• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1997.02a
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• pp.211-212
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• 1997

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2007.08a
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• pp.160-160
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• 2007

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.182-182
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• 2000

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2004.02a
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• pp.115-116
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• 2004

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2004.02a
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• pp.125-125
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• 2004

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.559-559
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• 2013

KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 장치는 차세대 에너지원 중의 하나인 핵융합로를 위한 과학기술 기반을 마련하기 위해 개발된 중형급 토카막 실험장치로서 토카막 운전 영역의 확장과 안정성 확보, 정상상태 운전 도달을 위한 방법 연구, 최적화된 플라즈마 상태와 연속 운전 실현 등을 주요 목표로 하고 있다. 이를 위해 핵융합 반응에 의한 점화조건과 가까운 상태로 플라즈마를 가열해주어야 하며, 토카막 장치의 저항가열 이외에도 외부에서 추가 가열이 반드시 필요하다. 중성 입자빔 입사 장치는 현재 토카막에서 사용되고 있는 가열장치 중 가장 신뢰성있는 추가 가열 장치라 할 수 있으며 한국 원자력연구원에서는 1997년부터 KSTAR 토카막 실험 장치에 사용될 중성 입자빔 입사 장치를 개발해왔었다. 중성빔 입사 장치는 크게 이온원, 진공함, 열량계, 진공 펌프, 중성화 장치, 이온덤프와 전자석으로 이루어져 있으며, 이중 이온원은 중성빔의 성능을 좌우하는 핵심적인 장치라 할 수 있다. 최근 한국원자력연구원에서는 2 MW 중성 입자빔 입사장치용 이온원 개발을 완료하여 KSTAR 토카막 장치에 설치하였으며, 2013년 현재 KSTAR에는 총 두 개의 이온원이 장착되어 최대 약 3 MW 이상의 중수소 중성 입자빔을 입사하여 KSTAR 토카막 실험의 H-mode 달성과 운전 시나리오 연구에 많은 기여를 하고 있다. 한국원자력연구원에서 최초로 개발된 이온원은 미국 TFTR 장치에서 사용되었던 US LPIS (Long Pulse Ion Source)를 기본으로 하여 국내 개발을 수행하였다. 이 온원은 크게 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부와 발생된 이온을 인출 및 가속시키는 가속부로 구성되는데, 개발과정에서 가장 먼저 KSTAR의 장주기 운전에 적합하도록 플라즈마 방전부와 가속부의 냉각회로를 요구되는 열부하에 맞게 설계 수정하였다. 그 후 플라즈마 방전부는 방전 시간과 안정성, 플라즈마 밀도의 균일도, 정격 운전, 방전 효율 등을 고려하여 수정 보완하며 개발을 진행하여왔다. 가속부의 경우 국내 제작기술의 한계를 극복하기 위해 빔 인출그리드를 TFTR의 US LPIS 모델의 슬릿형 그리드 타입에서 원형 인출구 타입으로 변경하였으며, 이후 가속 전극의 고전압 내전력 문제, 빔 인출 전류와 전력, 인출 빔의 광학적 질(quality), 빔 인출 시간 동안의 안정성 등을 위해 그리드의 크기와 간격, 모양 등을 변경하여 개발을 수 행하여 왔다. 이 논문은 한국원자력연구원에서 개발이 진행되어 왔던 이온원들을 시간적으로 되짚어 보면서 현재까지의 성과와 문제점, 그리고 앞으로의 개발 방향에 대해 논의하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.100-100
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• 2017

2016년부터 중국에 수출한 진공포장 쌀이 진공이 풀려 중국 현지 소비자들에게 품질에 대한 신뢰저하로 외면 받아 판매에 어려움을 겪었다. 진공풀림 원인은 주로 포장재의 모양, 과열 열접착 및 운송 중 부주의 등을 들 수가 있다. 따라서 본 연구에서는 쌀 진공포장 후 진공 풀림현상이 발생되는 원인을 분석하고, 진공포장에 적절한 포장재 및 취급조건에 대해 구명하여, 중국 쌀 수출 시 품질신뢰도 및 경쟁력 제고로 쌀 수출 확대를 위해 진공 포장재, 진공포장기술 및 운송 취급 방법을 제시하고자 하였다. 미곡종합처리장에서 사용하고 있는 플라스틱 필름 포장재의 적합 여부를 살펴보기 위하여 산소투과도 및 투습도를 산소투과도 측정장치(OX-Tran Model 2/61, Mocon, USA), 투습도 측정장치(Permatran-W Model 3/33, Mocon, USA)를 이용하여 측정하였다. 적정 열접착 온도를 구명하기 위하여 열접착 작업시간 간격 3, 5, 10초 3수준으로 하고 가열시간을 0.2초~2초까지 9수준으로 설정하여 포장필름을 열접착한 후 접착상태를 조사하였다. 진공 포장된 쌀을 골판지상자에 2차 포장하여 운송할 때 진공풀림 현상이 발생 여부를 조사하기 위해 가상 운송시험을 진동시험 장치를 이용하여 수직 및 수평으로 진동시험을 수행하였으며, 또한 취급조건에 따라 진공풀림을 조사하기 위하여 골판지 상자단위, 비닐포장 단위로 50, 70, 90cm 높이에서 낙하 시험을 하고 진공풀림여부를 조사하였다. 유통 중인 쌀 진공 포장재는 나이론(nylon)+선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 복합필름으로 산소투과도가 $30{\sim}70cc/m^2{\cdot}day$, 투습도가 $2{\sim}4.5g/m^2{\cdot}day$로 산소투과도 및 투습도가 충분히 낮아 진공포장재로 적합했으며, 적정 열접착온도 조건은 $130{\sim}150^{\circ}C$에서 1~1.5초가량 가열해야 되는 것으로 조사되었다. 진동시험 및 낙하시험결과, 골판지박스 포장 시 완충재를 사이에 넣은 경우 진골풀림이 적었고, 상자단위나 비닐포장단위 모두 가능한 50cm보다 높은 곳에서 낙하충격을 받지 않도록 취급해야 할 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.38-38
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• 1999

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 핵융합 실험 장치의 진공용기 및 진공용기 내부의 플라즈마 대향 부품들은 초고진공 (5$\times$10-9 Torr)의 달성을 위해 진공용기 내부의 이물질(H2, H2O, CO, CO2, CH4 등) 제거를 목적으로 SS316LN인 진공용기는 25$0^{\circ}C$, 탄소 물질인 플라즈마 대향부품은 35$0^{\circ}C$ 정도까지 가열(이하 베이킹)할 필요성이 있다. 이 가열방법으로 고온 질소가스를 진공용기 이중벽 사이로 흘려주는 방식과 코일에 저주파 교류전류를 흘려 진공용기를 유도가열하는 방식이 고려되고 있는데, 유도가열방식은 최대 유도 전력이 70kW 정도로 실제 베이킹에 필요한 열량을 공급하는데 있어 적잖이 부족하며 또 국부적인 가열 특성으로 인하여 KSTSR의 베이킹 방식은 전자의 가열방식을 우선적으로 채택하고 있다. 본 논문에서는 0-차원 해석을 통하여 진공용기와 플라즈마 대향 부품들에 대한 베이킹 계획을 결정하고 이를 만족시키기 위해 투입해야 할 열량을 직선적으로 증가하는 온도 곡선에서 각 부분의 온도 상승률을 다르게 설정한 세 경우와 F-자 형태로 변화하는 온도 곡선의 경우에 대해 각각 적용하여 시간에 따른 필요열량을 비교.검토하였으며, 이를 근거로 안정적인 베이킹 계획을 선정하였고 이 베이킹 계획의 실현을 위해 투입해야 할 고온 질소가스의 유량과 온도 도달시간까지 매 시간에서의 가스온도를 산출하였다. 토러스 형상의 토카막 진공용기와 플라즈마 대향 부품 및 다층단열재에 대한 해석 모델은 길이가 유한한 0-차원 실린더 모델로 가정하였고, 이에 대한 기하학적 성질 및 열역학적 성질은 유효계수를 고려하여 산출하였다. 진공용기 이중 벽 내부로 흐르는 질소가스의 유량과 온도의 계산은 진공용기 내벽과 외벽을 각각 독립적인 열전달 요소로 가정하여 구성한 모델을 이용하였다. 전체 해석에서 각 열전달 요소의 비열 값은 온도에 따라 변화하는 비열의 특성을 반영하였으며. 진공용기와 플라즈마 대향 부품의 방사율(emissivity)은 앞서 가정했던 각 온도 상승 곡선에 대해서 각각 0.1, 0.2, 1.3의 경우를 가정하여 계산하였다. 직선적으로 증가하는 온도 상승 곡선중 2$0^{\circ}C$/hr의 온도상승율을 갖는 경우가 다른 베이킹 시나리오 모델에 비해 효과적이라 생각되며 초대 필요 공급열량은 200kW 정도로 산출되었다. 실질적인 수치를 얻기 위해 보다 고차원 모델로의 해석이 필요하리라 생각된다. 끝으로 장기적인 관점에서 KSTAR 장치의 베이킹 계획도 살펴본다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.237-237
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• 2011

다가 이온원 제조를 위한 ECR 이온원 제작과 더불어 이를 효과적으로 운전 제어할 수 있는 방안을 만들어야 한다. 이 운전 제어 방안은 두 가지 기능을 만족할 수 있도록 구성해야 하는데, 초기 실험실에서 ECR 이온원의 성능 검증을 하기에 유리하도록 알고리즘이나 시퀀스를 보다 용이하게 변경할 수 있도록 만들고 이후 확정된 알고리즘과 시퀀스를 이용하여 이온원의 안전을 보장하면서 최소한의 운전자만으로도 운전 가능하도록 구성해야 한다. 이를 구현하기 위해서 ECR 이온원 운전 제어와 관계된 모든 부대 장치들을 EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)로 운전하고 제어할 수 있도록 통합하면서 알고리즘의 복잡함으로 인해 발생할 수 있는 불확실성을 줄이기 위해 부대 장치를 구성하는 개별 장치 단위로 알고리즘을 만들어 EPICS database로 구현하고 운전 및 장치 보호를 위해 필요한 시퀀스는 EPICS sequencer를 이용하여 구현하였다. 현재까지 ECR 플라즈마 생성, 빔인출 그리고 입자 진단을 위해 사용된 전원 장치들을 운전 제어하기 위해 구현된 내용을 소개하고 이를 바탕으로 개별 장치에 확대하여 적용할 수 있는 방안에 대하여 연구하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.12 no.1
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• pp.1-6
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• 2003

An axial electron beam gun system, which emits the electron beam power of 50 kW, has been manufactured. The electron beam gun consists of two parts. One is the electron beam generation part. including the filament, cathode, and anode. The maximum beam current is 2 A and the acceleration voltage is 25 kV. The other part includes the focusing-, deflection-, and scanning coils. The beam diameter and ham trajectory can be controlled by these coils. The characteristic of each part is measured ior the optimum condition of evaporation process. Moreover, Helmholtz coil is installed inside the vacuum chamber to adjust the incident angel of the beam to the melting surface for the maximum evaporation. We report on the evaporation rates for zirconium(Zr) and gadolinium(Gd) metals which have the high melting temperatures.