발전소에서 생산된 전기는 여러 단계의 변전과정을 거쳐 소비자에게 전달된다. 이 때 각 소비자에게 적합한 전압으로 송전하기 위해 초기 송전단계 및 산업단지 및 공장과 같은 고전압이 필요한 경우에 사용되는 초고압변압기는 권선 단부에서 고압의 불평등 전계가 형성되어 절연파괴의 위험을 내재하고 있다. 초고압변압기는 전압의 승압과 강압을 위해 권선, 철심이 가장 중요한 부품이다. 특히 권선의 경우 전압이 직접 인가되면서 전압의 크기를 변환하는데 핵심적인 역할을 한다. 이때 권선 단부는 그 형상에 의해 불평등 전계가 형성되고 특히 권선의 모서리에 높은 전계 스트레스가 발생한다. 이러한 불평등 전계에 의한 권선 단부의 전기적 응력을 분산하기 위하여 정전링을 사용하는데 이 정전링은 권선 상·하단 단부에 설치된다. 이러한 정전링을 설계하기 위해서는 다양한 변수를 고려하여야 하지만 그 중 정전링 곡률, 정전링 표면의 절연지 두께, 권선과 권선사이에 설치되는 배리어 수, 배리어 두께가 정전링에 발생되는 전계 스트레스에 어떠한 영향을 미치는지 유한요소법(Finite Element Method)을 통해 확인하였고 그 결과를 통해 정전링 설계 시 고려해야 할 사항을 제안하였다.
고출력 응용환경에 적용 가능한 광대역 다층 구조 레이돔을 개발하였다. 이를 위해 다층 레이돔의 전파전파특성을 ABCD 행렬로 표현하였고, Particle swarm 최적화 알고리즘을 상용 수치 모델링 툴로 구현하여 레이돔의 최적화된 층별 두께와 물질상수를 구하였다. 바람, 눈, 얼음 등 외부 기상 환경을 고려한 기계적 특성을 감안하여 레이돔을 재설계하였다. 대형구조물의 제작 제한조건을 고려한 두께를 재산출하여 전력 전달특성을 재분석하였다. 대기 정전파괴 때보다 10 dB 높은 첨두 전기장의 세기 조건에서 상용 해석 툴을 이용하여, 설계된 레이돔의 RF에 대한 대기 정전파괴 특성을 분석하였다. 설계된 다층 레이돔을 제작하여 소신호 및 대신호 시험을 수행하였고, 상용 도구들을 사용한 계산값과 비교하여 목표 성능을 획득하였다.
최근 사회적인 여건변화와 전산계산기등의 보급으로 인하여 배전선로를 휴전시키기가 곤란하고, 휴전작업의 계획시 장기간이 소요되며, 진단에 필요한 장비가 상당하고, 원상복구후 송전에 장시간이 피룡하며, 열화진단시 직류 고전압인가(인가전압이 낮으면 불량케이블을 검출할 수 없음)에 따른 케이블의 열화촉진 및 절연파괴사고의 유발 등 현행 방법과 같은 휴전에 의한 직류고전압 열화진단 방법에도 문제가 많다. 따라서 수용가에 대한 봉사수준을 향상하고, 휴전작업으로 인한 정전시간을 경감하며, 열화진단에 소요되는 장비와 인력을 경감시키기 위하여 케이블 절연성능의 열화진단을 활선상태(교류전압이 인가되어 운전중인 상태)에서 실시하여야 할 필요성이 매년 높아가고 있다.
액정판넬(LCD) 및 반도체 제조공정에 있어서 정전기 발생으로 인하여 미세한 먼지가 LCD 및 반도체 웨이퍼에 부착되거나, 정전기 방전에 의해 반도체소자 및 LCD 유리기판상의 패헌의 파괴를 야기하여 제품의 수율을 저하시키고 제조원가를 상승시키는 주요한 요인이 된다. 현재 이러한 제조공정에서 정전기를 위한 대책으로 코로나방전에 의한 이온바(Ion Bar) 및 이온브로어(Ion Blower)를 제전설비로 사용하고 있으나, 이 장치는 코로나 방전에 의한 이온을 발생시키고 이온화된 공기를 불어 내기 위하여 팬을 사용하여 공기를 대류 시킨다.(중략)
저항 스폿용접기에서 용접품질의 보증은 오래 계속 되어온 문제이었다. 본 논문에서는 용접품질과 전극분리와의 관계를 조사하였으며 전극분리가 하나의 제어변수로써 사용될 수 있음을 실험적으로 입증하였다. 피드백신호로서 전극분리를 이용한 퍼지제어에 기초를 둔 용접품질개선을 제시하였다. 저항 스폿용접기의 용접품질은 인장전단강도시험과 같은 파괴적인 검사에 의해 증명되었다. 시험결과는 퍼지 제어기를 이용한 전극분리 제어의 성능이 종래의 정전류 제어와 비교하여 훨씬 더 우수하였다.
일반적으로 중성용액 하에서 알루미늄 합금은 부동태피막($Al_2O_3$나 $Al_2O_3{\cdot}3H_2O$)을 형성한다. 그러나, 해수 환경에서 염소이온이 표면에 생성된 부동태 피막을 파괴하여 부식이 발생하게 된다. 본 연구에서는 해수환경 하에서 부식 문제점을 해결하기 위해 Al-4.5%Mg-0.6%Mn 알루미늄 합금에 대하여 정전위 방식 기술을 적용하였다. 분극실험결과, 개로전위보다 귀한 전위에서는 활성 용해 반응이 나타났으며 개로전위 보다 비한 전위에서는 용존산소 환원에 의한 농도 분극과 활성화 분극이 관찰되었다. 정전위 실험결과, 농도 분극에서 활성화 분극으로 전환되는 전위부터 적용 시간이 증가할수록 전착물이 많이 생성되었으며, 부분적으로 전착물과 모재의 계면사이에서 틈부식이 관찰되었다. 전체적으로 정전위 양극분극실험시, 활성용해반응이 발생하여 정전위 방식 기술을 적용하기 어려운 반면, 정전위 음극분극 실험시 방식 전위인 농도분극 범위내에서 적용 시간을 고려하여 최적 방식 조건을 -1.1 V~-0.75 V로 규명하였다.
본 연구에서는 인체모델(humman body model; HBM)을 터널링 자기저항(tunneling magneto resistance; TMR)소자에 연결하여 정전기에 대한 방전특성을 연구하였다. 이를 위해 제조된 TMR 시편을 전기적 등가회로 바꿔 HBM에 연결하여 PSPICE를 이용해 시뮬레이션 하였다. 이러한 등가회로에서 접합부분의 모델링 요소들의 값을 변화시켜 방전특성을 관찰할 수 있었다. 그 결과 시편의 저항과 정전용량 성분의 값이 다른 요소들에 비해 수배에서 수백 배까지 커서 정전기 방전(electrostatic discharge; ESD) 민감도를 좌우하는 주요한 요소임을 알 수 있었다. 여기에서 ESD현상에 대한 내구성을 향상시키기 위해서는 정전용량을 증가시키는 것 보다 접합면과 도선의 저항값을 줄이는 것이 유리하다. 그리고 직류 전압에 대해 절연층의 전위 장벽이 낮아져 많은 전류가 흐르게 되는 항복(breakdown)전압과 셀의 물리적 구조 및 성질이 변형되어 회복되지 못하는 파괴(failure)전압을 측정하여 DC 상태에서의 내구성을 연구하였다. 이 결과를 HBM 전압에 대한 파괴 전압으로 간주하여 TMR 소자가 견딜 수 있는 HBM 전압을 예측할 수 있었다.
정전기 발생에서 가장 직접적이고 주요인자는 주변 습도 상태이다. 대부분의 정전기 발생은 마찰에 의해 발생되는 마찰전기이며, 공기 중에 포함된 수분의 양에 따라 물체 주위에 하나의 얇은 전도 층을 형성하게 되어 발생하는 정전기 충전 전압을 물체 표면 전체에 흩어지게 하는 함수 역할을 하게 된다. 정전기 방전 현상은 순간적인 전압상승을 야기하며 경우에 따라서는 아주 치명적인 손상을 입히게 된다. 무기체계의 조립, 취급, 수송, 저장의 과정에서 쉽게 나타날 수 있는 정전기 방전 현상을 미연에 방지하기 위한 방법을 설계 하고 분석 한다. 이러한 방법은 각종 무기체계 개발 관련자들의 정전기 방전 보호를 위한 설계 지침을 제시하며, 정전기에 대한 대책을 수립할 수 있도록 규정과 지원을 해 줄 수 있다.
열산화막위에 LPCVD법을 이용하여 질화막을 형성시킨 후, 질화막의 열처리 유무와 습식재산화처리의 공정조건에 따른 다양한 막의 두께를 가진 ONO(oxide nitride oxide)캐패시터를 제작하여 여러가지 물성을 조사하였다. 질화막을 습식산화처리하여 전체막의 굴절윷과 식각거동을 관찰한 결과, 40$\AA$두께의 질화막은 치밀하지 못하여 계속되는 산화공정동안에 하부층 산화막이 성장되었고 정전용량의 확보능력도 떨어졌다. ONO다층유전박막의 전도전류는 하부층 혹은 상부층 산화막의 두께가 증가함에 따라 감소하였다. 그러나 산화막이 50$\AA$ 이상인 경우에는 정전용량의 감소요인으로 작용할 뿐, hole유입에 대한 barrier역할은 크게 향상되지 못하였다. 산화전 질화막에 대한 열처리 효과는 막의 굴절율과 정전용량에 큰 영향을 주지 못하였으나 절연파괴전압은 약 2-3V 상승효과를 보였다.
Titanium oxide$(TiO_{2})$ 박막을 금속 알콕사이드 물질인 $(Ti(OC_3H_7)_4$(titanium isopropoxide)를 이용하여 p-Si(100) 기판위에 상압 화학 기상 증착법으로 증착시켰다. $(TiO_{2})$ 박막의 증착기구는 단순경 계층 이론으로 잘 설명되었으며, 화학반응 지배 기구 영역에서 겉보기 활성화 에너지는 18.2kcal/mol이었다. 증착된 박막은 $250^{\circ}C$이상에서 anatase상의 결정질 박막이었으며, 고온에서 열처리를 했을 경우에 rutile상으로 전이하였다. 박막의 상전이에는 열처리 온도외에도 열처리 시간과 박막의 두께가 영향을 미쳤다. 정전용량-전압특성을 조사해 본 결과 전형적인 MOS 다이오드구조의 특성을 보였으며, 비유전율 상수는 약 80정도였다. 제조한 $(TiO_{2})$ 박막의 열처리 공정 후에는 정전용량이 감소하였으며, 첨가물을 사용한 박막은 열처리 전과 같았다. 이때 $V_{FB}$는 -0.5 ~ 1.5V였다. 전기전도 특성을 알아보기 위하여 전류-전압특성을 조사하였으며 증착된 박막의 전도기구는 hopping mechanism이었다. 전기적 특성을 개선하기 위해서 후열처리 방법과 박막 증착시 Nb, Sr을 첨가하였으며, 모두 누설전류의 감소와 정전파괴전압의 증가를 가져왔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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