• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.156-156
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• 2013

대기압 저온 플라즈마는 간단한 구조 및 제작, 쉬운 조작성, 낮은 온도 특성, 높은 화학적 반응성과 같은 많은 장점에도 불구하고, 플라즈마의 에너지가 낮아 다양한 산업적 응용에 제약을 받아왔다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 대기압에서 저온 플라즈마의 에너지를 높이는 여러 시도가 있었으며, 그 중 가까이 인접해 있는 둘 이상의 플라즈마 젯들의 결합 현상(plasma jet-to-jet coupling)을 이용하여 플라즈마 강도를 높이려는 시도가 보고되었다. 본 연구에서는 플라즈마를 발생시키는 유리관을 서로 모아 벌집모양의 배열을 갖는 플라즈마 젯 어레이 장치를 만들어 플라즈마 젯 사이에 상호결합을 유도하여 강한 플라즈마 발광을 발생시켰다. 플라즈마 젯 어레이 장치 중 가운데 위치한 플라즈마 젯은 대기압 플라즈마 젯의 형태를 구현하는 역할을 하고, 가운데를 둘러싼 주변의 여러 플라즈마 젯들은 중앙의 플라즈마 젯에 많은 하전입자를 제공하여 플라즈마 젯의 발광강도를 높이는 역할을 하는 것을 확인했다. 헬륨기체를 사용한 이 플라즈마 젯은 $100^{\circ}C$ 이하의 온도임에도 불구하고 ITO 유리의 유리면을 식각할 만큼 높은 에너지를 가졌다. 이러한 대기압 저온플라즈마 장치에서 플라즈마의 강도를 더 높이기 위해서는 플라즈마 젯 간 결합이 더 많이 일어나는 것이 중요하므로, 이를 위해 주변의 플라즈마 젯의 개수를 높이는 시도를 하였다. 플라즈마 젯 어레이 소자의 중심에 위치한 유리관의 크기를 크게 하고, 주변부의 유리관의 크기를 상대적으로 작게 하여 벌집형태의 배열보다 더 많은 유리관을 주변부에 위치시킨 후 플라즈마를 발생시키고 전기 광학적 특성을 측정하였다. 그 결과, 실험조건에 따라 가운데 플라즈마 젯에서 3배에서 5배 이상 높은 플라즈마의 발광강도를 얻었으며, 플라즈마 젯도 더 안정적으로 발생하였다. 주변부의 유리관의 개수가 증가하면 더 많은 양의 하전 입자들이 플라즈마 결합 과정에 참여하게 되고 결과적으로 더 큰 플라즈마의 발광강도를 나타내는 것이다. 본 실험은 하전입자의 상호작용에 의해 발생하는 서로 인접한 플라즈마 젯 간의 결합이 대기압 저온 플라즈마 젯의 플라즈마 발광강도를 높이는 좋은 방법임을 보였다. 이러한 플라즈마 젯 간의 결합은 대기압 저온 플라즈마의 에너지를 높일 수 있는 쉽고 간단한 방법이며, 이 방법을 이용하여 대기압 저온 플라즈마를 표면처리, 표면개질은 물론, 식각 및 증착, 나아가서는 의료/바이오 분석 기술 등 다양한 학문적, 산업적 응용에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.43 no.2
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• pp.47.4-48
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• 2018

밀러-유리 실험은 1950년대 처음으로 초기 지구의 대기 방전 실험으로 아미노산을 합성한 실험이다. 생명의 기원에 대한 내용이 교과서나 책에 실릴 때마다 빠지지 않고 등장하는 실험으로, 학생들의 탐구 활동 연구주제로 실험을 설계하여 진행하였다. 실험실 설계부터 시작하여 실험 과정인 유리기구 세척, 진공 만들기, 기체주입과 방전실험을 소개한다. 실험 장치가 완성 된 후, 실험 시간 23시간 중 약 4시간 동안 방전하여 갈색 용액을 얻는데 성공하였다. 아민기와 반응하는 ninhydrin 반응에서 양성반응을 보여 아미노산 수용액임을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.153-153
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• 2014

건식 진공펌프(dry vacuum pump)는 기계적 저진공펌프 중 펌프 내부의 기체 배기통로에 오일을 전혀 사용하지 않는 펌프의 통칭으로써, 대개 비접촉형으로 여러 형태의 회전자가 고속으로 회전하면서 흡기구로부터 들어온 기체를 압축해 배기를 한다. 비접촉형에는 루츠(roots)형, 클로(claw)형, 스크류(screw)형, 스크롤(scroll)형 등이 있다. 그 중 스크류형 펌프는 큰 배기속도를 갖는 펌프의 설계에 유리하고 높은 운용온도가 가능하여 다수공정에 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 1단 펌프 구성을 갖게 됨에 따라 루츠형 대비 높은 소비전력 특성을 보이는 약점을 가지고 있다. 본 논문에서는 건식 진공펌프 중의 하나인 스크류형 진공펌프에 대하여, 기본적인 1단 펌프 구성에 스크류 리드(lead)의 변화를 주어 기존의 똑같은 리드의 스크류 진공펌프에 대한 소비전력 및 배기구 온도 등 스크류 형상에 대한 성능평가 연구를 진행 하고자 한다.

• Food Science and Preservation
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• v.14 no.1
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• pp.61-66
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• 2007

This study investigated changes in physicochemical properties of onion powders during various drying conditions. The moisture content during vacuum drying at $40^{\circ}C$ remained at 5.23% for 5 days of drying, and it was possible to quickly obtain day powder Weight reduction upon $-70^{\circ}C$ vacuum drying was 90% after 7 days. The large change in browning caused by vacuum freeze drying was lowest ($OD_{420}\;of\;1.173$) after 7 days of drying. The content of vitamin C increased with vacuum freeze drying. The major free sugars were fructose, glucose and sucrose. Of organic acids, citric acid was prominent and, after vacuum freeze drying, showed a high value of 1,965 mg/100g. Free amino acids noted were L-arginine, ${\beta}-alanine$, L-alanine and L-threonine. In summary, vacuum freeze drying at $-70^{\circ}C$ is optimal.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.10 no.3
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• pp.57-65
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• 2003

In this study, we carry out reliability tests and investigate the failure mechanisms of the anodically bonded wafer level vacuum packaging (WLVP) MEMS gyroscope sensor. There are three failure mechanisms of WLVP: leakage, permeation and out-gassing. The leakage is caused by small dimension of the leak channel through the bonding interface and internal defects. The larger bonding width and the use of single crystalline silicon can reduce the leak rate. Silicon and glass wafer itself generates a large amount of outgassing including $H_2O$, $C_3H_5$, $CO_2$, and organic gases. Epi-poly wafer generates 10 times larger amount of outgassing than SOI wafer. The sandblasting process in the glass increases outgassing substantially. Outgassing can be minimized by pre-baking of the wafer in the vacuum oven before bonding process. An optimum pre-baking temperature of the wafers would be between $400^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.12a
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• pp.159-162
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• 2009

세계적인 에너지 자원 무기화와 더불어 에너지 효율이 높은 창호개발이 지속적으로 진행되고 있다. 이중 진공패널은 단열성능이 우수하여 건물에서의 에너지 절약 측면에서 미래의 창호소재로 각광 받고 있으나 구조 및 제조공법에 관한 규명이 되어 있지 않다. 진공패널은 대기압 및 외력에 견딜 수 있도록 구조를 형성해야 하며, 이를 위하여 진공간극을 유지하기 위한 지지대를 사용한다. 본 논문에서는 진공패널에서 지지대의 배열에 따른 진공패널의 응력분석과 이 데이터 평가를 통한 허용응력 내에서의 유리지지대 배열방안을 제시하고 시뮬레이션을 통해 그 타당성을 검증하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.1
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• pp.55-61
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• 2012

We fabricated a-Si:H thin-film solar cell using the two-dimensional (2D) periodic patterned glass substrate. The use of a 3D periodic texture rather than a randomly texture at surface of TCO can result in higher short circuit current densities ($J_{sc}$). In order to analyze the optical effect of patterning glasses, ray-tracing simulations were performed. Also, p-i-n cells were deposited on patterned glasses as substrate by PECVD. UV-Vis spectroscopy, light I-V measurement were carried out for the optoelectronic characterization. The anti-reflective and light-trapping performance of patterning glass substrate was investigated by a comparison of experimental results with numerical simulations.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.29-29
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• 2010

건물일체형 태양전지 (BIPV; building integrated photovoltaics)나 야외 태양광 발전 차양 등의 태양광 발전에는 기존의 유리 기판 태양전지보다 가볍고 유연한 flexible 박막 태양전지가 설치하고 운영하는데 적합하다. 이러한 flexible 박막 태양전지는 자동차나 휴대기기의 전원이나 배터리의 충전기기로도 쓰이며 그 수요가 증가 추세에 있다. 특히, flexible Cu(In, Ga)$Se_2$(CIGS) 박막 태양전지는 기존의 flexible 실리콘 박막 태양전지보다 효율이 높아서 앞으로 성장 잠재력이 매우 높다. 세계적으로도 많은 기업이 상용화를 추진하고 있으며, 2007년부터 시장에 진입하고 있다. 그러나 현재의 flexible CIGS 박막 태양전지는 유리 기판 CIGS 박막 태양전지보다 효율이 낮고 패키지를 유리에서 플라스틱으로 대체하기 때문에 수명이 짧다. 또한, 아직도 완전한 양산 체제로 전환이 이루어지지 않았기 때문에 해결해야 할 문제점이 많이 있다. Flexible 기판으로는 스테인리스 스틸이나 폴리머 기판이 사용되는데, 유리 기판에 비해 저가 태양전지를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 roll-to-roll 공정을 적용할 수 있어 가격 경쟁력을 확보할 수 있다. 특히, 금속 유연기판을 사용할 경우, 유리 기판에 비해 상대적으로 고온 공정이 가능한 장점이 있다. 그러나, 금속 기판을 사용할 경우 해결해야 할 두 가지 이슈가 있다. 첫째, CIGS 흡수층 형성에 도움을 주는 Na의 공급 문제이다. 유리 기판의 경우 기판에 포함되어 있는 Na이 확산을 통해 공급되지만, 금속 기판의 경우 별도의 Na 공급 방법을 고려해야 한다. 둘째, 불순물 확산 방지막 및 전기 절연층으로 사용되는 유전체 박막의 문제이다. 현재 다양한 금속 산화물 유전체 박막을 사용한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 flexible CIGS 박막 태양전지의 기술적 이슈 및 현재 연구 현황을 살펴보고, 스테인리스 스틸 기판을 이용한 CIGS 박막 태양전지에서 유전체 확산 방지막에 따른 특성을 비교하고자 한다. 스테인리스 스틸 기판의 불순물로부터의 확산을 방지하기 위하여 두 종류(intrinsic ZnO와 SiOx)의 유전체 박막을 각각 Na가 도핑된 Mo층과 스테인리스 스틸 기판 사이에 삽입하여 소자를 제작하였다. 확산 방지막이 없는 경우, SiOx층을 사용한 경우, 그리고 intrinsic ZnO 층을 사용한 경우에, 효율은 각각 7.47, 11.64, and 13.95%로 나타났다. 셀의 크기는 $0.47\;cm^2$이고, 반사방지막은 사용하지 않았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.318-318
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• 2010

전기로를 이용하여 셀렌화한 $CuInSe_2$ (CIS)박막에 대해 연구한 결과를 발표하고자 한다. 화석연료의 과도한 사용으로 지구온난화의 환경문제가 대두되면서 영구적이고 무상의 태양에너지 이용에 대한 필요성이 점차 높아지고 있다. 빛에너지를 전기에너지로 변화시키기 위한 태양전지는 재료에 따라 다양하게 개발되고 있으며 그 중 가장 주목을 받고 있는 것 중의 하나가 $CuInSe_2$을 흡수층으로 하는 CIS 박막 태양전지이다. CIS 박막은 태양전지의 흡수층으로 사용되는데 직접천이형 밴드구조를 가지고 있고, 약 $10^5\;cm^{-1}$의 높은 광흡수계수를 가지고 있어 태양전지의 흡수층으로 적합한 물질로 각광받고 있다. 에너지 밴드갭이 1eV로 실리콘과 유사한 밴드갬을 가지고 있으나 이는 Ga, Al을 In 대신 치환함으로 조절할 할 수 있다. 무엇보다도 유리와 같은 저가의 기판위에 스퍼터와 같은 장치로 대면적 CIS 태양전지를 만들수 있다는 것이 산업적인면에서의 장점으로 알려져 있다. 본 연구에서는 $50mm{\times}50mm$ 넓이의 sodalime 유리판을 기판으로 하여 CIS 박막을 제조하고 연구하였다. 스퍼터를 이용하여 유리기판 위에 Mo (Molybdenum) 을 증착하고 그 위에 Cu-In막을 증착하였다. Cu-In/Mo/유리기판 시료는 전기로에 도입되어 셀렌화 처리 하였다. 전기로는 $10^{-1}$ Torr 정도의 진공을 수분간 유지하여 반응할 수 있는 공기(산소)를 제거하였다. 진공 혹은 5N의 고순도 질소를 흘려주며 열을 가하여 셀렌화를 하였다. 전기로에는 1g의 셀레늄(Se)이 Cu-In/Mo/유리기판 시료와 함께 도입되었다. Se이 Cu-In 막과 높은 반응성을 갖도록 Se과 Cu-In 시료는 그라파이드 상자에 함께 넣었고, 그라파이트 상자는 전기로에 넣어 셀렌화하였다. 셀렌화 온도는 $400^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$까지 변화시켜 가며 CIS 박막을 제조하였으며 그 물성도 조사하였다. 물성 조사는 사진, 현미경, SEM, EDX, XRD, Hall effects를 이용하였다. 셀렌화 온도가 $450^{\circ}C$ 이상에서는 CIS 박막의 흡착성이 낮아 CIS 박막이 Mo 표면에서 떨어짐을 알 수 있었다. 셀렌화 후 박막에 함유된 Se은 48%~49% 정도있었다. 제조된 CIS 박막시료를 SEM으로 확인한 결과 생성된 CIS/Mo 사이에 계면층이 생겼있음 알 수 있었다. 이러한 계면층은 $MoSe^2$층으로 사료되고, 셀렌화 온도가 높으면 계면층의 두께도 증가되는 경향을 보였다. 셀렌화 온도가 높아질수록 많은 양의 산소가 CIS 박막에 들어가는 것도 알 수 있었다. 학술회의에서 보다 깊은 조사결과를 발표하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.865-868
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• 2004

열 진공 증착법(thermal vacuum evaporation)에 의해 p-형 열전박막을 $3{\times}10^{-4}{\sim}3{\times}10^{-6}$ Torr의 범위에서 유리 기판 위에 제조하였다. 제조된 박막의 전기저항은 고진공일수록 저항이 증가하였으며, $Bi_2Te_3$와 $Sb_2Te_3$상을 가지고 있었다. 박막의 조성은 기판의 위치에 따라 변화하였고, 원자 번호가 작을수록 위치의 영향이 크고, 반대로 원자번호가 큰 원소는 그 영향이 작았다. 또한 고진공에서 제조된 박막일수록 상대적으로 저진공에 비해 조성의 변화가 적게 나타났다.