• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.102-102
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• 2010

수 Tera Watt급의 가속기 및 펄스파워 시스템은 다수의 스위치를 사용하고 있으며, 이와 같은 가속기 및 시스템의 성능은 기체방전 스위치의 성능에 직접적으로 관련되어 있다. 일반적으로 이와 같은 기체방전, 액체방전 고출력 스위치는 다목적으로 많은 연구와 개발에 응용되고 있다. 예를 들어 천둥 펄스전자빔 발생장치는 12개의 Marx gap 및 3개의 100 kV 펄스충전 전기트리거 gap을 가지고 있다. 기체 방전 또는 액체 방전 펄스 충전 갭 스위치의 음극에 펄스 고전압이 인가되면 이로 인하여 음극에서 전자빔이 발생한다. 내부에는 전자빔이 양극과 충돌하는 순간 양극표면에 플라스마가 형성된다. 이와 같은 플라스마 sheath는 축 방향 이극관 안에서 양극충전 에서 음극으로 팽창하면서 전파하며, 또한 거의 동시에 음극표면에도 플라스마가 형성되어 음극에서 양극으로도 팽창하여 전파하게 된다. 이와 같은 펄스충전 고출력 갭 스위치 안에서 발생되는 방전 플라스마의 특성에 관한 갭 breakdown 과정에 대한 특성연구를 한다. 고출력스위치의 특성 조건으로는 방전전압, 방전시간, jitter 등이 있다. 본 연구에서는 최대전압 600 KV, 최대전류 88 KA, 펄스 폭 60 ns의 특성을 가지는 고전압펄스 시스템 '천둥'을 이용하여 방전 챔버에 고전압 펄스를 인가하고 N2와 SF6 혼합기체 종류와 압력에 따른 방전 현상을 연구하였다. 전극은 구리텅스텐 합금재질의 표준전극을 사용하였고, 전극 간격은 20 mm로 고정하였다. 방전 챔버 압력을 100 torr에서 4 기압까지 변화시켜가며 실험을 진행하였고, N2에 대한 SF6의 혼합비율을 0%~100%까지 변화시키며 실험을 진행하였다. 방전 챔버에는 C-dot probe와 B-dot probe를 설치하여 전압과 전류를 측정하였고, C-dot probe 와 B-dot probe는 각각 Northstar사의 10000:1 고전압 probe와 rogowiski coil을 이용하여 시준 하였다. 실험결과 방전전압은 압력이 증가함에 따라 증가하다가 2 기압 이상에서는 완만히 증가하는 경향을 보였고, SF6 혼합비율은 0~10%까지 급격히 증가하고, 그 이상의 혼합비율에서는 완만히 증가하였다. 방전개시시간은 혼합기체 압력에 따라 증가하며 1기압 이상에서는 급격히 증가 하였다. SF6 혼합비율에 따라서는 1 기압 조건까지는 큰 차이가 없었으나 2 기압부터는 급격히 증가하였다. 안정성을 나타내는 jitter는 SF6 100%일 때 가장 컸으나 혼합기체의 변화에 따른 큰 차이는 없었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
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• pp.70-71
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• 2011

최근 신재생에너지에 대한 관심이 높아지면서 에너지 저장 장치로 친환경적인 2차 전지가 전기 에너지 저장 매체로 관심을 받고 있다. 2차 전지는 다양한 전자기기의 구동전원으로 널리 사용되고 있다. 2차 전지의 수명은 충방전과 관련이 있으며, 특히 니켈 수소 전지의 경우 과충전에 의한 온도 상승은 배터리 수명에 직접적인 영향을 준다. 경제성을 고려할 때 2차 전지는 배터리 관리 시스템을 필요로 하며, 충방전 전압과 전류 및 온도를 고려하여 충방전이 제어 되어야 한다. 본 논문은 범용 프로세서와 전압 전류 센서 및 온도센서를 사용하여 배터리의 자동 충방전 데이터 수집장치를 개발에 관한 것이다. 충방전 전압은 0.5V에서 15V까지 설정이 가능하도록 설계하였다. 제작된 장치로 충방전에 따른 배터리의 온도 변화가 측정 및 분석 가능 하였으며, 배터리 전압은 5mV 단위로 충방전이 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.263.1-263.1
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• 2014

현재 대기압 플라즈마는 신재생 에너지, 반도체, 표면처리, 바이오산업 등에서 다양하게 활용되고 있으며, 그에 대한 연구들이 진행되고 있다. 바이오산업에서의 플라즈마는 살균, 제독, 세포재생 등으로 연구되고 있으며, 이런 대기압 플라즈마의 응용은 꾸준히 증가하는 추세이다. 선행연구에 따라 멀티 플라즈마 젯 소스의 필요성이 제기되었으며, 플라즈마의 균일한 방전조건이 화두되어 왔다. 먼저 각 소스별 방전개시전압과 가스 유량에 따른 플라즈마의 전류와 전압 변화를 알아보았고, 이에 대한 문제점들을 보안하기 위해 앞서 연구한 멀티소스를 개선하여 플라즈마 방전 특성 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 기체유입방식이 다른 두 종류의 멀티 플라즈마 젯 소스를 이용하여 각 소스 채널별 유량변화에 따른 방전개시전압과 전류, OES (Optical Emission Spectroscopy)로 각 소스의 플라즈마 방전 특성을 측정하여 각 소스의 채널별 방전 균일도를 비교 분석하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.199-199
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• 2014

좁은 관경을 갖는 상대 유전율 3 이하인 PTFE와 PE 고분자 튜브 내부에 플라즈마 방전을 일으켜 고분자 튜브 표면 그래프팅 기술을 개발 하고자 하였다. 스텐트 및 인공혈관 등에 적용이 가능한 내부지름 3 mm 이하의 원통형 고분자 생체 식립체 내부 표면을 그래프팅하는 기술이다. 좁은 고분자 튜브 내부에 생성되는 방전은 고분자의 관경에 의해 방전개시 전압이 결정되었다. 방전개시 이후 DC glow discharge 에서 나타나는 전압과 전류의 특징들이 나타났다. 전압과 전류의 파형 분석에서는 고분자 표면과 가스 간의 새로운 용량성 임피던스가 형성되는 것을 관찰하였다. 고분자 내부 표면에 플라즈마의 방전 형태는 면 방전 (surface discharge)의 형태로 나타났다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1542-1543
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• 2011

휘도와 효율을 증가시키기 위해 Xe의 함유량을 높이는 연구가 계속해서 수행되고 있지만, Xe이 증가함에 따라 방전전압 또한 높아지는 문제는 여전히 해결하지 못하고 있는 실정이다. 본 논문 에서는 Xe gas 가 첨가됨에 따른 기체 방전의 특성을 실험 및 이차원 시뮬레이션을 통해 분석해 보았다. 방전 셀 내부에 Xe 가스가 첨가됨에 따라 방전의 휘도와 효율이 증가하게 되는 메커니즘을 분석하고 그에 따라 야기되는 방전전압의 증가 원인들을 고찰해 보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.234-234
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• 2012

Saddle field ion source는 구조가 간단하고 영구자석을 사용하지 않아 소형화에 유리하고 구조가 간단한 DC 파워서플라이를 이용하기 때문에 장치 가격이 저렴하여 다양한 분야에서 응용되고 있으며 특히 이온빔 밀링 분야에 많이 사용된다. 초기 saddle field ion source 는 대칭형의 구형이었으나 지속적인 연구 개발로 와이어형, 원판형, 원통형 등 다양한 형태의 saddle field ion source가 개발되었다. 본 연구에서는 비교적 제작이 용이하고, 구조적으로 외부간섭에 대하여 덜 민감한 원통형 saddle field ion source를 제작하였다. 초기 saddle field ion source는 이온원 내부에 saddle field를 형성하기 위하여 대칭 구조를 가지 형태로 제작되었으나, 비대칭 구조에서도 saddle field가 형성될 수 있고 비대칭 구조를 채택할 경우 한쪽으로 더 많은 이온빔을 인출할 수 있기 때문에 실제 응용면에서는 비대칭 구조가 더 유리하다. 따라서 본 연구에서는 원통형 비대칭 saddle field ion source를 제작하였으며, 제작된 이온소스는 높이가 62 mm 지름이 55 mm의 소형 이온소스였다. 제작된 원통형 saddle field ion source는 진공도와 가속전압에 따라 방전 모드 변화하였다. Saddle field ion source는 전극과 extractor의 구조에 따라 조금씩 다르지만 대체로 5x10-5 Torr ~ 5x10-4 Torr 영역에서 안정적으로 작동하였다. 이온소스 내부의 압력이 높을 경우 수십 mA 의 방전 전류가 흐르는 고전류 방전 모드로 작동하였으며 압력이 낮을 경우에는 동일한 전압에서 수 mA 의 방전 전류만 흐르는 저전류 방전 모드로 작동하였다. 압력이 더 높아질 경우 아크 방전이 발생하여 이온소스의 작동이 불안정하여 연속적인 작동이 어려웠다. 고전류 방전 모드에서는 이온빔 전류가 Child-Langmuir 방정식에 따라 Vi3/2에 비례하여 증가하는 경향을 보여주었으며 저전류 방전 모드에서는 Vi에 선형적으로 증가하였다. 가속 전압이 동일한 경우 고전류 방전 모드가 저전류 방전 모드에 비하여 더 많은 이온빔 인출이 가능하지만, 고전류 방전 모드의 경우 이온의 방출 각도가 매우 넓은 반면 저전류 방전 모드에서는 이온빔의 퍼짐이 현저히 줄어듦을 관찰할 수 있었다. 원통형 saddle field ion source는 내부 구조가 간단하기 때문에 내부 전극의 구조 변화에 따라 방전 특성 및 이온빔 인출 특성이 심하게 변동하였다. Saddle field ion source에서는 Anode에 인가되는 방전 전압이 가속 전압과 같은 역할을 하는데 가속 전압은 2~10 kV 사이에서 인가가 가능하였다. 일반적으로 동일한 방전 모드에서 진공도가 높아질수록 방전 전류의 양과 인출되는 이온의 양이 증가하는 것이 관찰되었다. 제작된 이온소스는 최적 조건에서 5 mm 인출구를 통하여 0.7 mA의 이온빔 인출이 가능하였으며, 9 mm 인출구를 사용한 경우 1 mA까지 이온빔 인출이 가능하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.108-116
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• 2002

본 논문은 인체에 대전된 정전기 방전전압 파형의 측정과 특성 분석에 관한 것으로 정전기 고속과도전압 측정기의 동작원리와 설계기법에 대하에 기술하였다. 여러 가지 실험조건에서 인체에 대전된 전하에 의해 발생한 정전기방전전압의 피크값과 상승시간을 분석하였다. 제안된 전압측정계의 주파수대역은 DC-400[MHz]이다. 각 실험조건에서 정전기 방전전압과 전류의 파형은 거의 비슷하였으며, 크기도 비례적 관계를 나타내었다. 빠른 접근일 때가 느린 접근일 때 보다 빠른 초기상승시간의 정전기방전전압이 나타났다. 인체에 의한 직접 방전전압은 비교적 초기상승시간이 10-30[ns]로 길었으나, 크기는 작았다. 반면에 손에 쥔 금속체를 통한 방전전압은 1~3[ns]의 짧은 상승시간을 가지며 피크값은 매우 크게 나타났다. 결국 정전기 방전전압과 전류 파형은 정전기 방전을 일으키는 접촉물체와 접근속도에 깊은 관계가 있음을 알았으며, 본 연구의 결과는 정전기 장해방지장치의 설계를 위한 기초자료로 활용될 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.40-42
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• 2002

본 논문은 AC PDP의 유지방전 구간에서 전하 제어를 통하여 저전압 구동과 고발광효율을 구현하기위한 새로운 구동 방식을 소개하고, 이 구동방식에 대한 실험결과 및 특성을 소개한다. 이 방식은 패널에 전원을 직접 인가하는 대신 외부 저장 커패시터에 연결하며 여기에 충전된 전압을 LC 공진을 통하여 중간 저장 커패시터를 충전하고 이 중간커패시터에 충전된 제한된 전하로 패널을 간접적으로 구동하는 방식으로, 기존의 방법보다 패널을 방전시키기 위한 전원의 공급 전압을 절반으로 낮출 수 있으며, 패널에 방전 시 공급되는 전력을 제한함으로서 발광효율을 개선할 수 있다. 전하 제어 구동 방식을 4인치 패널에 적용하여 실험한 결과 107V의 낮은 전압의 전원으로 안정된 방전을 유지할 수 있었으며, 1.28 lm/W의 높은 발광효율을 얻을 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.524-528
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• 2019

다양한 종류의 방전 셀이 존재하고 있지만, 공통적으로 모든 방전 셀은 보다 낮은 구동 전압에서 보다 높은 효율 특성을 가지는 것을 우선적인 목표로 한다. 이러한 특성 개선을 위해 방전셀 내부의 방전 경로를 길게 하거나 구동 가스의 성분을 변화시키는 연구가 많이 이루어진다. 본 논문에서는 2차원 유체 시뮬레이션을 이용하여 방전전극 사이의 간격에 따른 방전전압 (개시전압 및 유지전압) 및 휘도와 효율의 변화를 계산하였다. 또한, 다양한 하전입자와 여기입자 및 파장별 진공자외선의 변화를 살펴보고 휘도와 효율의 원인을 연구해 보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.248-248
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• 2011

유전체 모세관을 이용한 해수에서의 펄스고전압 방전 특성을 연구하였다. 내경 1, 2, 3 mm의 구멍이 뚫린 Quartz 블럭에 외경 1, 2, 3 mm의 SUS 핀을 삽입하였고 삽입된 핀의 끝이 해수에 담구어 지도록 하여 고전압 방전을 발생 시켰다. 인가된 펄스 고전압은 5 kHz의 반복 주파수를 가지며, Pulse 폭을 $1{\sim}2.5{\mu}sec$까지 변화 시켜 전압전류 파형과 방전양상을 살펴 보았다. 방전은 펄스폭 변화에 따라 전해전도 전류에 의한 모세관 가열, 모세관내 미세기포형성, 기포내의 코로나 방전 개시 그리고 글로우 또는 아크방전으로 발전하는 것을 확인하였다. 모세관의 길이는 각각의 구경에 대하여 5 mm, 10 mm 두 가지로 변화하여 실험하였고, 모세관 길이 10 mm 조건에서는 방전이 매우 불안정 하였다. 각각의 방전조건별로 1~5분간 방전을 진행하여 해수내의 유리염소의 농도 변화를 살펴본 결과 방전모드가 글로우 또는 아크 방전 모드에서 단위 에너지당 유리염소 발생 수율이 큰 폭으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다.