• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.195.2-195.2
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• 2012

궤도상에서 지구의 대기는 태양의 복사에너지에 의하여 양이온과 음이온으로 이온화된 자유 전자로 존재하게 되는데 이러한 상태를 플라즈마 환경이라고 부른다. 인공위성이 궤도에서 운용될 때, 플라즈마 환경에서의 강한 에너지를 가진 전하들은 위성을 투과하여 위성 내부에 축적될 수 있다. 이러한 전하들은 고립되어 있는 전도체의 끝에 모이게 되고, 전하량이 breakdown 레벨에 이르게 되면 아크 방전이 일어나게 된다. 방전에 의한 전류가 민감한 회로에 들어가게 되면 오동작이나 기능손상을 일으킬 수 있다. 보통 저궤도 위성이 놓이게 되는 낮은 고도와 경사각에서 플라즈마는 밀도가 높고 낮은 에너지를 가지는 반면, 정지궤도 위성이 놓이게 되는 높은 고도의 플라즈마는 낮은 밀도와 지구자기 폭풍 등에 기인하여 높은 에너지를 갖는다. 따라서 정지궤도 인공위성의 경우 ESD의 영향을 좀 더 면밀하게 검토하고 검증할 필요가 있다. 본 논문에서는 정지궤도 위성용 ESD 시험장비의 개발결과에 대하여 논의한다. 시험장비는 ESD 건과 Spark gap, 몇몇의 저항 및 캐패시터로 구성된다. 정지궤도 상에서의 ESD 방전 전류를 모사하는 파형을 구현하기 위한 방법과 결과를 소개하였다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1995.10a
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• pp.52-53
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• 1995

전해질용액에 있는 이온교환막을 통해 전류가 흐를 때 막표면에는 경계층이 형성된다. 희석실쪽 막표면에서 전해질의 농도는 감소하고 농축실쪽에서 증가 하는 농도분극현상이 일어난다. 이와 같은 농도분극현상은 전류밀도에 벼놔를 주어 에너지 소비를 증가시키고 막표면에 스케일을 형성할 수도 있다. ED에서는 농축실보다는 희석실쪽의 농도분극현상이 더 많은 관심을 갖게 되며 이 부분 연구가 활발하게 진행된다. 따라서 전기 투석을 이용한 물질분리는 항상 한계전류밀도이하에서 이루어져야 하는데 i$_{lim)$은 막자체의 성능 외에도 용액의 종류및 농도, 온도, pH, 전압등에 의해 변화한다. 따라서 i$_{lim)$이 각 변수에 의해 얼마만큼 변화하는지를 살펴봄으로써 임의의 환경에서 i$_{lim)$을 추정할 수 있는 모델을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.297-297
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• 2010

KSTAR 토카막의 두번째 실험 캠페인 동안 고속파 전자가열 (FWEH)을 위한 ICRF 고주파입사 실험을 실시하였다. 토로이달 자기장은 2 T, 플라즈마 전류는 200-300 kA, 주반경은 1.8 m, 부반경은 0.5 m의 원형 플라즈마가 가열 대상이 되었으며, 네개의 ICRF 안테나 전류띠 가운데 중심부의 두개의 전류띠를 최대 300 kW로 구동하기 위한 운전 주파수는 44.2 MHz가 선택 되었다. 이 주파수는 플라즈마의 모든 영역에서 이온 사이클로트론 공명을 일으키지 않으므로 플라즈마에 흡수되는 대부분의 출력은 전자에게 전달될 것으로 기대되었다. 낮은 고주파-플라즈마 결합으로 인하여 전송선의 최대 고주파 전압이 허용치를 초과하기 때문에 비교적 낮은 최대 출력만이 허용 되었으나, ECE에 의해 관측된 전자의 온도는 국지적으로 최대 150 % 까지 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 낮은 고주파-플라즈마 결합의 첫번째 원인은 FWEH의 효율이 이온을 가열할 때 보다 상대적으로 낮기 때문이다. 플라즈마 내에 이온 사이클로트론 공명층이 형성되면 높은 효율로 고주파를 입사 할 수 있다는 것은 잘 알려진 사실이다. 또다른 원인은 D 형상의 플라즈마에 맞도록 만들어진 안테나와, 원형 플라즈마간의 부조화로 인하여 고속파 차단층이 (Fast Wave Cutt-off Layer) 평균적으로 넓게 형성되기 때문이다. 플라즈마 외곽에 반드시 존재하는 낮은 플라즈마 밀도의 고속파 차단층 내부에서, 중심부로 향하는 고주파의 진폭은 지수함수로 감쇠하므로 가능하면 플라즈마 밀도를 높여 차단층 자체의 폭을 줄이거나, 안테나 전류띠를 플라즈마에 바짝 접근시켜야만 한다. 고주파 진단 장치로는 송출기의 출력과 반사파 측정 장치, 공명루프의 전압 측정 장치가 있는데, 이것들을 이용하여 안테나에 전달되는 출력 및 고주파-플라즈마 결합 효율을 나타내는 플라즈마에 대한 고주파 부하 저항을 구할 수 있다. 측정 결과, 부하 저항의 최소값은 진공시 또는 ICRF만의 방전시의 값 0.25 Ohm 보다 큰 0.5 Ohm을 나타냈으며, 최대값은 플라즈마의 상태에 따라 1 Ohm에서 2 Ohm 사이에서 매우 빠르게 요동하는 것을 확인했다. Mm 파 반사계의 측정에 의하면 플라즈마 언저리의 위치가 약 3 cm 정도의 크기로 요동하는 것으로 나타났는데, 부하 저항과 언저리 위치의 파형이 정확하게 일치하지 않지만 유사한 경향성을 가진 것으로 보인다. 따라서 플라즈마 언저리 위치의 제어를 통하여 가열 효율을 높게 유지할 수 있음을 알 수 있다. 본 발표에서는 실험의 소개와 함께 부하 저항의 관점에서 가열 효율을 높일 방안을 토론하도록 한다.

• Membrane Journal
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• v.15 no.2
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• pp.175-186
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• 2005

An electrodialysis process was operated for a long period to investigate the scale formation on the membrane surface. During the desalination process, concentration of $Ca^{2+}$ and $SO_4^{2-}$ ions increased continuously in the concentrate compartment and eventually caused precipitation on the cation exchange membrane (Neosepta CMX) surface. During the initial scale formation, the performance of the process and membrane characteristics did not show significant changes, except the decrease in limiting current density of the CMX membrane occurring due to increase in the salt concentration in the concentrate compartment. Eventually, the limiting current density of the fouled CMX membrane dropped significantly to $300\;A/m^2$ as water dissociation occurred in the CMX membrane. It was concluded that the fouling was caused mainly by the scale formation on the cation exchange membrane surface in the concentrate and consequent water dissociation. Also the scale formation was reasonably predicted by the solubility of $CaSO_4$.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.9 no.4
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• pp.428-435
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• 2000

Negative ion generation in an inductively coupled oxygen plasma was investigated by using a Langmuir probe. It was observed that the probe current ratio of the positive ion saturation current and the negative current which is consisted of the electron current and the negative ion current, and also the potential difference between the floating potential and plasma potential vary with the RF input power and more sensitively with the operating pressure, respectively. Results show that the operating condition to achieve the maximum probe current ratio and the minimum potential difference shift from the low pressure region to the high pressure regions with increasing the input power. It implies that the generation of the negative oxygen ions increases and the recombination of the positive and negative ions are enhanced in the plasma.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.5
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• pp.333-338
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• 2011

In this work, we have fabricated the amorphous carbon (a-C:H) thin film by using unbalanced magnetron sputtering method with the magnetron source of inside/outside electromagnetic coils as the protective coating materials. We have investigated the tribological properties of amorphous carbon films prepared with various electromagnetic coil currents for the change of the plasma density, such as hardness, friction coefficient, adhesion, and surface roughness. Raman and HRTEM were used to study the microstructure of carbon films. In the result, the hardness and adhesion properties of a-C:H films were improved with increasing electromagnetic coil current due to the increase of the plasma density to the substrate. Thus, these results can be explained by the increase of $sp^2$ bonding and cluster number in the amorphous carbon film, related to the improved bombardment around substrate and the increased substrate temperature.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.2
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• pp.183-188
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• 1995

고에너지(50-200KeV)로 가속된 이온을 모재표면에 물리적으로 투입하므로써 표면의 조성 및 조직을 변화시키는 공정인 이온주입기술을 이용하여 경량고강도소재로 각광받고 있는 AI2218 합금의 재식성 향상을 연구하였다. 질소이온주입은 DuoPIGatron 이온원을 사용하여 가속전압 100KeV, 조사량 $1{\times}10^{17}ions/\textrm{cm}^2$~$5{\times}10^{17}ions/\textrm{cm}^2$의 조건으로 행하였으며 AI합금의 열화를 방지하기 위하여 시편온도를 $60^{\circ}C$이하로 유지하였다. 질소이온 주입재의 재식성 평가를 위하여 3.5% NaCI 용액에서 양극분극시험 및 5% NaCI 용액에서 염수분무시험을 행하였다. Auger Electron Spectroscopy와 Transmission Electron Microscopy을 이용하여 표면의 질화물형성 여부를 조사하였으며, Scanning Electron Microscopy을 이용하여 부식된 표면을 관찰하였다. AI2218합금에 질소이온을 주입한 결과 표면에 미세한 AIN 석출물을 형성하였으며 이러한 질화물형성에 의해 공식(pitting)발생을 억제하고 부식전류밀도를 감소시켜 내식성이 향상되었다.

• Clean Technology
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• v.17 no.4
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• pp.363-369
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• 2011

To evaluate the feasibility of electrodialysis for ammonia nitrogen removal from wastewater, the effects of operating parameters such as diluate concentration, applied voltage and flow rate on the removal of ammonia nitrogen were experimentally estimated. The removal rate was evaluated by measuring the elapsed time for ammonia nitrogen concentration of diluate to reach 20 mg/L. Limiting current density (LCD) linearly increased with ammonia nitrogen concentration and flow rate. The elapsed time was linearly proportional to initial concentration of diluate. Due to relatively large equivalent ion conductivity and ion mobility of ammonia nitrogen, the removal rate increased consistently with flow rate. Increase in the applied voltage gave positive effect to removal rate. From the operation of the electrodialysis module used in this research, the flow rate of 3.2 L/min and 80~90% of applied voltage for LCD are recommended as the optimum operating condition for the removal from high concentrate ammonia nitrogen solution.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.315-315
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• 2010

결정질 실리콘을 포함하는 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 이의 해결을 위하여 대기와 실리콘표면 사이의 굴절률차이가 크면 클수록 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘의 광반사는 증가하기 때문에 상대적으로 낮은 굴절률의 $SiO_x$나 $SiN_x$와 같은 반사방지막을 광입력 실리콘표면에 증착하여 광반사율 저감공정을 적용하고 있다. 이와 더불어 결정질 실리콘표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 광자들의 다중반사 등에 기인하는 광흡수율의 증가를 기대할 수 있기 때문에 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 이해된다. 본 실험에서도 고효율 다결정 실리콘 태양전지 양산공정에 적용 가능한 ICP-RIE기반 결정질 실리콘표면에 대한 texturing 공정기술을 연구하였다. Double Langmuir 플라즈마 진단시스템(DLP2000)을 적용하여 사용한 $SF_6$와 $O_2$ 개스유량과 챔버압력, 플라즈마 파워에 따른 이온밀도, 전자온도, 포화이온전류밀도, 플라즈마포텐셜의 공간분포를 모니터링하였고 texturing이 완료된 시료에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율을 측정하여 그 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 간략히 정리하면 Si texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W, $SF_6/O_2$ 혼합비는 18:22, 챔버압력은 30mtorr 등이고 이에 상응하는 플라즈마의 이온밀도는 $2{\sim}3{\times}10^8\;ions/cm^3$, 전자온도는 14~15eV, 포화전류밀도는 $0.014{\sim}0.015mA/cm^2$, 플라즈마포텐셜은 38~39V 범위 등이었다. 현재까지 얻어진 최소 평균반사율은 14.2% 였으며 최적의 texturing패턴 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 플라즈마 에너지 및 밀도 상태인 것으로 해석된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.200-200
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• 1999

^g , pp V (Poly-para phenylene vinylene) 유도체와^g , pp P(Poly-para phennylene) 유도체에 Ar, H2, N2 및 O2 등의 이온을 조사하여 PL(Photoluminescence)의 변화를 실험하였다. 각각의 전도성 고분자는 ITO9indium tin oxide)가 증착되어 있는 유리기판위에 spin coating을 하였으며 이렇게 처리된 전도성 고분자의 표면에 이온을 조사하였다. 여기에서 조사된 이온의 가속 에너지는 300eV에서 700eV까지 변화시켰고 이온 조사량은 1$\times$1013ions/cm2에서 1$\times$1017ions/cm2까지 변화시켰다. 이때 이온빔의 전류밀도는 0.2$\mu\textrm{A}$/$\textrm{cm}^2$이하로 고정하였으며 chamber내의 진공도는 $1.5\times$10-4Torr를 유지하였다. 이온 빔처리후 불안정한 고분자의 표면이 대기와 반응하는 것을 어느정도 방지하기 위해 이온 빔으로 처리된 시료를 chamber의 내부에 일정시간동안 방치하였다. Ar, H등의 이온으로 처리된 MEH-PPV의 경우는 PL의 세기가 감소하였고 이온 조사량이 1016ions/cm2 보다 클 때 PL의 세기는 급속히 감소하였다.^g , pp V와^g , pp P 유도체의 경우는 특정 이온 조사량에서 PL의 증가현상을 보였는데^g , pp P 도체중에서 P3의 경우를 보면 이온 빔 에너지가 300eV이고 이온 전류 밀도가 0.05$\mu\textrm{A}$/$\textrm{cm}^2$인 N2이온을 조사하면 이온 조사량이 1$\times$1013ions/cm2가 될 때 PL의 세기가 39%까지 증가하였다. PL의 변화에 대한 비교를 위해 이온빔으로 처리된 시료와 처리되지 않은 시료의 UV흡수스펙트럼과 IR 흡수 스펙트럼을 분석하였다. 본 실험에 사용된 모든 시료의 PL 세기는 1016ons/cm2이상의 dose에서 급격한 감소 현상을 나타내었고 PL의 최대값을 나타내는 파장의 이동은 관찰되지 않았다.