• 대한기계학회논문집A
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• 제36권7호
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• pp.797-803
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• 2012

비례솔레노이드밸브는 코일전류에 비례하는 전자기력을 이용하여 밸브 변위를 연속적으로 가변시키는 밸브이다. 대용량 비례유량제어밸브는 발전소나 화학 플랜트에서 물, 스팀, 가스 등과 같은 공정유체의 대용량 유량제어에 사용되며 공압이나 모터를 이용하는 밸브에 비하여 우수한 응답성능과 소형화의 장점을 가진다. 본 연구에서는 비례제어밸브를 대상으로 밸브의 동적 특성을 식별한 후 목표 성능이 만족되도록 위치제어기의 비례적분이득을 자동으로 조정하는 기능을 설계하였다. 동특성 식별은 릴레이 피드백을 통하여 한계 안정 상태에서의 임계이득과 임계주기로 파악하였으며, 비례적분이득 결정에는 Ziegler-Nichols 방법을 적용하였다. 구현된 기능은 시험을 통하여 성능을 검증하였으며 밸브 작동점과 릴레이 제어기 변수가 자동조정에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.89-89
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• 2011

반도체 공정 등에서 $10^{-6}{\sim}10^{-8}$ mbar의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화 되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2,500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 25,000 rpm 까지의 기본 성능시험을 수행하였으며, 발열 특성의 개선을 위한 비선형 제어기의 설계 사례에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.1616-1626
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• 2010

유통매장에서는 상품 도난을 방지하기위하여 상품에 전자식 식별장치를 부착하는 도난방지시스템을 많이 사용하고 있다. 특히 고가의 상품을 판매하는 곳에서는 자기장 통신을 이용한 능동형 자명식(自鳴式) 도난방지 시스템을 사용하고 있다. 그러나 자기장 통신의 단일밴드방식의 자명식 도난방지시스템은 금속성분이 많은 설치환경에서는 오보 발생이 빈번하여 제공된 시스템을 충분히 활용하지 못하고 있다. 본 논문은 자기장 통신 주파수인 VLF대역과 UHF대역의 듀얼밴드 무선통신을 이용하여 설치환경에 대한 자기장신호 수신 성능향상 과 오보 발생 빈도를 개선한 지능형 자명식 도난방지시스템 구현 방안을 제시하였다. 태그 수신부의 VLF 수신코일 회로 변경설계 및 공진회로 개선연구를 통해 태그의 인식범위 향상 및 수신특성이 개선되어 졌다. 또한 태그에 UHF대역 무선통신기술을 결합하여 통신거리 증대 및 데이터 무결성을 향상시킴으로써 오보발생 빈도가 최소화됨을 실험을 통하여 검증하였다. 본 연구의 결과물을 이용하여 다수개의 출구를 가진 사이트에 경제적인 시스템 구축 및 낮은 오보발생을 가진 고 신뢰성 고가상품용 도난방지 시스템 구현이 가능하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.95-95
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• 2013

박막 공정 기술은 반도체 및 디스플레이뿐만 아니라 대부분의 전자소자에 적용되는 매우 중요한 기술이다. 그 중, 마그네트론 스퍼터링 공정은 플라즈마를 이용하여 금속 및 세라믹 등의 벌크 물질을 박막으로 증착 가능한 가장 널리 사용되는 방법 중의 하나이다. 하지만, Fe, Co, Ni 같은 강자성체 재료는 공정이 불가능하며, 스퍼터링 타겟 효율이 40% 이하이고, 제한적인 방전압력 범위 및 전류 상승에 의한 높은 전압 인가 제한이 있다는 단점이 있다. 본 연구에서 사용된 고밀도 플라즈마 소스를 적용한 고효율 스퍼터링 시스템은 할로우 음극을 이용한 원거리에서 고밀도 플라즈마를 생성하여 전자석 코일을 통해 자석이 없는 음극으로 이온을 수송시켜 스퍼터링을 일으킨다. 따라서 강자성체 재료의 스퍼터링이 가능하며, 90% 이상의 타겟 사용 효율 구현 및 기존 마그네트론 스퍼터링 대비 고속 증착이 가능하다. 또한, $10^{-4}$ Torr 압력영역에서 방전 및 스퍼터링이 가능하다. 타겟 이온 전류를 타겟 인가 전압과 관계없이 0~4 A까지, 타겟 이온 전류와 상관없이 타겟 인가 전압을 70~1,000 V 이상까지 독립적으로 제어가능하다. 또한 TiN과 같은 질소 반응성 공정에서 반응성 가스인 질소를 40%까지 넣어도 타겟에 수송되는 이온의 양에 영향이 없다. 할로우 음극 방전 전류 40 A에서 발생된 플라즈마의 이온에너지 분포는 55 eV에서 가우시안 분포를 보였으며, 플라즈마 포텐셜인 sheath drop은 74 V 였다. OES를 통한 광학적 진단 결과, 전자석에 의한 이온빔 초점에 따라 플라즈마 이온화율을 1.8배까지 증가시킬 수 있으며, 할로우 음극 방전 전류가 60~100 A로 증가하면서 플라즈마 이온화율을 6배까지 증가 가능하다. 또한, 타겟 이온 전류와 관계없이 타겟 인가 전압을 300~800 V로 증가시킴에 따라 Ar 이온 밀도의 경우 1.4배 증가, Ti 이온 밀도의 경우 2.2배 증가시킬 수 있었으며, TiN의 경우 증착 속도도 16~44 nm/min으로 제어가 가능하다.

• 한국가스학회지
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• 제24권1호
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• pp.33-40
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• 2020

해양플랜트용 HVAC(Heating Ventilation and Air-Conditioning) 시스템의 컨덴싱 유닛(condensing unit)의 경우, DX(Direct Expansion) 코일보다는 온도 안정성이 뛰어난 칠러 시스템(chiller system)을 주로 사용하고 있다. 칠러시스템의 구성품 중 대형 냉매압축기와 전자식 팽창밸브 등은 대부분 수입되고 있다. 이에 칠러 시스템의 크기는 국내에서 제작되는 열교환기(증발기, 응축기)에 의해 좌우된다. 현재 갈수록 심화되고 있는 사용공간의 제한으로 인해 선주사 및 조선소에서는 장비 크기를 컴팩트하게 해줄 것을 메이커에 지속적으로 요구하고 있다. 이에 본 논문에서는 해양플랜트에서 만액식(flooded) 칠러 시스템의 증발기로 주로 사용되고 있는 쉘-튜브형 열교환기를 컴팩트한 플레이트-쉘 열교환기로 대체하기 위한 주요개발과정을 소개하고, 이와 함께 개발된 플레이트-쉘 열교환기를 실제 증발기로 적용한 만액식 칠러 시스템을 제작하여 그 성능을 실험적으로 평가하였으며 그 결과를 제공하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.370-370
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• 2010

최근 자연모사를 통한 초저마찰 연구가 활발히 진행되고 있으며 리소그라피, 레이져 가공법 등의 다양한 방법을 통해 표면구조 제어가 시도되고 있다. 본 연구에서는 자장여과 아크 플라즈마 이온 소스를 이용한 WC-Co 및 SCM 415 금속소재의 표면구조 형상제어를 통해 저마찰 특성을 시도하였다. 자장여과 아크 소스는 90도 꺽힘형이며 5개의 자장 코일을 통해 아크 음극에서 발생된 고밀도($10^{13}\;cm^{-3}$ 이상) 플라즈마를 표면처리 대상 기판까지 확산시켰다. 공정 압력은 알곤가스 1 mTorr, 아크 방전 전류는 25 A, 플라즈마 수송 덕트 전압은 10 V이다. 기판 전압은 비대칭 펄스 (-80 %/+5 %)로 -600 V에서 -800 V까지 인가되었으며 -600 V 비대칭 펄스 인가시기판으로 입사하는 알곤 이온 전류 밀도는 약 $4.5\;mA/cm^2$ 이다. WC-Co 시편의 경우 -600 V 전압 인가시, 이온빔 처리 전 46.4 nm(${\pm}12.7\;nm$)의 조도를 갖는 시편이 5분, 10분, 20분동안 이온빔 처리함에 따라 72.8 nm(${\pm}3\;nm$), 108.2 nm(${\pm}5.9\;nm$), 257.8 nm(${\pm}24.4\;nm$)의 조도를 나타내었다. SCM415 시편의 경우 -800 V 인가시, 이온빔 처리 전 20.4 nm(${\pm}2.9\;nm$)의 조도를 갖는 시편이 20분동안 이온빔 처리함에 따라 275.1 nm(${\pm}43\;nm$)의 조도를 나타내었다. 또한 주사전자현미경을 통한 표면 형상 관찰 결과, 이온빔 식각을 통해 생성된 거친 표면에 $3-5\;{\mu}m$ 직경의 돌기들이 산발적으로 생성됨을 확인했다. 마찰계수 측정 결과 SCM415 시편의 경우, 이온빔 처리전 마찰계수 0.65에서 조도 275.1 nm 시편의 경우 0.48로 감소하였다. 본 연구를 통해 이온빔 식각을 이용한 금속표면 제어 및 저마찰 특성 향상의 가능성을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권1호
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• pp.53-58
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• 2002

계자코일에 흐르는 교류전류로 전자기장을 유도하고, 결함에 의하여 누설되는 자속을 간극을 갖는 헤드로 측정하여 결함을 검출하는 새로운 비파괴탐상장치를 구성하였다. 이 탑상장치는 비접촉으로 강자성체의 구조물 요소에 존재하는 표면결항을 검출하고, 그 크기를 평가하는데 적용할 수 있다. 본 논문은 강자성체에 도입한 2차원 표면결함에 적용하여 결함의 평가를 실시하였다. 또한 측정주파수와 lift-off가 이들 평가에 미치는 영향을 검토하였다. 결함은 전압 분포에서 최대치로 검출할 수 있고, 이 최대전압의 변화는 결함의 깊이가 증가함에 따라 증가한다. 결함의 최대전압은 주파수와 lift-off 의 영향을 받지만, 작은 깊이의 결함은 깊이와 전압이$(V_0/V_{ave})$의 관계로부터 선형적으로 예측할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.20-20
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• 2010

반도체 공정 등에서 10-6~10-8 Torr의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2, 500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 10,000 rpm까지의 기본성능시험을 수행하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 춘계학술대회
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• pp.175-179
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• 2009

본 논문에서는 전장용 아날로그 스위치 및 공조기 부하 유닛의 신뢰성 실험 중에서 EMC 스펙에 만족할 수 있도록 하는 필터 설계를 제안한다. EMC 규격에 만족하면서 전자부품들의 상호 간섭과 주변 환경의 영향을 최소화하고 제품의 품질 향상을 위해 전자파 필터를 적용하였다. 본 논문에서는 ISO/JASO 표준규격의 주파수범위인 30MHz ~ 1GHz 대역에서 스펙트럼 분석기와 간이 EMI 챔버를 이용한 시뮬레이션을 통해 특정 주파수 대역의 에너지 분포를 분석하였으며, 최적의 전자파 필터를 구현하기 위해 필터를 구성하는 소자의 용량을 결정하였다. 실제 필터 추가를 통해 노이즈가 감소한 것을 공인인증기관에서 증명하였으며, 전장용 아날로그 스위치 및 공조기 부하 유닛에 적용하여 전자파 간섭을 일으키지 않고 정상적인 동작을 수행하는 것을 확인하였다.

• 한국자기학회지
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• 제21권5호
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• pp.167-173
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• 2011

함정에 의한 수중 정자기장 신호는 수중 방사소음 신호에 비해 상대적으로 거리에 따라 급격히 감소되는 특성을 가지지만 근거리에서 정확한 표적 탐지가 가능하므로 감응 기뢰 체계에서 기폭 신호를 제공하는 신호원으로 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 상용 전자기 해석 도구를 활용하여 함정 선체, 내부 구조물 및 주요 탑재장비들에 의한 수중 정자기장 신호 특성 예측 결과에 대해 상세히 기술하였으며, 추가로 대상 함정에 소자코일을 배치하여 소자 효과도 분석을 수행하였다.