• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2008.10a
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• pp.25-28
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• 2008

본연구는 부스트형 대기압 플라즈마 전원장치에 대한 연구로서 부스트형 전원장치는 플라즈마의 발생을 원활하게 하기위해 커패시터로 모델링되는 부하단에 인가되는 전압을 직접 제어하는 방식을 의미한다. 기존의 정현파 공진형 전원장치는 PWM기법을 이용하여 펄스의 폭을 증감하는 방식으로 전압의 크기를 제어하지만 이 방식은 별도의 공진회로를 이용하여 공진을 일으킨 다음 이를 부하에 인가하는 방식으로 구성되기 때문에 속응성이 떨어지고 균일한 플라즈마를 발생시키기 어렵다. 부스트형 전원장치는 별도의 부스트 컨버터로 직류전압을 제어하여 부하단에 입력되는 전압을 직접 제어하므로 매우 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있는 이점이 있으나 별도의 부스트용 스위치가 필요하고 이로 인한 효율의 감소 및 사이즈의 증가가 되는 문제점이 생긴다. 본 연구에서는 커패시터로 모델링되는 부하를 이용하여 직접 공진을 일으키고 공진된 부하 전압을 직접 부스트 스위치에 인가시키는 방식으로 부스트용 스위치의 소프트 스위칭이 가능한 새로운 방식을 개발하였다. 개발된 방식에서는 부스트용 스위치가 ZCS형태로 켜지고 ZVS형태로 꺼지는 특성을 갖게 되므로 별도의 추가 회로 없이도 획기적인 효율 증가와 방열판 사이즈의 감소로 인한 제품의 경량화가 가능한 장점이 있다. 또한, DC링크 커패시터의 최소화로 인하여 부하단의 아크 문제가 자동적으로 해결되는 장점도 있다. 제안된 제어 방식은 시뮬레이션과 실험으로 그 타당성을 입증하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.453-453
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• 2012

최근 디스플레이 시장에서는 저전력 자발광 소자인 OLED가 많은 관심 속에 연구 진행 되고 있다. 높은 효율과 투명, 플렉서블 디스플레이가 실현 가능한 OLED 소자는 초기 수명감소, 저전압구동 및 신뢰성에 대한 문제점을 개발 중에 있기에 많은 가능성을 현실화 하지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 OLED소자의 역방향 반송자 회복 수명을 측정함으로써 스트레스에 의한 소자 열화를 전기적으로 분석하는 방법을 제시하고자 한다. 우선 5cm5cm의 면적에 네 개의 픽셀이 들어가는 후면 발광 Blue OLED를 제작하고 $-40^{\circ}C$부터 $100^{\circ}C$까지 $10^{\circ}C$간격으로 온도 스트레스를 주어 수명을 측정하였다. 전원공급기를 사용하여 직류 전압을 2V 인가하고 함수 발생기를 사용하여 +3V, -0.5V의 구형파를 500 kHz 주파수로 인가하였다. 이러한 조건으로 측정된 소자는 오실로스코프를 이용하여 전압 회복시간을 측정하고 온도 스트레스에 따른 수명을 산출하였다. $-40^{\circ}C$일 때 는 약 1.92E-7s이고 $100^{\circ}C$일 때 는 약 1.49E-7s로 약 0.43E-7s정도 감소하였다. 양의 전압이 인가되었을 때의 소자 내부의 전압은 온도가 증가함에 따라 꾸준히 감소하였고, 이에 따라 또한 꾸준히 감소하였다. 그러나 음의 전압이 인가되는 부분에서는 무설 전류에 의하여 음의 방향으로 흐르게 되는 전압의 절대값이 꾸준히 증가하였고 대체적으로 온도가 증가함에 따라 그래프가 아래로 이동하는 현상이 관찰되었다. 이러한 경향은 이상적인 다이오드의 반송자 축적 식을 통하여 온도가 증가함에 따라 가 증가하는 것과 관련이 있음을 확인하였다. 따라서 다수 층의 레이어로 이루어진 OLED소자의 열적 스트레스에 대한 수명 변화의 물리적 조건이 이상적인 다이오드 특성에 부합한다는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.417-417
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• 2010

작은 직경의 외부 전극 형광램프와 냉음극 형광램프는 LCD-TV의 광원으로 사용하고 있다. 교류 전압으로 구동되는 외부전극 형광램프와 교류 및 직류 전압으로 구동되는 냉음극 형광램프에서 광 방출 신호를 관측하였다. 이러한 빛은 양광주의 고전압부에서 접지부로 $10^5-10^6\;m/s$의 속도로 전파한다. 램프에서 방출된 광이 양광주를 따라 전파하는 현상은 일반 형광등과 네온싸인관에서도 동일하게 관측된다. 이러한 빛의 전파 현상은 지난 70년의 형광 램프 역사상 처음 관측되었다. 양광주 영역의 플라즈마는 높은 전압과 수 십 kHz가 인가되는 전극부에서 발생한 고밀도 플라즈마의 확산으로 생성된다. 고전압이 인가된 전극부에서 발생한 고밀도의 플라즈마는 인가되어지는 구동 주파수에 해당하는 섭동으로 작용하여 플라즈마 파동으로 양광주 영역으로 전파된다. 이러한 플라즈마 파동은 고밀도 전극부에서 저밀도 양광주 영역으로 플라즈마 밀도의 차이에 의하여 된다. 이때 파동의 전파 속도는 관 전류에 따라 달라진다. 타운젠트 방전 이전의 저 전류일 때는 ${\sim}10^5\;m/s$이며, 타운젠트 방전 이후 글로우 방전에서의 전파 속도는 ${\sim}10^6\;m/s$로 증가한다. 또한 타운젠트 방전 이전의 저 전류에서는 파동이 감쇠하는 경향을 보이며, 고 전류에서의 파동의 감쇠는 매우 작다. 관측된 광신호의 결과로부터 전파되는 파동의 원인은 플라즈마 확산에 의한 밀도의 차이에 의한 것으로 해석된다. 즉, 수 십 kHz의 구동 주파수를 갖는 플라즈마 파동이 양광주의 플라즈마 밀도 구배에 의하여 전파된다. 이러한 파동은 높은 전압이 인가되는 전극부에서 낮은 전압부로 향하는 조류의 흐름과 같이 나타난다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.134-134
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• 2015

최근 액체 플라즈마에 대한 주된 이슈는 방전에 의해 발생하는 히드록실라디칼(OH-)과 버블이다. 액체 플라즈마를 이용한 다양한 응용분야에서는 히드록실라디칼에 주목하고 있다. 액체 플라즈마는 그래핀 파생물의 용액 친화도 향상을 위해 이용될 수 있다. 흑연이 포함된 과산화수소(H2O2) 용액에서 전기적인 방전으로 만들어진 히드록실라디칼로 그래핀 파생물의 용액 친화도를 향상시킨다. 이는 잠재적인 프린팅(printing) 기술 발전에 기대된다. 그리고 이 라디칼은 폐수에서 발암성의 트라이클로로아세트산(CCl3COOH)을 탈 염소하고 분해하는 역할을 하여 액체 플라즈마가 새로운 수처리 기술로 부상되고 있다. 또한 인체에서는 살균 작용을 하는 것 뿐만 아니라 단백질 고리를 끊는 역할을 하여 전립선 수술과 같은 인체수술에 적용될 수 있다. 최근 액체 플라즈마를 이용한 돼지 각막 임상수술에서 레이저와 필적할 정도로 매우 정밀하게 수술된 연구결과가 발표되어 인체 각막수술 적용에 기대된다. 이처럼 액체 플라즈마를 이용한 대부분의 응용분야에서 히드록실라디칼의 역할이 중요하다. 액체 플라즈마의 또 다른 이슈인 버블은 2가지의 역할을 한다. 첫 번째로 방전소스의 역할이다. 액체 속에 담긴 얇은 전극에 전압을 인가하면 전극 주변에서 강한 전기장의 발생으로 줄열(joule heating)에 의해 버블이 생성된다. 전극에서 버블이 생성되었을 때, 서로 다른 유전율을 가진 두 물질로 나누어진다. (버블 안은 공기로 상대 유전율 ${\varepsilon}r{\fallingdotseq}=1$, 용액은 ${\varepsilon}r{\fallingdotseq}=80$이다.) 시스템에 인가된 전압이 항복 전압(breakdown voltage)을 넘어서면 유전율이 상대적으로 낮은 버블내부에 강한 전기장이 걸리게 되어 방전이 일어난다. 만약 버블이 존재하지 않는다면 방전을 위해서 매우 높은 전압이 필요하다. 따라서 버블은 플라즈마 방전의 소스역할을 한다. 두번째로 버블은 전극의 부식을 방지하는 역할을 한다. 전극 부식은 주로 전기분해로 인한 산화반응에 의해 발생하는데 버블을 전극에 오래 머무르게 하면 부식을 방지할 수 있다. 이처럼 액체 플라즈마 시스템에서 버블의 역할들은 상당히 중요하다. 일반적으로 버블은 시스템에 인가하는 전원, 전극 극성 그리고 전압크기에 따라 거동이 달라진다. 시스템에 AC파워를 인가하면 버블은 주파수가 높을수록 전극에서 떨어지는 속도가 빨라지는 특성을 보인다. 핀 전극 극성이 음극일 때는 양극일 때보다 버블이 더 잘 생성된다. 또한 인가전압크기에 따라 거동이 달라지며 시스템에 같은 전압을 인가하여도 크기가 항상 같지 않고, 거동도 일관성을 보이지 않은 랜덤적인 모습을 보인다. 본 연구에서는 이 랜덤적인 버블의 거동을 정리하고 응용분야에서 중요하게 여기는 히드록실라디칼 생성에 대해 공부하기 위해 염류 용액(saline solution)에 핀(pin)-면(plane) 전극 구조를 설치하여 10Hz 주파수(1% duty cycle)를 가진 0-600V 구형펄스로 실험하였다. 실험을 통한 결과로서 랜덤적인 버블의 거동을 전극에서 버블이 떨어지는 속도와 플라즈마 특성에 따라 슈팅모드(shooting mode)와 유지모드(keeping mode) 2가지 모드로 분류하였다. 슈팅모드에서는 버블이 핀 전극에서 성장하지 못하고 빠른 속도로 떨어지는 모드로 플라즈마 방전이 잘 이루어지지 않는다. 반면 유지모드에서는 버블이 핀 전극에서 떨어지지 않고 지속적으로 성장한다. 이 모드에서는 펄스 시간 동안 하나의 버블로 연속적인 방전이 가능하다. 방전이 일어날 때 발생하는 히드록실라디칼의 생성은 버블 내부의 쉬스와 관련이 있다. 이 라디칼을 만들기 위해서는 높은 에너지가 요구되기 때문에 버블 내부의 쉬스(sheath)에서 만들어진다. 펄스 동안 쉬스는 주로 핀 전극 주변에서 유지되며 히드록실라디칼은 이곳에서 주로 만들어진다. 따라서 버블과 함께 쉬스도 성장하는 버블유지모드에서 슈팅모드보다 히드록실라디칼이 더 많이 생성된다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.04c
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• pp.116-118
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• 2008

기존의 무수은 면광원 램프의 구동방식은 한쪽의 극을 그라운드로 두거나 고정하고 나머지 극에 일정한 고전압을 인가하는 방식이다. 이러한 방법은 고전압 인가라는 특징으로 인한 전압 스트레스 증가 및 변위전류의 증가 그리고 파생되는 회로의 소손 문제 등이 발생하게 된다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위한 방법으로 공진을 이용한 상대전압을 인가하여 스트레스를 줄이는 구동 방식을 제안한다. 제안한 방식은 각 소자의 전압 및 전류 스트레스를 줄일 수 있으며 이로 인하여 효율을 향상시킬 수 있으며 변압기를 사용하는 경우 변압기의 부피를 줄일 수 있는 특징을 가진다. 기존 방식과 제안한 방식을 비교하고 시뮬레이션을 통하여 확인 하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2007.05a
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• pp.58-61
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• 2007

본 논문에서는 액상분말 전자종이 특성 평가 하였다. 액상분말은 두 가지 타입의 마이너스 극성과 플러스 극성이 있으며 이때 전압을 인가하기 전에는 중성 상태이며, 전압을 인가하면 충전을 하며 충전 이 되면 서로 반대의 극성 쪽으로 이동한다. 액상분말 전자종이의 구조는 상하 유리 기판에 ITO/격벽을 형성이 되었고 그 사이에 액상분말이 틀어가 있는 구조이다. 유기기판에 ITO/격벽을 형성을 한 후 putting을 하고 합착을 한다. 상 하판 분리방식으로 노란색 액상분말 및 검은색 액상분말을 충전한 후 전압을 인가하여 소자의 구동을 하였으며 제작된 소자의 전기 및 광학특성 평가 하였다.

• Journal of the Korea Computer Industry Society
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• v.4 no.12
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• pp.1013-1020
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• 2003

In this paper, the discharge properties due to time variation were investigated in order to estimate a electrical performance of the insulator for small transformer. AC 10[kVl applied to specimen was converted to $\pm$5[V] and stored to personal computer through A/D converter. A period of applied wave form and discharge values were divided into 64 parts and discharge values generated during 10 seconds were accumulated by phases. As a result, it was confirmed that count of discharge, total discharge and the variation degree of average discharge were decreased as time elapsed.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.07a
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• pp.748-749
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• 2008

대용량 전동기에는 역률보상용 콘덴서와 리액터를 설치하여 부하역률을 개선하고 있다. 역률보상용 콘덴서의 기동리액터 전.후단 설치지점에 따른 특성변화를 해석한 결과 콘덴서를 기동 리액터 전단에 설치한 경우 기동시의 순간적인 콘덴서 돌입전류로 상용주파수 부근의 고조파(1,3,5차) 공진이 발생하여 이로 인한 과전압이 콘덴서와 직렬리액터에 반복적으로 인가되어 수명이 단축됨을 확인할 수 있었다. 기동초기에 발생하는 과전압을 저감하기 위해서 콘덴서 회로의 연결점을 기동리액터 후단에 설치한 결과 인가전압과 전류가 감소됨을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2011.11a
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• pp.40-43
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• 2011

전해 커패시터의 발열 메커니즘 및 소손 패턴 해석에서 최초의 출화는 1차측 전원으로 확인되었다. 전해 커패시터 외부의 방폭캡이 탄화되었고, 인접한 기판에도 탄화된 흔적을 확인되었으나 극성의 역사용, 과전압의 인가 및 금속한 충전 및 방전 등은 없었다. 전해 커패시터 내부를 X-ray 분석한 결과 전극 및 극판에는 이상이 없는 것으로 확인되었다. 부품 사양에 제시된 하한사양한계(LSL)는 144[${\mu}F$], 상한사양한계(USL)는 216[${\mu}F$]이며, 소손된 전해 커패시터의 공정능력분포(Cpk)가 1.21로 분석된 것으로 보아 공정 개선이 필요한 것으로 판단된다. 전해커패시터의 발열 메커니즘은 AC 과전압의 인가, 서지의 유입, 내부 온도의 상승, 기밀불량 등에 의해 지배되는 것을 알 수 있었다. 전해 커패시터를 설계할 때 고려사항은 적절한 전압의 인가, 정확한 등가직렬저항(ESR)의 연결, 급속한 충전 및 방전의 제어, 충분한 유전정접의 여유(margin) 확보 등이 중요한 요소이다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2000.07c
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• pp.1843-1845
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• 2000

GIS(Gas insulated switchgear)내부에서 발생한 부분방전 신호를 검출 할 수 있는 UHF(Ultra-high frequency) 부분방전 검출 센서를 345 kV GIS의 AC 내전압 시험에 적용하였다. 부분방전 센서를 적용한 상태에서 각 상별로, bus별로 나누어 계통 최고전압의 1.0 p.u, 1.5 p.u, 1.73 p.u 전압을 단계적으로 인가하였으며 간헐적으로 부분방전 신호가 검출됨을 확인하였다. 간헐적인 부분방전 신호는 GIS 내부에 있던 이물질에서 약한 방전이 시작되고 인가전압을 높임에 따라 방전의 강도가 증가하다 소멸되었다. 방전을 일으킨 이물질이 모두 증발되었거나 위치 변화에 의해 방전이 소멸된 것으로 판단된다.