• 한국진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.411-417
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• 2009

차세대 반도체 및 디스플레이 산업용 드라이펌프의 배기속도를 평가하기 위해 최소부피 22 L 급의 정적형 유량계를 설계/제작 하였다. 정적형 유량계의 기본 평가항목인 base pressure와 leak rate 측정결과 각각 $6{\times}10^{-8}\;mbar$ 와 $1.5{\times}10^{-6}\;mbar-L/s$로 측정되었고 throughput limit의 경우 기존 875 L 급보다 1 order 낮은 $1{\times}10^{-3}\;mbar-L/s$ 영역까지 확대되었음이 확인되었다. 구축된 시스템을 이용해 배기용량이 적은 최신 공정 드라이 펌프까지도 배기속도 값을 정확히 측정할 수 있으며, 구축비용이 높은 정압형 유량계를 어느 정도 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.258-258
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• 2013

최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1995년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.38-39
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• 1995

최근 자동차 대체 연료로 가솔린에 10% 무수에탄올이 혼합된 Gasohol 사용에 관한 관심이 고조되고 있으며, 이는 Gasohol이 자동차 배기 가스중의 일산화탄소 및 탄화수소 함유량을 감소시켜 대기 오염을 줄일 수 있기 때문이다. Gasohol에 사용되는 무수에탄올의 농도는 99.5% 이상이어야 하며, 이러한 고순도의 에탄올을 제조하기 위해서는 물과 에탄올의 공비 혼합물(95.6% 에탄올)로부터 공비증류, 분자체 흡착, 투과증발과 같은 분리 조작을 이용하여 물을 제거하는 공정이 필요하다. 현재 에탄올 탈수에는 공비증류가 많이 사용되고 있으나 공비증류는 에너지 사용량이 많을 뿐더러 유독한 Entrainer를 첨가하기 때문에 투과증발과 같은 저 에너지 소비형, 환경친화적인 공정으로의 전환이 이루어지고 있다. 에탄올 탈수용 투과증발 플랜트는 전세계 20여개가 가동되고 있으며, 상업화된 플랜트의 대부분은 독일의 Deutsche Carbone사가 제조한 PVA/PAN 투과증발 복합막을 사용하고 있다. 투과증발 시스템은 물에 대한 친화도가 높은 투과증발막 및 모듈, 기타 분리 구동력을 높여주기 위한 Heater, 진공펌프, 냉각기, 열 교환기 등의 주변 설비로 구성되며, 투과증발 시스템 개발을 위해서는 우수한 막/모듈 제조와 아울러 최적 공정 설계 기술 개발이 필수적이라 하겠다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.186-186
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• 2013

종래의 흑연 위주 연료전지 분리판 개발되어 최근 고분자 전해질 막 연료전지가 높은 전력, 낮은 배기 가스 배출, 낮은 작동 온도로 자동차 산업에서 상당한 주목을 받고 있다. 요구사항은 높은 전기 전도도, 높은 내식성, 낮은 가스 투과성, 낮은 무게, 쉬운 가공, 낮은 제조비용이다. Thin film Cr 장비로 저항가열 furnace, sputter 등이 사용된다. 연료전지 분리판의 고전도도, 내부식성 보호막의 고속 증착을 위한 새로운 증착원으로 스퍼터 - 승화형 소스의 가능성을 유도 결합 플라즈마에 금속 봉을 직류 바이어스 함으로써 시도하였다. 유도 결합 플라즈마를 이용하여 승화증착 시스템을 사용하여 OES (SQ-2000)와 QMS (CPM-300)를 사용하여 $N_2$ flow에 따른 유도 결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화증착 시스템을 사용 하여도 균일한 공정을 하는 것을 확인 하였다. 5 mTorr의 Ar 유도 결합 플라즈마를 2.4 MHz, 500 W로 유지하면서 직류 바이어스 전력을 30 W (900 V, 0.02 A) 인가하고, $N_2$의 유량을 0.5, 1.0, 1.5 SCCM로 변화를 주어 특성을 분석하였다. MID (Multiple Ion Detection) mode에서 유도결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화 증착 장비를 사용하여 CrN thin flim 성장시켰고, deposition rate은 44.8 nm/min으로 얻을 수 있었다. 또한 $N_2$의 유량이 증가할 수록 bias voltage가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. OES time acquisition을 이용한 공정 분석에서는 $N_2$ 유량을 off 하였을 때 Ar, Cr의 중성 intensity peak이 상승하였고, 시간 경과에 따라 sublimation에 의한 영향이 없는 것을 확인 할 수가 있었다. XRD data에서는 질소 유량이 증가함에 따라 $Cr_2N$이 감소하고, CrN이 증가하는 것을 확인할 수가 있었다. 결정배향성과 Morphology는 다결정 재료의 경도에 영향을 주는 인자이다. CrN 결정 구조의 경우는 (200)면이 경도가 제일 높은데 (200)면에서 성장한 것을 확인 할 수 있었다. 잔류가스 분석 결과로는 일정한 Ar의 유량을 흘렸을 때 $N_2$의 변화량이 비례적인 경향이 보이는 것을 확인 할수 있었다. 또한 $N_2$가 흐르면서도 유도 결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화 증착 시스템을 사용하면 일정한 공정을 하는 것을 확인 할 수 있었다. 질소의 분압이 유량에 따라서 $3.0{\times}10^{-10}$ Torr에서 $1.65{\times}10^{-9} $Torr까지 일정한 비율로 증가한다. 즉, 이 시스템으로 양산장비 설계를 하여도 가능 하다는 것을 말해준다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.512-513
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• 2017

본 논문에서는 현재 주사바늘을 이용하여 종자를 흡입하고 트레이 상부에서 배기하여 트레이의 셀에 종자를 파종하고 있는 방식의 자동 파종 시스템에 대하여, 작업 능률을 향상시키기 위하여 진공상태의 드럼에 종자를 흡입시켜 회전하면서 트레이에 종자를 배출하게 되는 고속의 시스템을 구현하였다. 트레이를 이송시켜주는 컨베이어 벨트는 상부의 부하의 변화 또는 장치의 마모 등 시간이 지남에 따라 속도가 변할 수 있으므로 속도에 맞추어 드럼의 회전 속도를 자동으로 제어하기 위한 알고리즘을 구현하고 구현된 알고리즘에 따라 드럼을 회전시키기 위한 스테핑 모터의 펄스를 제어하는 회로를 구성하여 시스템을 설계하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권10호
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• pp.103-112
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• 2006

This paper describes a theoretical analysis and experimental verification on the performances of a vacuum-compatible air bearing, which is designed with a cascaded exhaust scheme to minimize the air leakage in a vacuum environment. The design of the vacuum-compatible air bearing equipped with the differential exhaust system requires great care because several design parameters, such as the number of exhaust stages, diameter of exhaust tube, pumping speed of a vacuum pump, and bearing clearance greatly influence the air leakage and thus degree of vacuum. In this study, a performance analysis method was proposed to estimate the performances of the air bearing, such as load capacity, stiffness, and air leakage. Results indicate that the load capacity and stiffness of the air bearing was improved as its boundary pressure, which was determined by the $1^{st}$ exhaust method, was lowered, and the dominant factors on the chamber's degree of vacuum were the number of exhaust stages, exhaust tube diameter and bearing clearance. A vacuum chamber and air bearing stage using porous pad were fabricated to verify the theoretical analysis. The results demonstrate that chamber pressure up to an order of $10^{-3}$ Pa was achieved with the air bearing stage operating inside the chamber, and this analysis method was valid by comparing predicted values with experimental data, for the mass flow rates from the porous pad, and pressures at each exhaust port and chamber, respectively.

• 한국진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.161-168
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• 2010

진공펌프의 배기성능 지표들을 정량적으로 측정하기 위해서 사용하는 표준용기에 관한 ISO 규격은 기체도입 도관의 굵기를 용기 내경의 10분의 1로 규정하고 있다. 표준용기 내경은 검사 대상 펌프의 흡기구 직경보다 작아서는 안 되므로 만일 대용량 펌프에 맞춘다면 때에 따라 도관의 굵기가 100 mm라는 수치도 나올 수 있다. 전체 시스템의 크기가 커지는 만큼 이런 굵기의 도관도 수용이 가능하기는 하지만 과연 이렇게 굵은 도관이 정밀한 측정을 위해 꼭 필요한지 또는 오히려 방해가 되는 것은 아닌지 검토해 볼 필요성이 있다. 본 논문에서는 도관 굵기에 따라, 도관출구를 빠져나오는 입자들과 오리피스 및 펌프 흡기구에 입사하는 입자들의 등방성에 대해 살펴봄으로써 적절한 도관 굵기가 존재하는지에 대해 논의한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2003년도 춘계종합학술대회
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• pp.590-593
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• 2003

금속 산화물 박막 제작에 유효한 산화가스로 오존가스를 채택했다. 고품질의 산화 박막을 얻기 위해 고농도 오존이 필요하여 오존 농축 시스템을 구축 및 평가하였다. 이 장치는 실리카겔로 오존의 선택 흡착을 이용해, 농축 공정 시작 후 유입 농도 8.5 mol%가 검출되는 2.5 h에서 농축이 완료되고, 진공 배기로 고농도 오존가스를 생성하였으며, 성막 장치까지 가스가 공급되는 몇 분 동안은 자연분해 효과를 무시할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.388-396
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• 2007

KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 전류인입선(CL; Current Lead)은 4.5 K의 저온에서 운전되는 초전도 버스라인과 300 K의 실온에서 운전되는 MPS (Magnet Power Supply)를 전기적으로 연결하는 장치이다. 초기 플라즈마 발생시험을 위하여 TF (Toroidal Field) 및 PF (Poloidal Field) 리드박스에 전류인입선이 설치된다. TF 자석용 CL은 17.5 kA급 4 개의 CL에 최대 35 kA의 DC 전류가 인가되며, PF 자석용은 13 kA급 14 개의 CL에 350초간 $20\;{\sim}\;26\;kA$의 펄스 전류가 인가된다. 각각의 전류인입선은 TF 및 PF 자석에 전류를 인가하기 위한 버스라인이 연결되어 있으며, 전류인입선을 통해 초전도 버스라인으로 전달되는 전도열 및 전류인가시 발생되는 주울(Joule) 열을 차단하기 위한 헬륨냉매 제어시스템이 KSTAR 주장치와는 별도로 설치되어 있다. 리드박스 내 외부의 배관 및 제어시스템 설치완료 후 고진공 배기, 헬륨 누설검사, 전류인입선 유량 검사 및 액체질소 냉각시험을 실시하여 장치의 성능검증을 완료하였다.

• 한국진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.190-198
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• 2010

450 mm의 웨이퍼 공정용 플라즈마 장비의 개발을 위하여 안테나 형상, 챔버의 직경, 웨이퍼까지의 거리에 따른 플라즈마 균일도를 Ar과 $CF_4$에 대하여 축대칭 2차원으로 수치 모델링하였다. 챔버의 종횡비를 직경, 기판까지의 거리, 배기구의 면적으로 나누어서 결정하고 여기에 안테나 구조를 변경하여서 최적의 플라즈마 균일도를 갖는 조건을 도출하였다. Drift diffusion식과 준중성 조건을 이용한 간략화를 이용하였으며 표면 재결합과 식각 반응을 이온에너지의 함수로 처리하였다. 반응기판 표면에서의 플라즈마 밀도 균일도는 기판 홀더와 챔버 벽면과의 거리, 기판과 소스와의 거리가 멀수록 좋아졌으며, 안테나의 디자인이 4 turn으로 1층인 경우, 두 번째, 네 번째 turn만 사용하여 전류비 1 : 4에서 기판표면에서의 플라즈마 균일도를 4.7%까지 낮출 수 있었다. Ar과 $CF_4$의 반경 방향으로 전자 온도 균일도 50%, 전자 밀도 균일도 19%의 차이가 있었다.