• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.32 no.1
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• pp.83-93
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• 1995

A numerical and experimental investigation on the flow characteristics in the rectangular duct of an MHD propulsion system has been carried out. In numerical analysis, three-dimensional, steady-state, viscous, incompressible electrically conducting fluid flow under the influence of uniformly applied magnetic and electric fields was treated using a finite-difference technique. It was found from the numerical study that when the Lorentz force is weak, the typical parabolic velocity profile under a laminar flow condition changes to an M shaped profile near the electrode region and that the pressure increases linearly from the inlet toward the outlet of the MHD duct under constant electro-magnetic field. In experiment, thrust of the MHD propulsion system can be controlled easily by varying electrode current. The measured pressure gradient along the MHD duct is proportional to the Lorentz force, which is in agreement with the numerical results.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.31-31
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• 2011

식각, 증착 등의 플라즈마 활용 공정에서 공정 결과들이 예상치 못한 편차를 보이거나 시간에 따른 공정 결과의 드리프트가 발생하는 등의 문제는 공정 수율 향상 뿐 아니라 공정 결과 생산하게 되는 제품의 성능을 결정짓는다는 점에서 중요하다. 그 결과 공정의 이상이 발생 되는 것을 감지하기 위한 다양한 장치 및 알고리즘들이 등장하고 있으나, 현재 공정 상태 변화를 진단하는 것은 공정 장치에서 발생된 신호 변동을 통계적으로 처리하는 수준에 머무르거나 플라즈마 인자들의 값 자체를 진단하는 정도에 그치고 있다. 본 연구에서는, 향후 물리적 해석을 기반으로 한 공정 진단을 위한 알고리즘을 세우는 것을 목표로 하여 공정 결과에 민감하게 영향을 주는 플라즈마 내부 전자의 열평형 상태의 미세한 변동을 감지하고 이를 통하여 공정 결과에 영향을 주게 되는 장치 내 물리적, 화학적 반응들의 변동 메커니즘을 이해하고자 하였다. 외부에서 감지하기 힘들기 때문에 장치 상태에 변동이 없는 것으로 보이지만 실제로는 변동하고 있는 플라즈마의 미세한 상태 변화를 보여줄 수 있는 물리 인자로는 잦은 충돌로 인하여 빠르게 변동에 대응할 수 있는 전자들의 열평형 특성을 살펴보는 것이 적합하다고 판단하여 광신호를 통해 전자 에너지 분포함수를 진단할 수 있는 모델을 수립하였다. 이 모델의 적용 결과를 활용하면 전자들의 열평형이 주변 가스 종의 반응율 변동에 주게 되는 영향을 해석할 수 있다. 실제로 ICP-Oxide Etcher 장치에서 장치 내벽 오염물질 유입 및 공정 부산물의 장치 내 잔여로 인하여 식각율로 표현되는 공정 결과에 최대 6%의 편차가 발생하게 되는 메커니즘을 해석할 수 있었다.

• Journal of Science Education
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• v.41 no.1
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• pp.152-165
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• 2017

The magnetic field due to a current is one of the core concepts in electromagnetism which has been taught in secondary science education. In addition, it is a representative example of using visual representations to explain the relation between invisible physical quantities; current and magnetic field. In this study we investigated middle school students' representational competence into three components; interpretation, construction, and application of visual representations. According to the analysis, more than 75 % of the respondents interpreted the meaning of the arrows for current and magnetic field correctly. However, half of them confused the movement of electric charges with the direction of magnetic field. Over 60 % of the students constructed the magnetic field representation as circular closed curves, but many of them could not express the density of field lines properly. In application of visual representations, more than half failed to draw the direction of compass needle correctly. The scores were in order of interpretation, construction and application. There were also significant correlations among three components of representational competence. More attention and research on students' representational competence and effective use of visual representations is needed to better support science learning and teaching.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.245.1-245.1
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• 2014

교차하는 전기장과 자기장으로 플라즈마를 방전하고, 이온 빔을 효과적으로 가속하는 원형 이온 빔 소스를 개발하였다. 방위각 방향으로 비대칭적인 중성 가스와 전자 빔의 공급으로 이온 빔 소스에서 불안정하고 불균일한 플라즈마가 방전되어, 이온 소스의 효율을 저하시킨다. 본 연구에서는 플라즈마 이미지를 이용하여 이온 소스 내부에서의 중성입자 밀도 분포를 측정하는 방법을 개발하였다. 자기장의 방향이 서로 다른 방전조건에서 얻어지는 한 쌍의 플라즈마 이미지로부터 티코노프 정형화 기법을 이용하여 방위각에 대한 중성입자의 밀도 분포를 재구성한다. 본 재구성 기법을 이용하여 얻어진 밀도 분포는 유체흐름 등가회로 모델을 바탕으로 한 수치해석을 이용하여 분석하였다. 중성입자 밀도의 공간분포는 인가 전압, 자기장의 세기 및 유량과 같은 방전조건의 변화에 크게 영향을 받지 않고, 가스 공급부의 내부 구조에 의해 결정되는 것을 확인하였다. 또한, 등가회로 모델을 이용하여 균일한 공간분포를 얻기 위한 공급부 설계를 수행하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.12 no.5
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• pp.1175-1188
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• 1988

Linear estimation in isotropic turbulence is examined to approximate conditional averages in the form of fluctuating velocity fields conditioned on local velocity. The conditional flow fields and their associated vorticity field are computer using experimental data [Van Atta and Chen] and energy spectrum model [Driscoll and Kennedy]. It appears that ring vorticies could be the dominant structure. Due to the extremely large vorticity in the viscous region of a conditional ring vortex, the energy spectrum model can be used appropriately by changing the Reynolds number. The hairpin vortex could be detected by combining vorticies in isotropic field with an anisotropic orientation imbedded in uniform mean shear flow and this is consistent with other studies [Kim and Moin].

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.459-459
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• 2010

대면적 마그네트론 스퍼터링 캐소드를 이용하여 고효율 스퍼터링을 실현하기 위해서는 진공 상태에서 하전입자의 손실을 최소화하여 플라즈마 내에 많은 입자를 구속하는 기술이 요구된다. 본 연구에서는 고효율 특성을 갖는 대면적 캐소드($127mm{\times}900mm$) 설계를 위해 유한요소법(Finite Element Method) 수치해석 알고리즘을 이용한 3차원 전자장(Magnetostatic) 시뮬레이션 툴을 이용하여 최적화된 캐소드를 설계하였다. 캐소드 타겟 배면에 생성되는 자기장의 3차원 특성 해석을 통해 타겟효율에 가장 큰 영향을 미치는 자속밀도의 관계를 분석하였다. 고효율 캐소드 구조 설계를 위해서는 타겟 배면에 평행한 자속밀도의 분포를 최대한 확보를 것이 매우 중요하다. 이러한 특성을 확보하기 위하여 캐소드 내부에 장착되는 자석 크기 및 특성에 따른 자속밀도 특성을 해석하였다. 개발된 마그네트론 캐소드에 Si 타겟을 장착하였다. 캐소드 특성 평가를 위해 Ar 분위기 및 $O_2$를 동시에 인가하여 Si 및 $SiO_2$ 박막을 유리기판에 코팅하였다. 코팅된 박막의 특성 평가는 결정구조와 두께에 따른 투과율 및 반사율 측정을 수행하였다. Si 박막의 경우, 갈색의 코팅막을 형성하였으며, $SiO_2$의 경우, 투명한 박막으로 증착되었고 조성분석(EDXS)에 의해 $SiO_2$로 잘 코팅되었음을 확인할 수 있었다. 그리고, $SiO_2$가 코팅된 막의 투과율은 유리기판에 비해 1% 정도 향상되었음을 확인할 수 있었다. 마그네트론 캐소드 성능은 Si 타겟의 erosion 형상 분석과 3차원 유한요소법 프로그램을 이용한 자기장 분석을 통해 비교 분석하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2004.10a
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• pp.34-36
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• 2004

Cable 접속장치인 정격 25.8kV 600/1200A Plug-in socket의 절연설계, 전계분포해석 및 열계해석을 위하여 전자계 및 열해석 프로그램인 Flux2D를 이용하여 simulation하였다. Plug-in접속장치의 shield형상을 변화하면서 각종 금구류 및 접속장치의 절연물의 연면전계강도를 계산하여 기준전계와 비교 검토하여 전계해석 하였다. 해석결과 shield 의 위치와 형상의 변화에 따라 socket내부의 전계강도를 완화시키는 중요한 역할을 하고 있음을 보여주고 있다. 열해석은 도체저항의 Joule 열원으로 입력하였으며, 정상상태에서의 은도 분포는 설계에 영향을 주지 않는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10d
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• pp.28-30
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• 2006

본 논문에서는 대용량 동기발전기 회전자 권선의 다양한 단락사고 유형에 따라 발생하는 공극자속 파형의 변형정도에 대한 민감도해석을 수행하였다. 우선 정밀 전자장 수치해석도구를 이용하여 발전기 회전자 권선의 단락사고 유형에 대한 과도상태 해석을 수행하여 공극자속 파형에 대한 기본 데이터를 수집하였다. 이를 바탕으로 정상상태의 공극자속 파형을 기준으로 각 단락사고 유형별로 발생하는 공극자속 파형에 대한 최대 전압차에 다구찌법을 적용하여 Signal to Nose(SN) ratio 및 Percentage Contribution(PC) 등을 분석함으로써 단락사고 유형에 따른 공극자속 파형의 변형정도를 정량화하였다. 따라서 본 연구결과는 향후 대용량 발전기 회전자 단락사고 진단 및 감시 시스템 구축에 관련한 분야에 중요한 기초데이터로 활용될 것으로 사료된다.

• 한국초전도학회:학술대회논문집
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• v.10
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• pp.311-314
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• 2000

자기차폐형 고온초전도한류기에서 철심의 포화 문제와 더불어 가장 문제가 되는 것은 공극의 크기이다. 고온초전도 tube 와 철심 또는 일차 권선과 초전도 tube 사이에서의 공극은 정상상태에서 불필요한 전압강하의 원인이 된다. 이러한 전압강하는 시스템에서의 불안정성을 초래할 수 있기 때문에, 공극의 결정은 고온초전도한류기의 설계에 있어 가장 중요한 요소가 된다. 또한, 사고 발생시 나타나는 고온초전도한류기의 임피던스는 사고 전류를 제한하는 주요한 요소이다. 다양한 parameter의 변화를 통하여 고온초전도한류기의 임피던스변화를 관찰하였고, 임피던스 변화에 따른 전류제한 효과를 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 시뮬레이션의 결과를 이용하여 440v급 Rod type 고은초전도한류기를 설계하였으며, 동작 특성을 해석하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.421-422
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• 2012

본 논문은 넓은 범위에서 변화하는 입력 전압과 출력 전류 조건에서 동작하는 공진형 직류-직류 컨버터의 디지털 제어기 해석 및 설계에 대해 기술한다. LLC 직렬 공진형 컨버터의 전력 변환단 동 특성을 기반으로 디지털 제어기를 해석 및 설계하고, DSP 기능을 내장한 16 비트 마이크로 컨트롤러를 이용하여 제어기를 구현한다. 개발된 디지털 제어기를 150W 공진형 컨버터 보드에 적용하여 설계 이론을 실험적으로 검증하고, 종래의 아날로그 제어기를 적용한 컨버터와의 장단점과 동 특성을 비교 검증한다.