• 한국가스학회:학술대회논문집
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• 2007.04a
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• pp.12-17
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• 2007

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.116.1-116.1
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• 2016

반도체 가스센서에서는 가연성 및 탄화수소계 가스를 감지 하기 위해서 $100{\sim}500^{\circ}C$ 이상의 동작온도를 필요로 한며, 이에 따라 반도체식 가스센서의 마이크로 히터 소재는 고온에서 열적 안정성이 있는 소재가 요구된다. 현재 상용화되고 있는 반도체식 가스센서는 실리콘(Silicon) 기반의 MEMS 기술을 이용한 가스센서이며, 구조적으로나 성능적 한계가 드러남에 따라 실리콘 이외의 다양한 재료의 MEMS 응용기술 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 실리콘의 재료적 한계를 극복하기 위해 다공성 알루미늄 산화물(AAO)을 기판으로 사용하여 마이크로 히터를 제작하였다. AAO의 제작에 앞서 CMP, 화학연마, 전해연마를 이용하여 적합한 전처리 공정을 선정하였고, AAO 제작 시 온도, 시간, 전압의 변수를 주어 마이크로 히터 기판에 적합한 공정을 탐색하였다. 마이크로 플랫폼은 MEMS 공정으로 제작되었으며, PR(Photo Resist)을 LPR(Liquid Photo Resist)과 DFR(Dry Film Resist)로 각각 2종 씩 선택하여 AAO에 적합한 제품을 선정하였다. 제작된 마이크로 히터는 $1.8mm{\times}1,8mm$로 소형화 하였고, 열손실의 제어를 위해 열확산 방지층을 추가하였다. 구동 온도, 소비전력, 장시간 구동시 안정성의 측정 및 평가는 적외선 열화상 카메라와 kiethly 2420 source meter를 이용하여 측정하였으며, 열확산 방지층의 유 무에 따른 온도 분포 및 소비전력을 비교평가 하였다. 최종적으로는 현재 사용화 되어있는 가스센서들의 소비전력과 비교 평가 하여 논의 하였다.

• Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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• 2010.09a
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• pp.372-375
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• 2010

보안등은 주택가 골목에 안전을 위해 설치하는 중요한 설비로서, 도로 폭이 12m 이하인 장소에 설치된다. 그러내 통행 인구가 없어도 야간시간 내내 점등되고 있기에 낭비되는 전력량이 상당하다. 적외선센서가 부착된 보안등을 교체하게 되면 보행자의 움직임을 통해 일정시간 점등이 되고 이동체가 없을 때는 소등이 되어 전기에너지의 소비를 상당히 줄일 수가 있어 온실가스저감에 기여할 수 있다. 본 논문에서는 적외선센서 보안등의 최적 작동시간을 추적하기 위해 보행자의 통행 분포를 알아보고자 연구지역인 경북대 캠퍼스 내에서 사계절 중 여름철 야간 보행자의 통행패턴을 현장조사하여 분석하였다. 이를 통해 시간별, 공간별 분포 특성을 파악하고 도식화하여 보행자의 통행분포 특성을 파악함으로써 보안등의 작동시간 추적이 가능하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1641-1642
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• 2006

본 연구에서는 NDIR(non dispersive infrared absorption) 가스센서의 소형화와 저가화를 목표로 2개의 오목 거울을 이용한 새로운 광 공동(optical cavity) 구조를 제안하고, 구조에 따른 광 출력 특성을 시뮬레이션하였다. Optical cavity는 광 경로증가 및 광 집속 구조로 설계하고, 각각의 출력단에서 검출되는 광 출력을 시뮬레이션한 결과 광 집속 구조의 팡 출력이 더 효율적임을 확인하였다. 집광구조에서의 광 출력을 최대로 하기 위해 광의 초점을 찾아보았다. 집광 구조를 사용하지 않는 단순 평행 광이 조사되는 경우, 적외선 센서부에 입사되는 광 출력은 최대 0.024W이다. 그러나 집광구조에서는 optical cavity의 광축에서 센서의 위치를 $15\sim20mm$까지 변화시켜 시뮬레이션한 결과 거리 18.83mm 일 때 조사되는 광 출력이 약 0.153W로 약 7배 증가됨을 확인하였다.

• 기계와재료
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• v.24 no.2
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• pp.72-78
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• 2012

환경오염 문제로 인하여 질소산화물의 규제가 크게 강화되었으며 규제에 대응을 위한 연구가 활발히 진행되면 배기가스 후처리 기술 중의 SCR시스템이 연구되고 있다. 이러한 시스템의 개발에 있어 엔진 거동에 대한 NOx 제거효율을 높이고 장비가격을 낮추기 위하여 정확한 농도 측정이 필요하며, 이러한 측정에 들어가는 감시물질을 이용한 가스센서 방식의 반도체 감지 재료를 이용한 방식, SAW(surface acoustic wave)소자를 이용한 구동 방식, Micro / Nano 공진자를 이용한 방식과 광학방식을 이용한 가스센서의 적외선 흡광 방식, 광음향 방식의 기술소개 및 시장동향에 대하여 간략히 기술한다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.18 no.3
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• pp.1-12
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• 2014

In this paper, we developed an explosion proof type and portable combustible gas leak detector and proposed an algorithm to improve the accuracy for measuring gaseous concentrations. The nation's first we developed an infrared gas leak detector with explosion proof standard(Ex d ib) and improved measuring accuracy by using linearization recursion equation and 2nd Lagrange interpolation polynomial. Together, we advanced their performances and added their easy functions after investigating field demands. To compare our and other company's detectors, we performed measurement tests with eight standard gases made by Korea Gas Safety Corporation. We demonstrated the excellence of our instruments in measuring accuracy other than detecters through experimental results.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.30 no.1
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• pp.36-41
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• 2021

The motivation of this paper is to easily analyze the properties of nondispersive infrared gas sensor that has more than two different optical path length and to suggest the criterion and definition of infrared light absorbance in order to minimize the measurement errors. With the output voltage ratios and the normalized derivatives of infrared ray (IR) absorbance, when the normalized derivatives of IR absorbance decreases from 0.28 to 0.10, the lower and higher limits of errors were decreased from -5.62% and 2.39% to -4.27% and 2.78%. When the normalized derivatives of IR absorbance were 0.10, the output voltage could be partitioned into two regions with one exponential equation and the temperature compensation error was less than 5%.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.18 no.2
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• pp.48-54
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• 2014

A unique optical waveguide structure is proposed to enhance the optical characteristics of alcohol screening sensors. This structure is then simulated. The structure consists of two elliptical waveguides that have a common focus to one side and has an IR source and detector at each of the other focal points of the ellipses. When the angle between the two elliptical waveguides is increased from 30 degrees to 90 degrees, the maximum level of irradiance is greatly decreased, falling from $2.23{\times}10^6 W/m^2$ to $5.74{\times}10^5W/m^2$. However, the diameter of the incident rays is at a minimum of 1.86mm and the total incident flux is less than 10% lower when compared to the structure at $90^{\circ}$. It can be seen from the simulation results that this structure might enhance the sensitivity of an optical gas sensor which has a large absorption wavelength.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.62-62
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• 2000

비접촉식 온도센서는 물체에서 방출하는 적외선 등의 복사신호를 열에너지로 전환하고 이를 다시 전기신호로 2차 에너지 변환하여 온도를 감지하는 센서로 인체 검지를 응용한 다양한 상품 및 교통, 방재, 빌딩 시스템 등의 분야에 널리 응용되고 있다. 비접촉식 적외선 센서는 열에너지를 전기에너지로 변환하는 방법에 따라 양자형과 열형으로 구분되며, 이중 양자형은 광전도나 광기전력 효과 등을 이용하여 감도 및 응답성이 우수하다는 장점을 지니고 있지만, 소자부를 80K 이하 온도로 유지시키는 냉각을 필요로 하므로 대형 제작이 불가피하고 그 용도가 제한적이다. 열형은 냉각이 필요 없고 소형으로 제작가능한 장점을 지니고 있어 써모 파일이나 초전체를 이용한 번용 센서가 보급되고 있다. 그러나 써모파일의 경우 출력되는 전기 신호가 미약하여 감도 및 응답성을 향상하기 위해 구조가 복잡하고, 특히 모터초퍼나 저항을 전압으로 변환시키는 전력기 등이 필요로 하는 단점을 지니고 있다. 따라서 이러한 문제점을 보완하기 위해 열전재료 박막을 이용한 적외선 센서를 개발하려는 노력이 진행중에 있다. 열전박막을 이용한 적외선 센서는 열전재료의 Seebeck 현상을 이용하여 열에너지에서 전기에너지의 변환이 자가발전으로 이루어져 offset과 외부 바이어스를 필요로 하지 않는다. 또한 작은 온도 변화에도 그 감도와 응답성이 높고, 출력신호가 커서 증폭기 등이 불필요한 장점을 지니고 있다. 특히 초전형 센서가 상온에서도 기판에 대한 열 확산을 제어해야 하는 문제점을 갖는 반면, 열전박막형 적외선 센서는 고온에서도 안정된 출력 신호를 얻을 수 있어 그 활용 온도 범위가 크게 확대될 것으로 기대된다. 본 실험에서는 우수한 열전특성을 갖는 (Bi1-xSbx)2Te3 박막을 얻기 위해 열팽창계수가 작고 알칼리 원소가 0.3% 이하로 포함되어 있는 corning glass(# 7059)를 기판으로 사용하였다. 또한 최적의 열전특성을 나타내는 조성을 실험적으로 구하기 위해 (Bi0.2Sbx)2Te3 조성의 합금 타？ 위에 Bi2Te3 및 Sb2Te3 chip을 올려놓고 그 면적을 변화시켜 다양한 조성의 열전박막을 증착하였다. 열전박막의 증착시 산화와 오염에 의한 열전특성 변화를 최소화하기 위해 초기진공도를 1$\times$10-6 Torr로 하였으며, Ar 가스를 흘려주어 2$\times$102 Torr 의 증착진공도를 유지하였다. 열전박막을 증착하기 전에 기판을 10분간 200W의 출력으로 RF 처리하였으며, 30$0^{\circ}C$에서 33 /sec의 속도로 (Bi1-xSbx)2Te3 박막을 증착하였다. 이와 같이 제조된 (Bi1-xSbx)2Te3 박막의 미세구조를 SEM으로 관찰하고 EDS로 조성을 분석하였으며, XRD를 이용하여 결정성을 관찰하였다. 또한 (Bi1-xSbx)2Te3 박막의 Seebeeck 계수 및 전기비저항을 측정하고 증착된 박막조성, 결정상, 미세구조와 열전특성간의 상관관계를 고찰하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1547_1548
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• 2009

제안된 Fabry-Perot Interferometer (FPI) 어레이 기반 IR 스펙트로미터는 상층부에 FPI 어레이와 하단에 $V_2O_5$ 볼로미터 IR 적외선 센서어레이로 크게 두 부분으로 구성된다. 이 구조에서 다양한 FPI 공진 캐비티의 두께에 의해 특정 공진 파장이 선택되어 진다. 그리고 각각의 볼로미터 IR 디텍터는 IR 파장에 상응하는 투과도를 감지해낸다. 다양한 박막 필터 시뮬레이션 결과를 통해 제작된 FPI 어레이 기반 IR 스펙트로미터는 $3{\sim}5{\mu}m$의 적외선 파장대역에서 흡수 스펙트럼을 가지는 $CH_4$, $CO_2$, $N_2O$, CO 가스 검출을 위해 다층 박막 FPI 층의 다층 박막 FPI 층의 투과율을 높였다.