• 한국진공학회지
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• 제10권4호
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• pp.431-439
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• 2001

비정질 다이아몬드 박막(amorphous-Diamond a-B)을 증착하기 위하여 제작된 Filtered Vacuum Arc Source (FVAS)는 60도의 굽힘 각도를 가지는 토러스형 구조로 토러스 반경 266 mm, 플라즈마 덕트 반경 80 % 전체 길이 600 mm이며, 1 개의 영구자석 및 5 개의 전자석으로 되어있다. 플라즈마 덕트는 임의의 전압을 인가할 수 있도록 전기적으로 절연 시켰으며, 덕트 내부는 배플을 설치하여 macro-particle의 되튐 현상을 방지하였다. 사용된 음극은 직경 80 mm의 graphite이다. 각 전자석이 플라즈마 인출에 미치는 영향은 taguchi 실험계획법을 이용, 수치 모사와 실험을 행하였다. 소스 전자석과 인출 전자석은 아크의 안정성에 영향을 주었고, 빔 인출 전류는 낮은 소스 전자석 전류와 특정한 필터 전자석 전류에서 최대값을 나타내었다. 이때 소스, 인출, 굽힘, 반사, 출구 전자석의 전류값은 1 A, 3 A, 5 A, 5 A, 5 A였으며, 아크 전류 30 A일 때, 빔 전류 밀도 3.2 mA/$\textrm{cm}^2$, 평균 증착률 5 $\AA$/sec를 얻었다. 또한 플라즈마 덕트의 바이어스 전압 증가에 따라, 빔 전류 밀도는 증가하였으며, 더 효율적인 빔을 인출할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.188.1-188.1
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• 2005

• 한국자기학회지
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• 제2권2호
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• pp.163-168
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• 1992

포항 방사광 가속기 저장링용 시제품 2극전자석의 특성측정 및 보정결과에 대하여 기술 하였다. 전자석의 저장특성 측정을 위해 Hall probe mapping 기법과 rotating coil 기법과 rotating coil 기법을 동시에 사용하였다. 자장측정 결과로부터 2극전자석의 요구조건을 만족하도록 자극의 양 쪽 끝 부분을 수정하였다. 보정이 끝난 전자석은 2.0 GeV의 beam energy로 동작시킬 경우(1.058 Tesla) 약 99.7%의 효율을 얻었으며, 4극 이상의 다극 오차성분도 허용오차 범위 미만으로 포항 방사광 가속 기 저장링용 2극 전자석으로 적합함이 판명 되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1447-1453
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• 2012

도시형 자기부상열차는 U 자형 전자석만을 사용하여 부상공극을 일정하게 유지하며 주행한다. U자형 전자석은 그 형상 특성으로 인하여 전자석 위치에 따라 안내력을 동시에 갖기 때문에 능동적 횡공극 제어가 없이도 차량을 레일에 따라 안내할 수 있는 장점을 갖는다. 그러나 횡공극을 제어하기 않기 때문에 횡진동이 증가하여 승차감 및 주행안정성에 악영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 능동제어가 없이도 횡진동을 저감시키기 위한 방법으로 횡댐퍼 적용 효과에 대한 분석이 이루어진다. 이를 위하여 자기부상열차의 횡방향 고유진동특성을 우선 해석하고, 횡방향 댐퍼를 설치했을 때의 진동저감 효과 분석이 이루어진다. 정확한 횡진동 예측을 위하여 자기부상열차의 3 차원 다물체 동역학 모델을 사용하였다. 본 논문의 결과를 통해서 자기부상열차의 횡진동 저감을 위한 횡댐퍼 채택 제안에 활용하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.134-134
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• 1999

스퍼터링 소스는 전자기 박막 등 기능성 박막을 비롯하여 결질피막, 장식성 피막등의 제조에 이용되는 것으로 각종 증발원 중에서 가장 널리 사용되는 증발원이다. 70년대 이후 스퍼터링 소스는 마그네트론 스퍼터링으로 대표되는 방식이 사용되어 왔으며 지금까지도 가장 일반적인 방식이 되어 왔다. 마그네트론 스퍼터링 증발원은 증발율에서는 기술적인 향상이 이루어진 반면 이온화율의 향상은 그다지 이루어지지 않아 경질피막과 같은 화합물 피막의 특성 향상에는 한계를 드러내게 되었다. 그러다가 186년 Window 등 이 자장의 세기를 변형시킨 비평형 마그네트론 소스(Unbalanced Magnetron;UBM)를 처음 발표하여 이온화율의 향상이 가능하다는 것이 알려지면서 이에 대한 많은 연구가 진행되었다. UBM 소스는 마그네트론 스퍼터링 소스의 외부에 전자석을 설치하여 기판에 흐르는 이온의 양을 증가시킴으로써 소스와 기판사이의 거리를 증가시킬 수 있고 따라서, 복잡한 형상의 부품코팅이 가능하며 피막 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 UBM 스퍼터링 소스를 설계, 제작하여 그 특성을 다양한 측면에서 조사하였다. 특히, 자작의 최적 설계를 통해 전자석의 조건을 도출하였음, Dual UBM 소스의 특성을 동시에 조사하였다. 자기장의 simulation에는 Quick field 프로그램을 이용하였고 기존의 방식과의 비교를 통해 최적의 조건을 도출하였다. 이를 바탕으로 inner pole의 크기를 30mm, outer pole의 크기를 26mm로 고정하여 설계하였고, 외부에 전자석이 설치된 UBM 소스를 제작하였다. 본 UBM 소스는 4" 타겟을 사용할 수 있으며 전자석의 조건을 10A까지 변화시켜 자기장의 세기를 변화시킬 수 있게 하였다. 제작된 소스의 동작조건 설정과 최적화를 위한 스퍼터링 장치를 함께 제작하여 UBM 소스의 최적 동작 조건을 도출하였다. 전자석의 전류가 4.5A일 때 Inner Pole과 Outer Pole의 자기장의 세기가 도일함을 알 수 있었다. 기판과 타겟의 거리가 200mm일 경우에 기판에 흐르는 전류밀도는 2mA/cm2이상이 됨을 확인하였다. 이 결과는 기존의 마그네트론 소스가 기판과 타겟사이의 거리가 100mm일 때 1mA/cm2 정도가 되는 것과 비교하면 이온화율이 획기적으로 향상된 것임을 알 수 있다.수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.248-248
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• 1999

현재 반도체 공정에서 사용하는 건식식각 공정은 고밀도 프라즈마를 사용한 플라즈마 장비를 사용하는 경향이 증대되고 있으며 이와 같은 고밀도 플라즈마 장비의 사용은 반도체 소자의 최소 선폭(CD)이 deep sub-micron으로 감소하고 반면 실리콘 웨이퍼의 크기는 8인치 직경이상으로 증가하여 가고 있어서 그 필요성이 더욱 더 증가되고 있다. 특히 TFT-LCD를 비롯한 PDP, 그리고 FED 등과 같은 여러 가지 형태의 평판 디스플레이의 제조공정에 있어서도 실리콘 기판에 비하여 대면적의 기판을 이용하고 또한 사각형 형태의 시편공정이 요구되므로 평판 디스플레이에서도 고밀도의 균일한 플라즈마 유지가 중요하다. 따라서, 본 실험에서는 여러 가지 형태의 영구자석 및 전자석의 세기 및 배열이 유도결합형 플라즈마에 미치는 효과(plasma&etch uniformity, etch rate, etc.)를 살펴보기 위해서, 유도결합형 플라즈마 chamber(210mm$\times$210mm) 내부에 magnetic cusping을 위한 영구자석용 하우스를 제작하여 표면에서 3000Gauss의 자장세기를 갖는 소형영구자석을 부착하였으며,외벽에는 chamber와 같이 사각형태로 40회 감겨진 50cm$\times$50cm 의 크기로 chamber 상하에 1개씩 Helmholtz 코일 형태로 설치하였다. 식각가스로는 Cl2, HBr, 그리고 BCl3 gas를 이용하여 axial magnet과 multidipole magnet 유무에 따른 반응성 gas의 polysilicon 식각특성을 살펴보았으며, 또한 electrostatic probe(ESP, Hiden Analytic미)를 이용하여 이들 반응성 gas에 대한 magnetically enhanced inductively coupled plasma의 특성분석을 수행하였따. Cl2, HBr, BCl3의 반응성 식각가스 조합을 이용하여 polysilicon의 식각속도 및 식각선택도를 관찰한 결과, 어떠한 자장도 가하지 않은 경우에 비해 gas의 분해율이 가장 높은 영구자석과 전자석의 조합에서 가장 높은 식각도가 관찰되었다. 특히 pure Cl2 플라즈마의 경우, Axial 방향의 전자석만을 가한 경우 식각속도에 있어서는 큰 증가를 보였으나, 식각균일도(식각균일도:8.8%)는 다소 감소하였으며, Axial 방향의 전자석과 영구자석을 조합한 경우 가장 높은 식각속도를 얻었으며, 식각균일도는 Axial 방향의 전자석만을 사용하였을 경우와 비교하여 향상되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.87-93
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• 2015

선형동기전동기(이하 LSM)를 기반으로 하는 자기부상열차의 경우 부상전자석의 대응면이 LSM의 고정자로 요철 형상을 가지고 있기 때문에 주행 시 부상력이 급변동하는 특징이 있다. 특히, LSM을 이용하는 초고속 자기부상열차의 경우, 고속주행을 위해 부상전자석을 대차에 직접 채결하는 방식을 채택하는데 이러한 체결방식 때문에 인접한 부상전자석들간의 운동 간섭이 심하여 대차에 피치운동이 심하게 발생한다. 이러한 문제들을 해소하기 위해 본 논문에서는 피치운동을 반영한 자기부상제어를 소개한다. 제안하는 부상제어는 개별 부상 전자석의 부상공극을 일정하게 유지시켜 줄 뿐만 아니라 인접한 부상전자석들간의 상대운동을 저감하는데 큰 효과가 있다. 제안한 개념을 시험용 자기부상열차에 적용하여 그 효용성을 검증한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.91-92
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• 2014

본 논문은 고속 Scanning 전자석 전원공급 장치를 제작하여 한국 원자력 의학원에 납품하였고, 전원 장치성능을 확인하였다. 한국 원자력 의학원에서 요구 사양은 전류 기울기가 440 kA/s와 출력 전압 / 전류는 ${\pm}530V$ / ${\pm}80A$이며, 과도상태 이후의 전류 정밀도는 ${\pm}100ppm$ 이하를 만족하는 전원장치 이다. 전류가 고속으로 증가하기 때문에 출력 케이블과 전자석 자체의 표피효과로 인해 구간별 성능에 미진한 부분이 확인되어 추가 연구개발이 요구된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.80-82
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• 2008

고전압 가스차단기용 조작기로 개발된 전자석 조작기(EMFA)는 크기에 비해 큰 힘을 낼 수 있고 긴 스트로크를 갖는 장점으로 다양한 차단기에 적용이 시도되고 있다. 특히 기증차단기(ACB)와 배선용 차단기(MCCB) 등 저압 차단기를 구동하기 위한 연구가 진행중이다. 그러나 적용할 차단기의 전압 등급이 낮아짐에 따라 조작기의 크기 또한 작아져야 하며, 설계 및 해석시 고려해야 할 요소 또한 달라진다. 특히 조작기의 두께가 얇아지면서 코일의 엔드와인딩(end-winding)에 의한 영향이 상대적으로 커지게 되는데, 본 논문에서는 전자석 조작기의 동작 특성 해석시 엔드와인딩 인덕턴스를 고려한 2차원 해석을 시도하였다. 엔드와인딩 형상은 원형으로 가정하였고, 동작 특성 해석에는 유한요소법과 시간차분법을 적용하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.155.1-155.1
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• 2014

Bunch compressor (BC)는 4세대 방사광가속기가 요구하는 매우 짧은 길이의 전자빔을 만들기 위해서 제작된다. 4개의 이극전자석을 이용하여 에너지에 따른 서로 다른 경로차이를 발생시켜 전자빔을 압축할 수 있다. 중간에 위치한 2개의 이극전자석은 전자빔의 길이를 최적화하기 위하여 전자빔에 수직방향으로 가변된다. 전자빔의 궤도와 진공용기 중심을 동일하게 가져가기 위해 이극전자석 진공용기 사이에는 밸로즈를 사용하였다. BC 진공용기의 요구 압력은 Pave < $5{\times}10^{-7}mbar$이며, 4개의 이온펌프(60 L/s)를 이용하여 진공 배기한다. BC 진공용기 전체 길이는 대략 16 m이며, 전자빔과 진공용기 내부 표면 거칠기와의 상호작용에 의한 Wakefield 효과를 줄이기 위해 거칠기는 Ra <250 nm 이하로 제작하였다. 본 논문에서는 현재까지 진행된 BC 진공용기 시제품 제작 현황에 대하여 보고하고자 한다.