• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.115-115
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 에피웨이퍼공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 문제로 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만든다. 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현 할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 본 연구에서는 유도가열방식의 유도가열히터를 이용하여 기판과 히터의 간격에 차이에 따른 기판 균일도 측정했고, 회전에 의한 기판의 온도분포와 자기장분포의 실험적 결과를 상용화 유체역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 했다. 또한 가스의 inlet위치에 따른 기판의 온도 균일도를 측정하였다. 본 연구에서 사용된 가열원은 유도가열히터 (Viewtong, VT-180C2)를 사용했고, 가열된 흑연판 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라 (Fluke, Ti-10)를 이용하여 온도를 측정했다. 와전류에 의한 흑연판의 가열 현상을 누출 전계의 분포로 확인하기 위하여 Tektronix사의 A6302 probe와 TM502A amplifier를 사용했다. 흑연판 위에 1 cm2 간격으로 211곳에서 유도 전류를 측정했다. 유도전류는 벡터양이므로 $E{\theta}$를 측정했으며, 이때의 측정 방향은 흑연판의 원주방향이다. 또한 자기장에 의한 유도전류의 분포를 확인하기 위하여 KANETEC사의 TM-501을 이용하여 흑연판 중심으로부터 10 mm 간격으로 자기장을 측정 했다. 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가한 결과 gap이 3 mm일때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$에서 불균일도 6.5%를 얻었으며, 회전에 의한 온도 균일도 측정 결과는 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$에서 5.5%의 불균일도를 확인했다. 또한 CFD-ACE+를 이용한 모델링 결과 자기장의 분포는 중심이 높은 분포를 나타냄을 확인했고, 기판의 온도분포는 중심으로부터 55 mm되는 곳에서 300 W/m3로 가장 높은 분포를 나타냈다. 가스 inlet 위치를 흑연판 중심으로 수직, 수평 방향으로 흘려주었을 때의 불균일도는 각각 10.5%, 8.0%로 수평 방향으로 가스를 흘려주었을 때 2.5% 온도 균일도 향상을 확인했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권11호
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• pp.768-778
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• 2019

고속으로 비행하는 항공기의 구성품에 관한 적절한 설계를 위해서는 공기역학적 가열과 표면 온도를 계산하는 능력이 필수적이다. 본 연구에서는 항공기의 공력가열을 효율적으로 계산하기 위한 다양한 경험식들을 분석한 다음, 경험식에 기초한 전산코드를 개발하였다. 계산된 결과는 Navier-Stokes-Fourier 방정식 기반의 ANSYS FLUENT와 경험식에 기초한 ThermoAnalytics사의 MUSES 코드의 결과와 비교하였다. FLUENT의 계산결과와는 벽면 및 정체점 온도에 대해 매우 일치하였다. MUSES 코드와도 온도와 열유속에서 각각 1%, 5%의 차이를 보여주어 매우 근접한 결과를 보여 주었다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.93-97
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• 2022

열가소성 복합재의 핫프레스 성형공정에서 근적외선 가열의 적용은 소재를 성형온도까지 고속가열함으로써 공정 전체의 생산성을 확보할 수 있으나, 고에너지, 높은 성형온도, 고속가열에 의해 소재의 열화가 발생하여 재용융 성능 등의 소재 특성이 저하될 수 있다. 이에 본 연구는 고성능 항공소재로 활발히 연구개발되고 있는 Carbon fiber reinforced Polyetherketoneketone(CF/PEKK) 복합재에 적합한 핫프레스 성형공정의 최적화된 공정조건을 확립하기 위하여 근적외선 고속가열을 적용하였을 때, CF/PEKK 복합재에서 발생할 수 있는 열화 메커니즘과 그 특성을 형태학적, 열적 특성 및 기계적 성능 시험을 통해 평가하였다. 열화 반응에 따른 메커니즘 규명은 광학현미경을 활용하여 PEKK의 결정구조의 형태학적 조사를 기반으로 분석하였다. 그 결과, 열화가 진행됨에 따라 구결정의 크기가 감소하며 최종적으로 완전 열화 시 구결정이 소멸되는 것을 확인하였다. 열적 특성은 용융온도, 결정화온도, 발열량이 열화가 진행됨에 따라 감소하는 경향이 관찰되며, 460℃ 장시간 노출에서 결정구조가 소멸된 것을 확인하였다. 랩전단강도(Lap shear strength)시험 결과, 열화된 표면에서는 낮은 접합강도가 관찰되며, 접합면 분석에서 특정 면에서는 열에 의한 용융 특성이 나타나지 않았다. 결론적으로 CF/PEKK 복합재의 근적외선 고속가열 적용에 있어 특정 온도에서 열화 진행되며, 이에 구결정의 형태학적 변화와 열가소성 소재의 재용융 특성의 저하를 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.567-578
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• 2015

Leidenfrost 온도 이상으로 가열된 벽면과 충돌하는 액적의 속도가 열전달 특성에 미치는 영향에 관한 실험 연구를 수행하였다. 동기화된 초고속 가시화 카메라와 적외선 카메라를 이용하여 벽면과 충돌하는 액적의 충돌 특성과 충돌면의 온도 분포를 측정하였다. 획득한 표면온도 분포를 충돌면의 경계 조건으로 이용하여 가열 벽면의 3차원 비정상 열전도 수치해석을 통해 표면 열유속 분포를 얻었다. 수직방향 충돌속도가 증가할수록 최대 액막 직경이 증가하고 가열 벽면과 액막 사이에 존재하는 증기막의 두께가 감소하여 열전달 효율이 증가하였다. 액적은 웨버수가 30보다 작은 경우 되튐현상이 발생하였으며, 큰 경우 작은 액적들로 분쇄되어졌다. 충돌속도에 의한 열전달량의 증가 경향이 되튐영역에서 분쇄영역에서 가면서 약화되었으며, 이는 분쇄현상에 의해 유효 열전달 면적의 확대 효과가 저감되었기 때문으로 해석된다.

• 화훼연구
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• 제18권3호
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• pp.186-192
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• 2010

경상대학교 농장 벤로형 유리온실($280m^2$)에 적외선등 난방 시스템을 설치하였다. 분식물 호접난, 홍콩야자나무, 무늬고무나무, 장미에 대한 적외선등 난방 시스템의 가열효과를 알아보고자 열화상 카메라를 이용하여 온도변화를 측정하였다. 그리고 난방의 효과를 적외선등 난방시스템 'On'과 'Off'로 달리하여 실험을 수행하였고 적외선등 난방 시스템의 경제성을 분석하였다. 온실 내부 설정온도가 $18^{\circ}C$일 때 식물체의 엽온도는 $22.8{\sim}27^{\circ}C$, 화분에 담겨 있는 배지의 온도는 $21.3{\sim}24.3^{\circ}C$이었다. 관엽식물과 같이 키가 큰 작물은 상부의 온도가 홍콩야자나무와 무늬고무나무 각각 $24.0^{\circ}C$와 $26.9^{\circ}C$로 가장 높았고, 아래 로 내려오면서 점점 온도가 내려가는 경향을 보였다. 열화상 카메라를 이용한 온도 변화 관찰을 통하여 적외선등 난방 시스템을 이용한 온실내 작물의 가열 효과는 충분함을 알 수 있었다. 장미의 경우 적외선등 난방 시스템을 이용한 난방의 경우 밤과 새벽 사이 외부 기온이 많이 떨어지는 시점에도 설정온도($18^{\circ}C$)에 가깝게 유지되고 있었다. 특히 'On' 상태에서 근권부 평균온도는 $21.8^{\circ}C$이었고, 엽의 평균온도는 $17.8^{\circ}C$이었다. 'Off' 상태의 경우 근권부 평균온도가 $20.4^{\circ}C$이었고, 엽의 평균온도는 $15.5^{\circ}C$로 뚜렷한 차이를 보였다. 난방부하량은 약 $24,850{\sim}35,830kcal{\cdot}h^{-1}$ 정도로서 이 때 난방비를 경유로 환산 하면 약 27,000~40,000원 정도였다. 소비전력량과 전력요금은 각각 330~560 kWh 및 8,600~14,800원 정도였다. 즉 전체적으로 단순비교해 볼 때, 적외선등 난방 시스템을 사용할 경우 경유 온수보일러에 비해 난방비용이 약 35%정도 밖에 소요되지 않는 것을 알 수 있다. 적외선등 난방시스템을 이용한 난방의 경우 야간 시간대에 공기온도가 설정온도 보다는 다소 낮게 유지되고 있음을 알 수 있다. 즉, 유리온실의 경우 밀폐성이 좋지 않아서 공기온도를 설정한 온도수준으로 유지되지 못하는 것으로 판단되어 향후 유리온실에서 적외선등 난방 시스템을 이용하는 경우 설치간격, 센서 부착위치 및 공기대류 등에 대한 연구가 더 필요하다고 생각된다.

• 한국광학회지
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• 제19권6호
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• pp.400-407
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• 2008

퓨리에 변환 적외선 분광기(FT-IR)를 이용한 물질의 적외선 분광 복사율 측정 장치를 구축하고 이 장치의 성능을 평가하였다. 본 장치는 기준 흑체, 시료 가열로, 광학계, FT-IR로 구성되어 있으며, 측정 온도 및 파장 영역은 $200^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$와 $3.5{\mu}m{\sim}20{\mu}m$ 이다. 기준 흑체의 유효 복사율은 0.9993 이상으로 거의 1에 가까운 값을 나타내고 있었으며, 흑체의 분광 복사율에 대한 합성 상대 불확도는 0.69% 이하이다. $300^{\circ}C$에서 불투명한 알루미나, 흑연, 양극 처리된 알루미늄 시료의 수직 분광 복사율과, 금속(IMS200)의 표면 거칠기에 따른 복사율을 측정하였다. 금속(IMS200)의 표면 거칠기에 따른 복사율 변화는 거칠기가 증가할수록 증가하였다.

• KSBB Journal
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• 제24권5호
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• pp.458-462
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• 2009

황산 수용액에 재생 피브로인을 녹이고 가열하여 황산을 반응물과 동시에 촉매로 사용하여 황산-피브로인을 제조 하였다. 황산의 농도 및 반응온도를 달리하여 얻어진 시료로부터 적외선 흡광 스펙트럼, UV 흡광 스펙트럼, NMR 및 GPC를 사용하여 반응조건에 따른 황산기의 도입 정도 및 피브로인 분자의 분해 정도를 분석하였다. 황산-피브로인의 수율은 5%의 황산을 사용하여 $60^{\circ}C$에서 반응시킬 때 가장 높았으며 적외선 흡광 스펙트럼의 $1109\;cm^{-1}$의 피크가 나타내는 도입된 황산기의 량은 황산의 농도가 증가하면 같이 증가하였다. 단백질에 도입된 황산기는 피브로인 분자를 주로 구성하고 있는 세린 및 타이로신의 hydroxyl 그룹과 반응하여 O-sulfate ester를 형성할 것으로 예상되는데, 이는 274 nm에서의 UV 흡광도의 감소 및 $3300\;cm^{-1}$의 적외선 흡광 스펙트럼의 감소가 관찰되는 결과와 일치하였다. GPC 분석을 통하여 황산-피브로인이 가수 분해되어 원래 피브로인의 분자량 보다 분자량이 작으며 동시에 가수분해된 저분자 황산 피브로인 펩타이드와 덜 가수분해된 비교적 분자량이 큰 펩타이드로 구성되어 있음이 확인되고 있다.

• 한국환경농학회지
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• 제15권1호
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• pp.91-104
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• 1996

본 연구는 잡초 발생 전 토양 처리법(pre-emergence soil-treatment)의 원리를 이용하여 수분이 많은 토양에도 열 침투가 좋은 적외선으로 토양을 조사하여 토양 내에 매립되어 있는 잡초 종자의 발아를 억제 및 사멸시키면서 저공해 농산물을 생산하는데 필요한 잡초 방제 방법을 개발하는데 요구되는 기초 자료를 제공하고자 수행되었다. 적외선 방사 장치는 방사열이 높은 세라믹 재료를 사용하여 제작하였고, LPG는 방사 판에서 적외선을 발생하기 위해서 연료로 사용되었다. 본 실험에 사용된 토양은 여러 다른 함수율(0.6, 5.7, 10.7, 15.1% wb)을 갖는 양토였다. 적외선 가열시 토양함수율 및 조사시간(30, 60, 90초)에 따른 토양 깊이별 온도 분포가 측정되었으며 잡초 종자의 발아력을 억제시킬 수 있는 조건인 $80^{\circ}C$ 이상에서 3분 이상 지속될 수 있는 토양 함수별 열 침투 깊이가 분석되었다. 본 연구에 의해 얻어진 결과는 다음과 같다. 1) 함수율이 0.6%wb인 토양의 경우, 적외선 조사시간을 30초에서 60초 또는 90초로 증가시켰을 때 토양 시료의 잡초 종자 발아 억제 깊이는 9mm, 12mm, 15mm로 각각 3mm씩 증가되었다. 2) 함수율이 5.7% wb인 토양의 경우, 조사시간이 30초일 때 토양 시료에서 잡초 종자 발아 억제 깊이는 단지 3mm이하였으나, 60초 및 90초 동안 조사시킨 토양에서는 잡초 종자 발아 억제 깊이가 각각 $6mm{\sim}9mm$ 및 9mm로 증가되었다. 3) 함수율이 10.7% wb인 토양에 있어서 조사시간이 30초일 경우는 잡초 종자 발아 억제에 필요한 온도가 유지되지 않았다. 반면 조사시간이 60초인 경우는 잡초 종자 발아 억제 깊이가 6mm였고, 조사시간을 90초로 증가시켰을 때는 9mm까지 잡초 종자 발아 억제 깊이가 증가하였다. 4) 함수율이 15.1% wb인 토양에 있어서 조사시간이 30초인 경우는 잡초 종자 발아 억제를 위한 은도 조건을 기대할 수 없었다. 그러나 조사시간이 60초인 경우는 잡초 종자 발아 억제 온도 조건을 만족하는 토양 깊이가 3mm였으며 조사시간이 90초로 증가되었을 때는 15mm로 12mm 증가되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.103-110
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• 2018

함정으로부터 방사되는 적외선 신호는 주로 함정의 내연 기관에 의해 발생하는 내부적 신호와 태양열에 의해 가열된 함정 표면에서 발생하는 외부적 신호로 분류된다. 이중 내부적 신호는 주요 추진 체계를 구성하는 가스 터빈 및 디젤 엔진 폐기 가스의 화학적 조성 인자들($CO_2$, $H_2O$, CO, soot)에 의해서도 영향을 받게 된다. 따라서 본 연구에서는 현재까지 국내 함정에 탑재된 가스 터빈과 디젤 엔진에서 생성되는 폐기 가스의 화학적 조성비를 조사하여 인자와 수준을 선정하였으며, 직교 배열 실험 계획법으로 폐기 가스의 화학적 조성 인자들과 구성 비율이 함정의 적외선 신호에 미치는 영향을 연구하였다. 적외선 신호 해석 프로그램을 이용하여 계산된 폐기 가스의 적외선 신호 강도는 분석의 용이성을 높이기 위해 신호 대 잡음비로 변환하여 제시하였다. 신호 분석 결과, 가스 터빈과 디젤 엔진 모두 중적외선 대역의 신호에는 $CO_2$, soot 및 $H_2O$가 주요영향인자임이 밝혀졌다. 그리고 원적외선 대역의 신호에는 $H_2O$와 $CO_2$가 주요한 영향을 미치는 인자임을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.58-66
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• 2012

기술 수준에 의해 그 우위가 결정되는 현대 전장에서 항공기 플룸과 복사저부가열은 항공기의 생존성에 관련된 중요한 요인이다. 항공기의 생존성을 향상시키기 위해서는 저부가열, 그리고 항공기 플룸으로부터 방사되는 IR 신호가 감소되어야 한다. 본 연구에서는 IR 신호와 복사저부가열 특성을 고도 5km에서 마하수 0.9와 1.6의 조건으로 설정하여 플룸 내 유동 및 열복사 특성을 고찰하였다. 이를 통해 플룸에서의 IR 신호는 $H_2O$와 $CO_2$의 영향으로 인한 높은 방사특성을 확인하였다. 그리고 마하수가 높고 거리가 가까울수록 저부면에서의 복사열유속이 증가됨을 확인하였다.