• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.618-619
• /
• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.230-230
• /
• 2007

전력선 통신(Power Line Communication)은 최근 전력선을 이용한 통신기술의 발달과 더불어 세계적으로 관심도가 높아지고 연구 개발 및 자본 투자가 활발히 진행되고 있으며, 안정적인 네트워크를 구성하기 위해서는 고주파 전력선 통신 신호를 차단하는 블로킹 필터가 반드시 적용되어야 한다. 전력선 통신용 블로킹 필터는 광대역의 주파수 특성과 높은 신호감쇄 특성 및 대전류 특성이 요구되며, 이러한 특성을 구현하기 위해서는 블로킹 필터의 핵심부품인 자심재료의 고투자율 및 대전류화가 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 우수한 전 자기적 특성이 균일하게 유지되고, 전력선에 흐르는 대전류에 의한 자심재료의 포화가 발생하지 않도륵 새로운 자심 재료를 설계하여, 전력선 통신을 적용한 홈 네트워크 구축의 핵심 부품인 광대역 블로킹 필터를 개발하고자 하였다. 2350과 0.3 T의 투자율과 포화자속 밀도를 갖는 EI 형상의 자심재료를 해석모델로 설정하고 다중 에어 갭의 위치에 따른 전류와 자속밀도 변화를 유한요소 해석법으로 분석한 결과 자심재료의 대전류 특성에 지배적인 영향을 미치는 에어 캡의 삽입 위치를 알 수 있었고, 새로운 해석 모델인 I 형상의 로드(ROD) 코어에 대해 수치해석을 수행하여, 100A의 통전 전류에서도 자기적으로 포화되지 않고 인덕턴스의 정밀 제어가 가능하고, 특성의 신뢰성과 대전류에 대한 안정성을 증가시킬 수 있는 인덕터를 설계하였다. 또한 수동소자를 이용한 LC 공진회로를 기본 구성으로 하고, 주파수 대역, 신호 감쇄율과 대전류 특성, 상용화를 고려하여 블로킹 필터 회로를 설계하였으며, 유한요소해석법을 적용한 전자장 모의해석을 통하여 최소의 크기를 갖는 I 형상의 자심재료에 $6{\Phi}$의 에나멜 동선을 6.5턴, 6턴 권선하여 2.5, $2.15\;{\mu}H$의 인덕턴스를 갖는 직렬 인덕터를 구현하였고 블로킹 필터를 구성하였다. 주파수에 따른 신호감쇄 특성을 5 Hz~1 MHz의 주파수 범위에서 측정한 결과 약 490 kHz~450 kHz의 주파수 대역에서 -70dB의 신호감쇄 특성을 나타냈다. 본 연구를 통해 개발된 100A급 광대역 블로킹 필터가 적용되어 상용화 될 수 있을 것으로 판단되며, 또한 모뎀 통신 주파수 대역에서 -70dB 이상의 높은 감쇄 특성을 갖기 때문에 신호차단 특성이 보다 우수할 것으로 사료된다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.16 no.4
• /
• pp.384-391
• /
• 2005

A polymer optical microring resonator, which is laterally coupled to a straight bus waveguide, has been proposed and demonstrated using a nanoimprint technique. The propagation loss of the ring waveguide and the optical power coupling between the ring and bus waveguides was calculated by using a beam propagation method, then the dependence of the device performance on them was investigated using a transfer matrix method. We have especially introduced an imprint stamp incorporating a smoothing buffer layer made of a silicon nitride thin film. This layer played an efficient role in improving the sidewall roughness of the waveguide pattern engraved on the stamp and thus reducing the scattering loss. As a result the overall Q factor of the resonator was greatly increased. Also it reduced the gap between the ring and bus waveguides effectively to enhance the coupling between them, without relying on the direct writing method based on an e-beam writer. As for the achieved device performance at the wavelength of 1550 nm, the quality factor, the extinction ratio, and the free spectral range were ~103800, ~11 dB, and 1.16 m, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.167-167
• /
• 2013

최근에 산화물 형광체는 황화물 형광체에 비해 높은 화학적 안정성을 나타내기 때문에 백색 발광 다이오드, 전계방출 디스플레이와 플라즈마 디스플레이 패널에 그 응용성을 넓히고 있다. 마그네슘 니오베이트(magnesium niobate, MgNb2O6)는 우수한 유전 특성(상대 유전상수=18.4)을 나타내기 때문에 마이크로파 유전체로 응용 가능하며, 단일상 릴랙서 페라브스카이트(relaxor perovskite) Pb(Mg1/3Nb2/3)O3을 합성하기 위한 전구체 (precursor)로 널리 사용되고 있으며, 나이오븀산염 이온에서 다양한 색상을 방출하는 활성제 이온으로 효율적인 에너지 전달이 일어남으로써 Sm3+, Dy3+, Eu3+와 같은 희토류 이온의 좋은 모체 격자로 개발할 수 있다. 본 연구에서는 마그네슘 니오베이트 MgNb2O6 모체 결정에 다양한 활성제 이온, 즉 Eu3+, Sm3+, Dy3+, Tb3+를 선택적으로 주입하여 발광 효율이 높은 천연색 형광체를 합성하고자 한다. 특히, 모체 결정에 주입되는 활성제 이온 주위의 국소적인 환경이 반전 대칭에서 변형되는 척도를 조사하여 활성제의 주 발광 파장의 세기가 최대가 되는 최적의 조건을 결정하고자 한다. Mg1-1.5xNb2O6:REx3+ 형광체 분말 시료는 초기 물질 MgO, Nb2O5와 희토류 이온을 화학 반응식에 맞게 정밀 저울로 측량하여 플라스틱 용기에 ZrO2 볼과 함께 넣고, 소정의 에탄올을 채운 뒤 밀봉하고서, 300 rpm의 속도로 20시간 볼밀 (ball-mill) 작업을 수행하였다. 그 후, 체(sieve)로 ZrO2 볼을 걸러낸 다음에 혼합된 용액을 각 비커에 담아서 $40^{\circ}C$의 건조기에서 24시간 건조하였고, 건조된 시료를 막자 사발에 넣고 잘게 갈고 80 ${\mu}m$의 체로 걸러낸 후에, 알루미나 도가니에 활성제 이온별로 각각 담아, 전기로에 장입하여 매분당 $5^{\circ}C$의 비율로 온도를 상승시켜 $350^{\circ}C$에서 5시간 동안 하소 공정을 실시한 후에, 온도를 계속 일정한 율로 증가시켜 $1,200^{\circ}C$에서 5시간 동안 소성하여 합성하였다. 합성된 형광체 분말의 결정 구조는 $Cu-K{\alpha}$ 복사선(파장: 1.5406)을 사용하여 X-선회절장치로 측정하였으며, 형광체의 표면 형상은 전계형 주사전자현미경으로 관측하였다. 흡광와 발광스펙트럼은 제논 램프를 광원으로 갖는 형광 광도계를 사용하여 측정하였다. 모체 결정에 활성제 이온 Eu3+, Sm3+, Dy3+, Tb3+가 도핑된 형광체 분말은 각각 적색, 주황색, 황색, 녹색 발광이 관측되었다. 각 발광 스펙트럼과 결정 입자의 크기와 형상 사이의 상호 관계를 조사하였다. 실험 결과로부터, 각 형광체의 발광 파장은 활성제 이온의 종류 와 서로 밀접하게 관련되어 있으며, 형광체 시료 합성시 활성제 이온의 농도를 선택적으로 조절함으로써 발광의 세기를 제어할 수 있음을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
• /
• v.23 no.7
• /
• pp.645-653
• /
• 2013

Seoul National University flap(SNUF) blade is a small-scale rotor blade incorporating a small trailing-edge flap control surface driven by piezoelectric actuators at higher harmonics for vibration attenuation. Initially, the blade was designed using two-dimensional cross-section analysis and geometrically exact one-dimensional beam analysis, and its material configuration was finalized. A flap-deflection angle of ${\pm}4^{\circ}$ was established as the criterion for enhanced vibration reduction based on an earlier simulation. The flap-linkage mechanism was designed and static bench tests were conducted for verifying the performance of the flap-actuation mechanism. Different versions of test beds were developed and tested with the designed flap and the selected APA 200M piezoelectric actuators. Through significant improvements, a maximum deflection of ${\pm}3.7^{\circ}$ was achieved. High-frequency experiments were conducted for evaluating the performance, and the transfer function of the test bed was determined experimentally. With the static tests almost complete, the rotor power required for testing the blade in a whirl tower (centrifugal environment) was calculated, and further preparations are underway.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
• /
• v.24 no.4
• /
• pp.325-330
• /
• 2004

Several kinds of low voltage cables have been used in nuclear power plants for the supply of electric power, supervision, and the propagation of control signals. These low voltage tables must be inspected for safe and stable operation of nuclear power plants. In particular, the degradation diagnosis to estimate the integrity of low voltage rabies has recently been emphasized according to the long use of nuclear power plants. In order to evaluate their degradation, the surrounding temperature, hardness of insulation material, elongation at breaking point (EAB), etc. have been used. However, the measurement of temperature or hardness is not useful because of the absence of quantitative criteria; the inspection of a sample requires turning off of the power plant power; and, the electrical inspection method is not sufficiently sensitive from the initial through the middle stage of degradation. In this research, based on the theory that the ultrasonic velocity changes with relation to the degradation of the material, we measured the ultrasonic velocity as low voltage cables were degraded. To this end, an ultrasonic degradation diagnosis device was developed and used to measure the ultrasonic velocity with the clothing on the cable, and it was confirmed that the ultrasonic velocity changes according to the degradation of low voltage cables. The low voltage cables used in nuclear power plants were degraded at an accelerated rate, and EAB was measured in a tensile test conducted after the measurement of ultrasonic velocity. With the increasing degradation degree, the ultrasonic velocity decreased, whose potential as a useful parameter for the quantitative degradation evaluation was thus confirmed.

• Fire Science and Engineering
• /
• v.23 no.3
• /
• pp.40-47
• /
• 2009

Nowadays the diversity and large-capacity of electric appliances are strong effect on electrical fires augment in an alarming way. But, as the inactive response characteristics of the existing RCD (Residual Current protective Device) used on low voltage power distribution system, so control of overload and electric short circuit faults, major causes of electrical fires, are not enough. Therefore, this paper is confirmed the unreliability of the existing RCD by electrical fault simulator and is proposed a Electrical Fire Disaster Prevention Device (EFDPD) by using a high precision current sensor (namely, reed switch) for the prevention of electrical disasters in low voltage power distribution system caused by overload or electric short circuit faults. The sensitive reed switch in the proposed EFDPD exactly detects the increased magnetic flux with the overload or the short current caused by a number of electrical faults, and the following, the EFDPD has double protection function which operates self circuit breaker or rapidly cuts off the existing RCD. The proposed EFDPD is confirmed the excellent characteristics in response velocity and accuracy in comparison with the conventional circuit breaker through various operation performance analysis. The proposed EFDPD can also prevent electrical disaster, like as electrical fires, which resulted from the malfunction and inactive response characteristics of the existing RCD.

• Journal of the Korean Institute of Gas
• /
• v.2 no.3
• /
• pp.54-59
• /
• 1998

As distributed control systems (DCS) and plant information systems (PIS) are introduced into gas industries, process monitoring systems based on process data have attracted significant interests. However, these technologies have not been fully due to strong nonlinearities of batch processes. The multiway principal component analysis, which has been recently developed, has solved these problems and has been widely used in the industries. However, the lack of statistical background of process operators has been one of major obstacles for maximum utilization of the technology This paper introduces a real time monitoring system for batch gas manufacturing processes that offers a variety of tools that operators can understand and use without serious difficulties. The proposed integrated system covers the whole spectrum of monitoring and diagnosis that include data collection, monitoring and diagnosis. The developed system has been verified to be very effective for monitoring and diagnosis using its application to the construction of monitoring system for a typical industrial batch reactor.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.32 no.2
• /
• pp.49-54
• /
• 2021

In this paper, we design and construct the equipment to manufacture large-diameter optical fiber end caps, which are the core parts of high-power fiber lasers, and we fabricate large-diameter optical fiber end caps using the home-made equipment. This equipment consists of a CO2 laser as a fusion-splice heat source, a precision stage assembly for transferring the position of a large-diameter optical fiber and an end cap, and a vision system used for alignment when the fusion splice is interlocked with the stage assembly. The output of the laser source is interlocked with the stage assembly to control the output, and the equipment is manufactured to align the polarization axis of the large-diameter polarization-maintaining optical fiber with the vision system. Optical fiber end caps were manufactured by laser fusion splicing of a large-diameter polarization-maintaining optical fiber with a clad diameter of 400 ㎛ and an end cap of 10×5×2 ㎣ (W×D×H) using home-made equipment. Signal-light insertion loss, polarization extinction ratio, and beam quality M2 of the fabricated large-diameter optical fiber end caps were measured to be 0.6%, 16.7 dB, and 1.21, respectively.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
• /
• v.27 no.2
• /
• pp.67-73
• /
• 2019

In this study, to optimize the production and utilization of biogas for organic waste resources, the precision monitoring of on-site facilities and the energy balance by facility were analyzed, and the solutions for field problems were investigated, and the design and operation guidelines for pretreatment facilities and generators were presented. Gas pre-treatment is required to solve frequent failures and efficiency degradation in operation of high quality refining facilities, and processing processes such as desulfurization, dehumidification, deoxidization, dust treatment, volatile organic compounds, etc. Since these processes are substances that are also eliminated from the high-quality process, quantitative guidelines are not presented in the gas pretreatment process, but are suggested to operate during the processing process as a qualitative guideline. In particular, dust, siloxane, and volatile organic compounds are the main cause of frequent failure of high-quality processes if they are not removed from the gas pretreatment process. Design of the biogas high-quality process. The operation guidelines provide quality standards [Methane content (including propane) of 95% or more] with 90% or more utilization of the total gas generation, two systems, and a margin of 10% or more. It also proposed installing gas equalization tank, installing thermal automatic control system for controlling equalization of auxiliary fuel, installing dehumidification device at the back of high quality for removing moisture generated in the process of gas compression, installing heat-resisting facilities to prevent freezing of facilities in winter and reducing efficiency, and installing membrane facilities in particular.