• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권4호
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• pp.426-437
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• 1991

SNU 1.5-MV 직렬형 반데그라프 가속기의 $He^{++}$ 빔 수송계를 이온광학적으로 분석하였다. 각 이온광학요소의 최적운전조건을 결정하고, 이온빔 수송을 모사하기 위하여 프로그램 OPTRANS를 개발하였다. 일차행렬법을 사용하였으며, 공간전하효과는 무시하였다. 프로그램 OPTRANS를 사용하여 0.5~3.0 MeV $He^{++}$ 빔 수송을 위한 최적운전조건을 결정하였다. 초기 이온빔의 방사면량은 인출전극의 구조와 이온빔 인출실험에 의해 0.5$\times$80.0 mm.mrad으로 가정하였다. 운전조건의 변화에 따른 각 이온광학요소의 이온빔 수송 특성을 검토하였으며, 각 Slit과 Stripping Foil, 그리고 표적에서 빔 크기가 최소로 되도록 하는 운전조건을 계산하였다. 이온빔 수송 실험으로부터 얻어진 최적운전조건은 계산된 값과 오차 범위 15% 내에서 일치하였다. 이온빔 수송 모사와 실험을 통해, 계산된 최적운전조건의 타당성 및 프로그램 OPTRANS의 유용성을 입증하였다.

• KSBB Journal
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• 제8권4호
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• pp.370-374
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• 1993

Crown ether류인 dibenzo-18-crown-건를 carn­e er로 이용하여 액체막을 통해서의 금속이온의 이동 량을 picric acid의 absorbance를 ultraviolet spec trometer로 측정하여 평가하였다. 그 결과 dibenzo 18-crown-6에 의한 금속이온의 이동은 2가 금속이 온이 l가 금속이온 보다도 더 컷다. 이것은 이 계에 서는 이들 금속이온의 크기보다도 이온의 전하와 수 화(hydration)의 영향을 받았다. 이것은 18-crown-6가 $Ca^{2+}$이온과 같은 2가 이온의 수송에 적합하다 는 것을 의미한다. 또한 dibenzo-18-cro뻐-6에 의 한 이온의 수송은 이온의 선택성을 갖지 않고 이온을 포착할 수 있는 능력을 갖는 것이 좋은 것으로 확인되였다.

• 식물조직배양학회지
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• 제22권3호
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• pp.137-142
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• 1995

생리적인 pH에서 음전하를 띄우고 있는 산성 아미노산인 aspartate와 glutamate는 다른 중성 아미노산과 경쟁방해 실험을 행한 연구결과에 의하면 이들도 중성 아미노산이 갖는 능동운반계와 동일한 운반자를 소유한다. 중성 아미노산을 아미노산 한 분자 당 한개의 수소이온과 동반수송되고 전하에 보상을 위해서 한 분자 당 한개의 칼륨 이온을 배출한다. 그러나 산성 아미노산은 한 분자 당 2개의 수소이온과 동반수송되고, 한 분자 당 칼륨 한 분자를 배출한다. 중성 아미노산과 같은 운반계를 소유하고, 2개의 수소이온과 동반수송되는 능동운반계는 본 실험에서 처음으로 보고된다. 이 결과로부터 두개의 동반수송된 수소이온 중 한 개는 산성 아미노산에 있는 pK$_3$카르복실기를 먼저 중화시킨 후에 중성화된 형태로 수소이온 한 분자와 동반수송된다고 사료된다. 그러므로 유채는 20개의 아미노산에 대해서 다만 2개의 운반계, 즉 일반- 과 알카리성 아미노산 운반계를 가진 것으로 확인되었다. 다른 식물에서 이미 보고된 결과들을 참고하여 아미노산 운반계의 진화적인 의미를 고찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.263-263
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• 2012

핵융합 플라즈마에서의 고속이온은 NBI 및 ICRF에 의한 이온 가열과 핵융합 반응에 의하여 발생하며, 핵융합 반응률을 크게 하고 일차적으로 그 에너지를 전자에게 전달하는 특성을 갖는다. 따라서 핵융합을 지향하는 플라즈마에서는 그 성능을 나타내는 지표이기도 하면서, 맥스웰 분포를 갖는 열화 플라즈마의 수송특성을 크게 변화 시킨다. 또한 알펜파 등의 파동 또는 불안정성을 유발시키며 이로 인한 플라즈마 손실은 국지적인 일차벽의 가열을 유발할 수 있는 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 일반적인 기하학적 구조를 갖는 토카막에서의 NBI 가열에 의한 고속이온 발생과 위상공간에서의 수송 및 손실을 시간 의존적인 Fokker-Planck 방정식을 수치적으로 풀어서, 위치에 따른 고속이온 분포의 변화를 계산한다. NBI 입사의 기하학적 모델에서는 각 계산 위치에서의 피치각 변화와 stagnation point의 변화에 의한 영향을 고려하며, 일반적인 고속이온의 각종 모멘트 뿐 아니라 즉발 이온 손실률을 계산에 포함한다. 해석된 고속이온 분포는 중성입자 검출기에서 측정한 KSTAR 플라즈마의 고속이온 에너지 분포와 비교한다. 차후에는 본 연구에서 사용한 Fokker-Planck 출동연산자에 고주파 가열에 의한 고속이온발생 항을 추가하여 ICRF 가열에 의한 효과를 예측할 수 있도록 할 것이다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1998년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.53-58
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• 1998

1. 서론 : 일반적으로 막 수송특성의 대부분은 막이 갖고 있는 하전밀도와 막내 포아의 크기가 지배적이다. 만약 2개의 요소가 조절 가능해질때 이온수송의 선택투과의 기능성을 갖는 분리막이 보다 독특한 성능의 복합막이 된다. 콜로디온막은 니트로 셀룰로오즈로 구성된 3차원 망 구조가 특징이고, 다른 물질과 결합이 쉽고, 탄화수소 화합물과 같은 활성이 센 물질과는 안정하게 반응한다. 콜로디온 용액에 ion-exchange-resin을 적절히 혼합시켜, 이온교환기를 갖는 고분자를 캐스팅하여 막을 제조한다. 또 다른 캐스팅막의 제법은 염(NaClO$_4$)을 콜로디온 혼합용액에다 반응시켜 다시 염-Nafion-콜로디온의 캐스팅 복합막이 된다. 제조한 막은 염의 수용액속에 보존한 후 사용하였다. 측정시에 막을 수용액으로 옮겨서 염을 충분히 추출시키면 이온이나 물분자와 결합하는 챤넬이 형성되어 포아가 막내에 생기게 된다. 결국 콜로디온을 지지로 한 이온교환막이 만들어지며 이것은 하전밀도와 포아를 갖는 독특한 분리막이 된다. 본 실험에서는 포아의 크기가 고정된 복합막에서 전하밀도의 변화에 따른 복합막을 제조하여서 복합막의 기능과 또 막의 구조내에 생성된 포아의 존재가 막현상에 어떤 결과를 가져오는가를 검토하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제2권1호
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• pp.61-72
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• 1993

[에멀존]계에서 거대고리화합물에 의한 효과적인 수송현상을 두가지 관점에서 논의하였다. 하나는 중금속이온($Cd^{2+}$. $Pb^{2+}$ 및 $Hg^{2+}$)을 토루엔막으로 추출하는 경우.만일 금속=거대고리 화합물의 상로작용이 크다면 이 추출효과는 증가한다. 주번째 토루엔-경꼐면에서, 금속이온을 정량적으로 용리시키기 위해서는 금속이온 -Re-cieving Phase와 금속이온-거대고리화합물 사이의 상호작용에 대한 LogK의 사가 충분히 커야한다 첫번째는 거대고리 화합물의 주개원자, 치환제, 그리고 공동반경을 고려함으로써 해결된다. 이 연구의 결과들은 이론과 잘 일치하며, 시료용액의 종류는 에멀존망에 의한 금속이온의 수송현상에 영향을 준다.$SCN^-$,$1^-$ 및 $Br^-$이온과 같은 $A^-$이온을 사용할 경구, 수송순서는 $A^-$ 이온의 용매화순서의 크기에 일치하며, 용해도의 차이때문에 금속이온의 소송능력은 Receiving Phase의 화학종 농도의 크기에 영향을 받는다. 이 연구에서는 적당한 실험조건하에서 조절된 토루엔막을 사용함으로써 $Cd^{2+}$, $Pb^{2+}$, 및 $Hg^{2+}$ 이온의 혼합물로부터 각각의 단일이온들을 효과적으로 분리농축할 수 있었다. 그리고 $Cu^{2+}$,$Ni^{2+}$,$Zn^{2+}$,$Fe^{2+}$, 이온들은 중금속이온들을 분히 농축하는데 부분적으로 방해를 하였다. 그러나 알칼리 및 알칼토금속이온은 방해하지 않았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.241-241
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• 1999

본 연구는 상대론적 전자빔(300kV, 20KA, 60ns)과 펄스플라즈마의 발생 및 전파특성에 관한 것으로 세부 내용은 다음과 같다. Sub-Torr로 유지되는 다이오드에서 상대론적 전자빔의 발생이 이루어질 때 전자빔의 펄스너비 및 전류 상승시간을 다이오드 압력을 변인으로 하여 연구하였다. 펄스너비와 압력과의 관계식을 실험적으로 유도하였으며 다이오드 내에서 전자빔과 중성기체와의 충돌에 의한 기체이온화 모델로 설명하였다. 또한 Sub-Torr 도파관에서 상대론적 전자빔의 수송 특성을 연구하였으며 전자빔의 propagation window와 고압에서의 수송효율의 저하 원인을 밝혔다. 그리고 이 영역에서 매우 짧은 펄스 플라즈마의 형태로 형성되는 빔 유도 플라즈마채널의 이온밀도 및 conductivity를 진단하는 새로운 실험적 방법을 확립하였다. 한편 빔 수송효율 증대를 위한 한 방법으로 진공영역에서 지역화된 중성기체를 빔 선두부분에 위치시켜 지역적인 공간전하 중성화를 꾀하는 기법도 시험되었다. 마지막으로 중 출력(1kV, 10kA, 1ms) 규모의 자기플라즈마 동력학 장치를 제작하여 펄스 플라즈마를 발생시키고 그 특성을 조사하였다. 제작된 자기플라즈마 동력학 장치는 현재 기초과학 지원 연구소의 "한빛" 장치에 부착되어 초기 플라즈마 발생용으로 활용되고 있다.로 활용되고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.37-37
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• 1999

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 핵융합 토카막 실험 장치의 플라즈마 가열을 위한 수소 중성입자빔 수송라인 내에 설치되는 collimator에 가해지는 열속 및 플라즈마에 전달되는 빔의 통과율을 해석하였다. 43cm$\times$12cm 크기의 이온원으로부터 방출되는 이온빔의 공간적 분산은 기본적으로는 Gaussian 분산(수직바향으로 1.2$^{\circ}$, 수평방향으로 0.5$^{\circ}$)의 형태를 가지지만 이온 가속 전장의 공간적 불균일로 인해 Gaussian 분산에서 다소 벗어나는 형태를 띠게 되는데, 이의 영향을 고려할 수 있는 수학적 모델을 정립하였다. 해석에 고려된 요소들은 다음과 같다. 이온원을 수많은 점원의 집합으로 가정하여 각각의 점원으로부터 주어진 공간적 분산을 가지는 이온들이 방출되는 것으로 가정하였으며, 방출된 이온은 중성화 과정을 거쳐 40%의 이온만이 중성입자화되며, 중성화되지 않은 60%의 이온들은 bending magnet에서 ion dump로 유도되어 사라지며, 나머지 중성입자들은 직진 운동을 하게 된다. 빔 진행 도중 빔 중앙에서 크게 벗어나는 일부 중성입자들은 여러 겹으로 존재하는 빔 collimator에 의해 단계적으로 제거되며, 일부 중성입자들은 잔류 수소기체에 의한 재이온화 과정을 거치기도 한다. 여기서는 정립된 수학적 모델을 이용하여 이들 collimator에서 제거되는 양 및 재이온화 손실들을 고려하여 최종적으로 플라즈마에 입사되는 중성입자 빔을 계산하였다. 한편, 빔 수송라인 설치시에 발생할 수 있는 설치 오차를 이온원 설치시의 오차와 빔 collimator 설치상의 오차로 구분하여 이들의 의한 영향도 계산하였다. Gaussian 분산을 가정하였을 경우, 이온원에 가장 근접하여 설치되는 collimator에 가해지는 수직성분의 열속은 9.7kW/cm2로 계산되었다. 이 열속을 제어 가능한 수준으로 낮추기 위해서 collimator는 빔 라인과 거의 나란하게 설치될 것이다. 빔의 통과율은 약 33%로서 하나의 이온원에서 방출된 7.8MW 중 2.5 MW만이 플라즈마에 전달되는 것을 알 수 있었다. Non-Gaussian 분산의 경우, 최대 열속은 9.1kW/cm2로 다소 낮아졌으나, 빔통과율은 28%정도로 더욱 낮아졌다. 설치상의 오차에 의한 영향을 살펴보면, 이온원이 1$^{\circ}$ 정도 기울어지게 설치된다면 collimaor에 가해지는 최대 열속 및 빔통과율은 약 15kW/cm2, 16.6% 정도로 나타나 매우 심각한 결과를 초래함을 알 수 있었다. 이에 비해 collimator 설치상의 오차의 영향은 이보다 훨씬 작아 5mm 오차가 발생했을 경우에도 최대 열속은 12kW/cm2까지 증가했으나, 빔 통과율의 변화는 거의 없었다.

• 분석과학
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• 제12권3호
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• pp.224-229
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• 1999

최근 캐리어를 이용한 액체막의 연구가 대단히 활발하다. 항생물질의 모넨신을 사용하여 옥타놀의 유기용매에 용해시켜 양이온교환막을 제조하였다. 이막의 평가를 Nernst-Planck식과 Fick식으로 막전위와 물질의 투과선택도를 분석하였다. 사용한 알카리이온의 농도에 대한 높은 투과선택성을 확인하였고, 시간에 따른 이온농도값은 선형관계를 알았다. 그러나 이온의 높은농도에서 변화량은 선형이 아니였다. 이를 위한 해석은 정지층(Stagnent Layer)을 하나 더 도입하여 업 - 힐 수송에서 직선관계를 얻었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.95-95
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• 2013

박막 공정 기술은 반도체 및 디스플레이뿐만 아니라 대부분의 전자소자에 적용되는 매우 중요한 기술이다. 그 중, 마그네트론 스퍼터링 공정은 플라즈마를 이용하여 금속 및 세라믹 등의 벌크 물질을 박막으로 증착 가능한 가장 널리 사용되는 방법 중의 하나이다. 하지만, Fe, Co, Ni 같은 강자성체 재료는 공정이 불가능하며, 스퍼터링 타겟 효율이 40% 이하이고, 제한적인 방전압력 범위 및 전류 상승에 의한 높은 전압 인가 제한이 있다는 단점이 있다. 본 연구에서 사용된 고밀도 플라즈마 소스를 적용한 고효율 스퍼터링 시스템은 할로우 음극을 이용한 원거리에서 고밀도 플라즈마를 생성하여 전자석 코일을 통해 자석이 없는 음극으로 이온을 수송시켜 스퍼터링을 일으킨다. 따라서 강자성체 재료의 스퍼터링이 가능하며, 90% 이상의 타겟 사용 효율 구현 및 기존 마그네트론 스퍼터링 대비 고속 증착이 가능하다. 또한, $10^{-4}$ Torr 압력영역에서 방전 및 스퍼터링이 가능하다. 타겟 이온 전류를 타겟 인가 전압과 관계없이 0~4 A까지, 타겟 이온 전류와 상관없이 타겟 인가 전압을 70~1,000 V 이상까지 독립적으로 제어가능하다. 또한 TiN과 같은 질소 반응성 공정에서 반응성 가스인 질소를 40%까지 넣어도 타겟에 수송되는 이온의 양에 영향이 없다. 할로우 음극 방전 전류 40 A에서 발생된 플라즈마의 이온에너지 분포는 55 eV에서 가우시안 분포를 보였으며, 플라즈마 포텐셜인 sheath drop은 74 V 였다. OES를 통한 광학적 진단 결과, 전자석에 의한 이온빔 초점에 따라 플라즈마 이온화율을 1.8배까지 증가시킬 수 있으며, 할로우 음극 방전 전류가 60~100 A로 증가하면서 플라즈마 이온화율을 6배까지 증가 가능하다. 또한, 타겟 이온 전류와 관계없이 타겟 인가 전압을 300~800 V로 증가시킴에 따라 Ar 이온 밀도의 경우 1.4배 증가, Ti 이온 밀도의 경우 2.2배 증가시킬 수 있었으며, TiN의 경우 증착 속도도 16~44 nm/min으로 제어가 가능하다.