This paper presents conceptual design and 3-D electromagnetic analysis of 1MVA transformer with BSCCO-2223 High Tc Superconducting (HTS) tapes. The rated voltages of each sides of the transformer are 22.9 kV and 6.6 kV, and double pancake windings were adopted. High voltage and Low voltage sides were composed of several double pancake windings. Four HTS tapes were wound in parallel for the windings of low voltage side and were transposed in order to distribute the currents equally in each conductor. The transformer core was designed as a shell type core made of laminated silicon steel plates and the core is separated with the windings by a cryostat with Fiberglass Reinforced Plastics(FRP). A sub-cooling system using $LN_2$ were designed to maintain the coolant temperature of 65K. Finally perpendicular components of magnetic field applied to tapes were calculated 0.24T in the rated operation using 3-D analysis. A real 1MVA HTS transformer will be manufactured in near future based on the design parameters presented in this paper.
본 논문에서는 실제 공정을 반영한 FinFET의 게이트 저항 압축모델을 개발하였다. 삼차원 소자 시뮬레이터 Sentaurus를 사용하여, Y-parameter 해석 방법을 적용하여 게이트 저항을 추출하여 제안하는 모델을 검증하였다. FinFET 게이트의 전기장이 수평 수직 방향으로 형성됨을 고려하여 모델링함으로써, FinFET 게이트 저항의 비선형성을 반영하였다. 현재 제작되고 있는 FinFET에서 게이트가 두 물질(Tungsten, TiN)로 적층된 구조일 수 있음을 고려하여, 비저항이 서로 다른 물질을 적층 시킨 구조에 대한 압축 모델을 개발하였다. 제안하는 모델을 사용하여, 게이트의 기하학적 구조 변수 변화에 따른 게이트 저항이 최소가 되는 fin의 수를 제안하였다. BSIM-CMG에 제안하는 모델을 구현한 후, ring-oscillator를 설계하고, 게이트 저항이 고려되지 않았을 때와 고려되었을 때의 각단의 신호지연을 회로 시뮬레이터를 통해 비교하였다.
ZnO($Zn_{1+x}O$)는 n-type 반도성 세라믹스로 우수한 전기적, 광학적, 화학적 특성을 갖고 있어 바리스터, 투명 전도막, 화학 및 바이오 센서, UV light emitter 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 또한 ZnO에 각종 천이 금속 산화물을 일정량 첨가함에 따라 발생하는 결함준위와 입계 특성의 변화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 다양한 천이 금속 산화물의 첨가에 따른 전기적 광학적 특성의 변화에 대한 결과들이 많이 보고되고 있지만 서로 상충되거나 해석상 다소 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 ZnO에 $Cr_2O_3$를 2.0 at% 첨가하여 Cr 첨가에 따른 ZnO의 결함준위와 입계 특성 변화에 대하여 각종 유전함수($Z^*$, $Y^*$, $M^*$, $\varepsilon^*$, and $tan{\delta}$)를 이용하여 고찰하였다 ZnO에 Cr을 첨가할 경우 결함 중 장범위 쿨롱 인력에 의한 결함(0.13~0.18 eV)이 ~100K 영역에서 나타났으며, ZnO 내 결함 중 대표적인 $Zn_j$와 $V_o$는 서로 겹쳐서 나타났다. 이들 중첩된 결함에 대하여 각종 유전함수를 이용할 경우 서로 분리해 낼 수 있는 강점이 있음을 논하였다. 또한 각 결함준위가 강는 정전용랑(C)과 저항(R)을 impedance-modulus spectroscopy를 이용하여 구한 결과, 소결온도가 높아질수록 정전용량은 증가하였으며, 측정온도가 놓아질수록 높아지는 경향을 나타내었다. 입계의 정전용량은 소결온도가 높아질수록 높아 지지만 측정온도가 높아질수록 낮아지는 경향을 나타내었다. 각 저항값은 소결온도 및 측정온도가 높아질수록 지수적으로 감소하였다. 또한 분포함수를 이용하여 입계 안정성에 대하여 고찰하였다.
본 논문에서는 진화 알고리즘을 이용하여 U형 슬롯을 갖는 433 MHz, 912 MHz 및 2.45 GHz의 삼중 대역 PIFA(Planar Inverted-F Antenna)를 설계할 수 있는 프로그램 구현에 대해 다룬다. 일반적으로 U형 슬롯의 넓이와 길이에 따라 개구형 공진 주파수를 결정할 수 있으나, 두 개의 U형 슬롯의 영향으로 공진 주파수가 변화하기 때문에 진화 알고리즘을 이용한 최적 설계 프로그램을 통하여 최적의 U형 슬롯의 넓이와 길이를 구하였다. 변이와 재생산의 반복 과정을 통해 설계 목표에 적합한 설계 변수 값을 찾는 진화 알고리즘을 자동화하기 위하여 상용 전자장 해석 프로그램과 최적 설계 프로그램간의 연동 인터페이스를 구축하였다. 구현한 최적 설계 프로그램을 통한 삼중 대역 PIFA 시뮬레이션 결과는 430 MHz, 910.5 MHz 및 2.458 GHz의 공진 주파수를 갖는다.
Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄ 멤브레인에 의해 실리콘 기판으로부터 열차단된 비냉각 초전형 박막 (Ba,Sr)TiO₃ 적외선 검지기를 제작하고, 적외선 검지기의 특성을 논의하였다. 25℃의 공기중에서 쵸핑주파수가 1 ㎐일 때 적외선 검지기는 약 168.8 V/W의 비교적 높은 전압 감응도를 나타내었으나, 매우 작은 신호대잡음비 때문에 약 2.6×10⁴㎝·㎐/sup 1/2//W의 낮은 비검지도를 나타내었다. 또한 출력파형의 쵸핑주파수 및 온도 의존성에 대한 정성적인 해석으로부터 적외선 검지기의 열잡음전압 및 열시정수가 모두 상당히 크다는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 고효율 및 고전력밀도의 새로운 주파수 가변형(PFM) 직렬 부스트 캐패시터(SBC) 풀 브리지 DC/DC 컨버터를 제안한다. 제안된 회로는 기존 위상천이 풀 브리지 컨버터와 달리 스위칭 주파수에 따라 직렬 부스트 캐패시터의 전압을 가변하여 출력전압을 제어하는 방식으로, 50% 고정 시비율로 구동되므로 환류구간이 존재하지 않아 도통손실이 작다. 또한 넓은 부하 영역에 대해 영전압 스위칭 동작이 보장되며, 출력 인덕터 전류 리플도 매우 작아 출력 인덕터의 사이즈를 줄일 수 있어 대전류 사양에 매우 적합한 장점을 갖는다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적 해석 및 PSIM Simulation을 수행하며, 이를 실제로 1.2kW급(12V, 100A) 서버용 컴퓨터 전원장치의 프로토 타입 제작을 통한 실험결과로부터 제안된 회로의 동작특성과 타당성을 검증한다.
제지산업은 다량의 용수를 사용하면서 또한 많은 양의 폐수를 배출하고 있다. 기존의 폐수처리 공정에서는 침전처리를 위한 큰 저수조와 오랜 침강 시간이 요구되어 제한된 공장 내에서의 처리에 어려움이 많다. 이러한 기존 기술의 문제점을 보완하면서도 새로운 고도처리가 가능한 초전도 마그네트를 이용한 자기분리 기술을 적용하고자 하였다. 자기문리의 기본 원리는 강력한 자기력에 의하여 액체에 포함된 자성입자를 분리해내는 것으로 자성입자들이 자계의 힘에 의하여 잡아당겨지고 포획됨으로서 제거되는 것이다. 자기분리용 솔레노이드 마그네트로 초전도마그네트를 적용하게 되면 아주 높은 고구배의 자장(HGMS; High Gradient Magnetic Separation) 을 발생시킬 수 있다. 초전도마그네트와 체(sieve) 형 자기필터를 이용하면 대공간에 전력손실 없이 고자장을 발생시킬 수 있기 때문에 미립자를 효과적으로 고속으로 분리하는 것이 가능해지며 또한 상자성 미세입자까지도 처리할 수 있다. 본 연구에서는 주로 유기물로 구성된 제지며|수의 부유물을 자성체와의 응집반응에 의해 플록을 형성하여 자성 플록의 자기분리 효과를 연구하였다. 자성응집반응의 특성을 평가하기 위하여 전자석 시스템을 제작하였으며 배치타입의 자기필터를 설계 제작하였다. 또한 응집제의 종류와 응집반응 공정에 따른 자성플록의 형성 정도를 조사하였으며 자기분리 후 폐수의 탁도, SS 등의 특성을 분석하였다. 그림 1은 자성응집반응의 특성을 평가하기 위하여 제작한 전자석 시스템을 나타내고 있으며 전자석의 자장해석 결과를 보이고 있다.
본 논문에서는 12/14 GHz대역에서 동작하는 단순한 구조의 협대역 직교모드 변환기의 설계기법을 제시하였다. 본 논문에서 제안된 직교모드 변환기는 공용포트인 원형 도파관에 입사된 수평편파 신호는 직선포트 사각형 도파관으로 전달되게 하고 수직편파는 원형 도파관 벽상의 결합슬롯을 통하여 측면포트 사각형 도파관으로 전달되게 하는 구조를 가진다. 우선 도파관 이론과 임피던스 변환이론에 기초하여 직교모드 변환기 각 부분의 설계기법을 도출하였다 다음에 이를 토대로 상용 전자장 해석 소프트웨어를 이용하여 전체 직교모드 변환기 구조를 설계하였다. 설계된 직교모드 변환기를 제작 측정하여 설계기법의 타당성을 확인하였다.
Cascaded FBG(fiber Bragg grating)의 1차 분산과 2차 분산을 해석한 뒤 cascaded FBG의 2차 분산이 WDM/SCM (wavelength division multiplexing/subcarrier multiplexing) 시스템에서 발생한 왜곡 성분에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 아날로그 CATV의 최대 허용 왜곡 레벨인 IM₂ < -60 dBc, IM₃ <-95 dBc를 적용하여 최대 허용 왜곡 레벨에 도달하게 되는 값을 구하였고, 이 값을 통하여 왜곡의 허용 레벨 아래를 유지하기 위한 조건들을 제시하였다. Cascaded FBG-OADM을 사용한 WDM/SCM 시스템에서 공통주파수가 600 MHz, 광파장의 채널 간격이 50 GHz인 경우 FBG.의 3dB 반사 대역폭은 채널간격의 18 % 미만이 되어야 하며, 동일 조건에서 직접 변조 방식인 경우 18 %, 외부 변조 방식인 경우 70 % 미만이 되어야 한다는 제한을 받았다. 채널 간격이 50 GHz인 경우 공통주파수는 310 MHz 미만이 되어야 하며, FBG의 길이가 8 m인 경우 2차 혼변조 왜곡이 20 dB 이상 증가하였다.
본 논문에서는 온-칩 스파이럴 인덕터 해석에 대한 3차원 전자장 시뮬레이션 방법을 제시하였으며, 이 방법은 정확히 예측 가능한 CMOS VCO를 설계하는데 적용될 수 있음을 보였다. VCO는 CMOS 0.25 um 표준 공정을 이용하여 LC-공진형으로 구현하였으며, 공진기의 스파이럴 인덕터는 실리콘 기판과의 사이에 그라운드 패턴을 삽입한 경우와 그렇지 않은 경우에 대해 각각 VCO를 구현하여 인덕터의 Q값 개선에 의해 VCO의 위상 잡음이 어느 정도 개선되는지를 검증하였다. 제작된 VCO는 2.5 V 제어 전압에서 3.094 GHz, -12.15 dBm 출력을 가지며, LC 공진에 사용된 단일 인덕터의 Q는 그라운드 패턴을 삽입한 경우 3 GHz에서 8% 정도 개선됨을 시뮬레이션을 통해 검증하였으며, 이로 인한 위상 잡음은 3 MHz 오프셋 주파수에서 9 dB 개선되어짐을 실험을 통해 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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