• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1125-1126
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• 2011

고온 초전도 전력기기는 상전도 전력기기에 비해, 중량과 부피가 작고 전력손실이 거의 없어 효율이 높고 대용량기기에 많은 장점을 지니고 있으며 또한 환경 친화적이다. 대형화가 요구되는 선박추진용 모터를 초전도 모터로 사용할 경우 저속 및 고 토크의 모터를 제작할 수 있고, 계자 권선과 전기자 권선을 초전도 선재로 사용함으로써 높은 전류밀도와 고 자장이 가능하여 고효율 및 소형 경량화 등의 장점이 있다. 그러나 전초전도 모터의 경우 얇은 테이프 형태의 초전도 선재의 특성으로 인해 구리선처럼 가공이 힘들고, 선재를 초전도 상태로 만들기 위한 냉각이 필요하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 동기모터와 선형모터를 혼합하여 고정자에 위치한 racetrack type의 전기자 권선뿐만아니라 회전자에 자기장을 발생시키는 계자 권선도 회전자가 아니라 고정자부분에 위치하므로 구조상 견고하고 냉각등에 장점이 있는 호모폴라 모터를 제안하였으며 자기저항의 변화가 작은 구조로 토크 리플이 작으므로 소음과 진동이 적은 모터를 설계하였다. 설계 결과로부터 호모폴라 모터를 제작하였으며 레이스트렉형과 팬케이크 권선의 임계전류등을 측정하였다. 추후 호모폴라 모터의 성능시험을 진행할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.46-46
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• 2018

메모리 소자의 수요가 데스크톱 컴퓨터의 정체와 모바일 기기의 폭발적인 증가로 NAND flash 메모리의 고집적화로 이어져서 3차원 집적 기술의 고도화가 중요한 요소가 되고 있다. 1 mm 정도의 얇은 웨이퍼 상에 만들어지는 메모리 소자는 실제 두께는 몇 마이크로미터 되지 않는다. 수직방향으로 여러 장의 웨이퍼를 연결하면 폭 방향으로 이미 거의 한계에 도달해있는 크기 축소(shrinking) 기술에 의지 하지 않고서도 메모리 소자의 용량을 증대 시킬 수 있다. CPU, AP등의 논리 연산 소자의 경우에는 발열 문제로 3D stacking 기술의 구현이 쉽지 않지만 메모리 소자의 경우에는 저 전력화를 통해서 실용화가 시작되었다. 스마트폰, 휴대용 보조 저장 매체(USB memory, SSD)등에 수 십 GB의 용량이 보편적인 현재, FEOL, BEOL 기술을 모두 가지고 있는 국내의 반도체 소자 업체들은 자연스럽게 TSV 기술과 이에 필요한 장비의 개발에 관심을 가지게 되었다. 특히 이 중 TSV용 스퍼터링 장치는 transistor의 main contact 공정에 전 세계 시장의 90% 이상을 점유하고 있는 글로벌 업체의 경우에도 완전히 만족스러운 장비를 공급하지는 못하고 있는 상태여서 연구 개발의 적절한 시기이다. 기본 개념은 일반적인 마그네트론 스퍼터링이 중성 입자를 타겟 표면에서 발생시키는데 이를 다시 추가적인 전력 공급으로 전자 - 중성 충돌로 인한 이온화 과정을 추가하고 여기서 발생된 타겟 이온들을 웨이퍼의 표면에 최대한 수직 방향으로 입사시키려는 노력이 핵심이다. 본 발표에서는 고전력 이온화 스퍼터링 시스템의 자기장 해석, 냉각 효율 해석, 멀티 모듈 회전 자석 음극에 대한 동역학적 분석 결과를 발표한다. 그림1에는 이중 회전 모듈에 대한 다물체 동역학 해석을 Adams s/w package로 해석하기 위하여 작성한 모델이고 그림2는 180도 회전한 서브 모듈의 위상이 음극 냉각에 미치는 효과를 CFD-ACE+로 유동 해석한 결과를 나타내고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.345.1-345.1
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• 2016

구리 피막은 열 및 전기를 잘 전달하는 특성으로 인해 전기 배선이나 Heat Sink 재료 등에 이용되고 있다. 최근에는 전자파 차폐나 FCCL (Flexible Copper Clad Laminate) 등의 피막으로 널리 이용되면서 연속 코팅 및 후막 제조를 위한 고속 소스의 필요성이 증가하고 있다. 연속코팅 설비에 적용하거나 후막을 경제적으로 제조하기 위해서는 정지상태의 기판을 기준으로 시간당 $100{\mu}m$ 이상의 증착 속도가 요구된다. 기존 마그네트론 스퍼터링 소스의 경우 일반적으로 증착율이 시간당 $20{\mu}m$ 이내이며, 고전력을 이용하는 소스의 경우도 $60{\mu}m$를 넘지 못하고 있다. 본 발표에서는 자기장 시뮬레이션을 통해 자석의 배열을 최적화하고 냉각 효율을 고려한 소스 설계를 통해 고속 스퍼터링 소스를 제작하고 그 특성을 평가하였다. 제작된 소스는 구리 코팅을 위한 스퍼터링 공정 조건을 도출하고 다양한 기판에 $20{\mu}m$ 이상의 구리 후막을 코팅하여 미소 형상 및 코팅 조직을 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.2
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• pp.153-160
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• 2010

A magnetocardiogram (MCG) is a recording of the biomagnetic signals generated by cardiac electrical activity. Biomagnetic instruments are based on superconducting quantum interference devices (SQUIDs). A liquid cryogenic Dewar flask was used to maintain the superconductors in a superconducting state at a very low temperature (4 K). In this study, the temperature distribution characteristics of the liquid helium in the Dewar flask was investigated. The Dewar flask used in this study has a 30 L liquid helium capacity with a hold time of 5 d. The Dewar flask has two thermal shields rated at 150 and 40 K. The temperatures measured at the end of the thermal shield and calculated from the computer model were compared. This study attempted to minimize the heat transfer rate of the cryogenic Dewar flask using an optimization method about the geometric variable to find the characteristics for the design geometric variables in terms of the stress distribution of the Dewar flask. For thermal and optimization analysis of the structure, the finite element method code ANSYS 10 was used. The computer model used for the cryogenic Dewar flask was useful to predict the temperature distribution for the area less affected by the thermal radiation.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.8 no.5
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• pp.255-260
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• 1998

Fabrication condition and magnetic properties of ultrathin Co-based amorphous alloy have been investigated. When the ejection gas pressure was lower than 0.05 kgf/$\textrm{cm}^2$ at the roll speed of 55 m/s, ultrathin ribbons with the thickness less than 10 ${\mu}{\textrm}{m}$ were successfully obtained. The ribbon thickness decreased linearly with the decrease in ejection pressure. Moreover the significant decrease in ribbon width was accompanied with the decrease of thickness in the range of ejection pressure to form an ultrathin ribbon. This behavior was attributed to the decrease of effective ejection pressure in the both end-sides of rectangular nozzle due to the larger friction between molten metal and nozzle wall. The effective permeability at low frequency (1 kHz) decreased largely with the decrease in ribbon thickness, while the coercive force increased with the thickness decrease. It was considered that these behaviors were due to the enhancement of surface effect leading to the suppression of wall motion. However effective permeability at high frequency (1 MHz) increased with the decrease in ribbon thickness, and this was ascribed to the easier magnetization rotation owing to the reduction of eddy current.

• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.2 no.2
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• pp.20-25
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• 2000

A CICC type superconducting bus-line electrically connecting a superconducting magnet to a power supply is cooled down to low temperature under the external magnetic field during operation. The thermal contraction during the cooling may be constrained by the supports which are installed to protect the bus-line from Lorenz magnetic forces. This constrained contraction causes thermal stresses in the bus-line to release thermal contraction. The minimum stress conditions in the bus-line may be optimized by controlling the supporting arrangement considering the thermal contraction and the external field. The analytical method to find optimal supports arrangement was suggested by using the beam theory, and numerical calculation using commercial code was performed to verify the suggested analytical optimization method.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.672-677
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• 1998

액체금속로 순환 냉각재인 전기전도성 나트륨 유체를 전자기적으로 구동시키는 선형유도 전자펌프의 유로내 과기유체역학적(MHD) 특성 분포를 해석적으로 계산하였다. 유로 내 반지름 방향의 좌표에 따라 유속, 점성력 및 전자기 구동력 둥을 계산하여 하트만 수(H$_{a}$ )에 따른 유체 특성의 변화를 그래프로 도시하였다. 하트만 수(H$_{a}$ )가 증가할수록 도전성 나트륨 유체의 유속 분포는 점점 평탄해지고 점성력은 전자기력에 비해 무시할 정도로 작은 값을 가짐을 알 수 있었다. 따라서 적지 않은 자기장에 의해 구동되는 전자펌프에 있어서 금속 유체는 마치 일정 두께의 금속 고체로 취급될 수 있음을 예측할 수 있었다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.11 no.1
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• pp.26-31
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• 2001

The effect of MoO$_3$ addition on the permeability of Mn-Zn ferrites was studied. 600 ppm, 800 ppm and 1,000 ppm of MoO$_3$ were added to the main composition after calcination. Ferrite cores were sintered at 135$0^{\circ}C$ for 3hrs, followed by cooling according to the equilibrium oxygen concentration. The initial permeability was about 8,000 with heating rate 5$^{\circ}C$/min for 3hrs without MoO$_3$ addition. When 600 ppm and 800 ppm of MoO$_3$ were added, the initial permeabilities, 13,200 and 13,550 were obtained, respectively. However, the sample with 1,000 ppm MoO$_3$ showed lower permeabilities because of abnormal grain growth. At the heating rate 1$0^{\circ}C$/min, the ferrite cores with 1,000 ppm MoO$_3$ demonstrated the highest initial permeability greater than 15,000, without exaggerated grain growth.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.4.2-4.2
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• 2010

최근 열전달율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 고 열전도성 나노유체가 주목을 받고 있다. 고 열전도성 나노유체는 액상보다 열전도도가 수백~수만 배 높은 고상의 금속 또는 비금속 나노입자를 물이나 오일 등에 미량 균일하게 분산시킴으로써 기존의 유체가 가지지 못한 높은 열전도율과 분산안정성을 갖는 기능성유체를 말한다. 고 열전도성 나노유체는 기존 냉각시스템에서 냉각유체만 교체할 경우에도 열전달 효율을 20% 이상 향상시킬 수 있는 저비용 고효율작동 유체이다. 이 나노유체는 발전설비, 공조설비, 에너지 산업, 석유화학, 화학공업, 제철산업, 가정용 냉난방설비, 자동차 등 산업 전 분야의 열교환시스템에 활용이 가능하다. 따라서 고 열전도성 나노유체는 종래 열효율의 한계를 돌파할 수 있는 에너지 이용 효율 향상 기술의 패러다임을 바꿀 혁신적인 신소재로 여겨지고 있다. 그러나 현재까지 개발된 나노유체는 초기 열전도 특성은 우수하나 장기간 분산안정성이 확보되지 않아 시간이 경과함에 따라 열전도도가 점점 감소하는 경향을 보인다. 또한 탄소나노튜브를 분산한 나노유체의 경우와 같이 유체의 점도가 크게 증가하여 실제 산업에 적용 시 커다란 동력손실을 초래할 수 있으며 열교환시스템에 파울링이 발생할 소지가 크다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 나노유체에서 열전달이 일어나는 메커니즘이 규명되어야 하지만 아직 명확한 이론이나 가설이 정립되어 있지 않다. 이 논문에서는 나노유체가 높은 열전도율을 보이는 현상을 설명할 수 있는 몇 가지 이론을 살펴 보고 지금까지 개발된 안정성이 아주 높은 나노유체의 열전도 특성을 비교 분석하여 획기적인 열전도성 나노유체 개발 가능성을 살펴보고자 한다. 이를 위해 나노입자의 조성, 유체 내 농도 및 자기장 등이 나노유체의 열전도율에 미치는 영향을 연구하였다.

• Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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• v.25 no.5
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• pp.49-57
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• 2020

Conventional electric motors are not suitable for aircraft because of their large size and weight. High-temperature superconducting (HTS) motors have high current density, high magnetic field density, and low loss, so they can significantly reduce the size and weight compared to general electric motors. This paper presents the conceptual design and analysis results of HTS motors for electric propulsion in future aircraft. A 2.5 MW HTS motor with a rotational speed of 7,200 RPM was designed and the specific power (kW/kg) was analyzed. The operating temperature of the field coil of the HTS motor is 20K in consideration of LH2 cooling. The stator winding were connected in a multi-phase configuration and Litz wires were used to minimize eddy current losses. As a result, it was confirmed that the specific power of the motor is about 18.67 kW/kg, which is much higher than that of the conventional electric motor.