여 축방향 자기장을 형성하고 용기 중심부에 전자를 가두는 원통형 방식이 있다. 두 경우 모두 기본적으로 mirror field 구조에 의한 전자 가둠을 기반으로 하고 전자의 drift에 의해 더욱 효율적으로 전자를 플라즈마 공간에 가두는 방식을 도입하고 있어서 낮은 운전압력에서도 높은 밀도의 플라즈마를 발생시키고 유지할 수 있다.

• 청정기술
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• 제8권4호
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• pp.217-222
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• 2002

본 연구에서는 수직 원통형 충전반응기(packed-bed column reactor)내에 균체가 고정화된 Ca-alginate bead를 넣어 카드뮴이온을 제거하는데 있어 반응기내로 유입되는 유속, 초기농도 등에서 카드뮴 이온($Cd^{2+}$) 제거하는데 최적 조건을 찾고자 하였다. 사용된 균주(Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853)는 한국과학기술원 유전공학센터 유전자은행(KCTC)으로부터 구입하였고, Bead로 사용된 Ca-alginate bead는 Sodium Alginate에 균체와 $CaCl_2$를 섞어 제조한 것을 사용하였다. 실험 결과 동일조건일 때 유속이 30 mL/hr > 45 mL/hr > 60 mL/hr의 순서로 제거율이 좋았고 유입속도의 변화에도 불구하고 각 유속에서 50 ppm > 100 ppm > 200 ppm > 300 ppm의 순으로 좋은 제거율을 보였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제21권2호
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• pp.34-45
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• 2023

When lithium-ion batteries operate out of the proper temperature range, their performance can be significantly degraded and safety issues such as thermal runaway can occur. Therefore, battery thermal management systems are widely researched to maintain the temperature of Li-ion battery cells within the proper temperature range during the charging and discharging process. This study investigates the cooling performance and isothermal maintenance of cooling materials by measuring the surface temperature of a battery cell with or without cooling materials, such as silicone oil, thermal adhesive, and phase change materials during discharge process of battery by the experimental and numerical analysis. As a result of the experiment, the battery pack filled with phase change material showed a temperature reduction of 47.4 ℃ compared to the case of natural convection. It proves the advanced utility of the cooling unit using phase change material that is suitable for use in battery thermal management systems.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.667-674
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• 2019

최근 발생한 원전 사고는 소외전원 및 비상전원의 기능이 상실되어 발전소 전체 정전이 발생한 사례를 계기로 원전의 비상전원공급용 배터리의 중요성이 부각되고 있다. 현재 원전의 비상전원공급용 배터리는 기존의 납축전지를 대신하여 리튬계열 배터리로 교체가 고려되고 있는 상황이다. 이에 따라 원통형 리튬 배터리의 적용성을 판단하기 위해 여러 가지 리튬 계열 배터리의 전기적 특성 실험을 진행하여 결과를 분석해야 한다. 본 논문은 현재 ESS(Energy Storage Systems)에 많이 사용되는 세 가지 타입의 리튬 배터리의 전기적 특성실험을 통해 적절한 배터리 타입을 선정하고, 선정된 배터리가 비상전원공급용 배터리로 사용될 때 최적의 C-rate를 제안한다. 또 배터리 모델링을 통해 배터리의 상태를 추정하며 문제점을 제시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.454-454
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• 2012

Magnetron sputtering에서, 영구자석의 자속은 target 표면 가까이에 전자를 구속한다. 구속된 전자는 Ar중성기체와 충돌하여 Ar이온을 발생시킬 수 있으므로, target 근처에서의 플라즈마 밀도를 높여, 자석이 없을 때보다 낮은 압력 또는 낮은 전압에서 방전할 수 있다. 구속 전자가 밀집된 공간에서 sputtering 현상이 주로 발생하기 때문에, planar target을 사용할 경우에는 target이 불균일하게 식각되어 target의 사용효율이 좋지 못하다. 이에 대한 한 가지 대안은 target을 원통형으로 만들어 회전시키는 것이다. Cylindrical target 의 내부에 위치한 영구자석은 고정시키고, target만을 회전시키면 비교적 균일하게 식각되므로 target의 사용효율을 높일 수 있다. 본 연구에서는 기존의 planar target에 대한 Particle-In-Cell Simulation을 Cylindrical target 에 적용시키기 위한 방법을 알아본다. 또한, 개발된 Simulator를 이용하여, Sputtering 조건의 변화에 대한 I-V curve의 변화를 살펴본다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.178-179
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• 2019

최근 다양한 어플리케이션에서 리튬 이온 배터리가 사용됨에 따라 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 전기 자동차(Electric Vehicles; EVs) 및 에너지저장장치(Energy Storage Systems; ESSs) 등의 개발로 대형 배터리 시스템이 요구되고 있으며, 이의 해석이 요구되고 있다. 본 논문에서는 18650 원통형 셀로 구성된 14S20P 배터리 모듈의 노화에 따른 전기적 특성 및 열 거동 변화를 분석하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.125-126
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• 2018

본 논문에서는 원통형 NCA 리튬이온 배터리로 제작된 고출력 직렬조합 배터리팩으로 C-rate에 따른 전기적 특성 실험을 수행하였다. 방전 용량 프로파일 실험을 통해 배터리팩의 충/방전 C-rate가 배터리팩의 내부 파라미터에 어떠한 영향을 주는지 비교 분석한다. 실험을 통해 방전 용량과 전압 편차 파라미터를 측정한다. 전압 편차 그래프는 만방 구간과 만방 이후 휴지 구간의 셀 간 전압 편차를 중심으로 관찰하며 두 구간의 전압 편차를 비교한다. 3가지 파라미터를 비교하여 가장 효율적인 C-rate를 알아보았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.749-753
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• 2012

본 연구에서는 마이크로 원통형 SOFC 지지체의 특성을 평가하기 위해 직경 3 mm의 연료극 지지체를 제조하여 지지체의 미세구조를 분석하고, 기계적 강도 및 가스투과도를 측정하였다. 다공성 연료극 지지체의 표면과 파단면의 미세구조를 분석하기 위해 SEM (Scanning Electron Microscope)을 이용하였다. 지지체의 가스투과도는 차압계를 이용하여 50, 100, 150 cc/min의 유량에서 측정하였으며, 기계적 강도는 만능 시험기를 이용하여 측정하였다. 마이크로 원통형 연료극 지지체의 기본적인 물성 평가 후 NiO-YSZ, YSZ, YSZ-LSM/LSM/LSCF로 구성된 마이크로 SOFC 단위전지를 제조하였으며, 반응온도와 연료 유량별로 성능평가를 수행하여 $800^{\circ}C$에서 $1095mW/cm^2$의 출력이 얻어짐을 확인하였다. 또한, 반응 온도에 따른 전기화학적 임피던스 특성평가를 통하여 온도가 높아질수록 전해질 이온전도도가 증가되어 ohmic 저항이 감소되고 그에 따라 마이크로 관형 SOFC 셀 성능이 증가함을 확인할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제13권2호
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• pp.55-61
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• 2002

본 연구는 제작된 방사선 측정시스템을 평가하기 위한 방법중의 하나인 유효측정점을 명확히 정하기 위하여 실행되었다. 일반적으로 원통형이나 두 전극간의 간격이 매우 작은 평행평판형 이온함의 경우 유효측정점은 잘 정의 되어있다. 그 정의에 의하면 그리 크지 않은 체적을 갖는 평행평판형 이온함의 유효측정점은 방사선이 입사되는 윗면의 바로 아래로 정의한다고 되어있다. 그러나 본 연구에서 제작한 이온함과 같이 두 전극간의 간격을 비교적 크게 할 경우 위의 정의는 더 이상 유효하지 않을 수도 있을 것으로 생각되어 평행평판형 이온함의 두 전극간의 간격을 3, 6, 10 mm로 하여 체적이 0.9, 1.9, 3.1 cc로 비교적 크게 한 경우에 그 유효측정점의 변화를 검토하고자 하였다. 실험은 의료용 선형가속기로부터 발생가능한 광자선 6, 10 MV와 전자선 6, 12 MeV에 대하여 시행되었으며, 방법은 이온함의 buildup의 두께를 증가시켜가면서 방사선의 측정선량이 최대가 되는 깊이를 조사하였다. 그 결과 광자선과 전자선의 경우 조사된 모든 에너지에 대하여 그 정도의 차이는 있으나 전반적으로 이온함의 체적이 커짐에 따라서 즉, 두 전극간의 간격이 멀어짐에 따라서 유효측정점이 이온함의 윗면에서부터 이온함의 중심 쪽으로 이동하는 경향을 보였다. 그 정도는 이온함 체적의 크기가 커질수록 더 크게 이동하는 양상을 보였다. 이와 같은 결과로 볼 때 평행평판형 이온함의 경우는 두 전극간의 간격이 어느 정도 큰 경우에는 유효측정점이 변하게 됨으로 이온함의 체적에 따라서 그 유효측정점을 조사할 필요가 있다고 생각된다.