• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.249-249
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• 2011

전력용 개폐장치인 진공차단기의 차단부가 송배전 시스템에 30 [kA] 정도의 커다란 사고전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 동작될 때 차단부 내부 전극 사이에 25,000 [K] 이상의 아크 플라즈마가 발생하게 된다. 두 전극 사이에 발생된 아크 플라즈마는 약 10 ms~20 ms 동안 지속되다가 교류전원의 전류영점 부근에서 회복된 절연성능으로 인하여 자연스럽게 소멸되지만, 대전류 구간동안 아크 플라즈마의 집중 현상 등에 의하여 전극의 심각한 손상 등이 발생되면 절연성능이 요구된 만큼 회복되지 못하여 사고전류를 차단하지 못하며 시스템에 연결된 기기들에게 심각한 손상을 입히고 정전사고를 일으킨다. 본 연구에서는 전자계-열유동 연성해석기법을 이용한 축자계 진공차단부에서 발생하는 아크 플라즈마의 3차원 수치해석을 통하여 전극의 심각한 손상을 입히는 아크플라즈마의 집중 현상에 관한 축자계의 영향을 고찰하고자 한다. 수치해석을 위한 아크 영역은 양극과 음극의 직경과 같은 직경의 원기둥으로 가정하였고, 전자계 해석으로부터 얻어진 로렌츠 힘과 줄열을 열유동 해석을 위한 Navier-Stokes 방정식의 파라미터로 입력하여 해석을 수행함으로써 전자계와 유체역학적인 영역을 동시에 연계한 순차적 일방향 연성해석 기법을 적용하였다. 컵형 축자계 진공차단부 내 아크영역에서의 로렌츠 힘의 특성과 온도분포에 대하여 수치해석을 수행하였고, 크기가 다른 두 로렌츠 힘에 의하여 양극표면으로 집중되는 온도분포의 크기를 비교함으로써 진공아크 플라즈마의 집중현상에 영향을 미치는 주요 요소를 규명할 수 있었다.

• Resources Recycling
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• v.21 no.5
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• pp.58-64
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• 2012

Ti button type ingots were prepared by recycling of Ti turning scraps using vacuum arc melting process for production of consumable arc electrode. The behavior of impurities such as Fe, W, O, and N in the Ti button ingots was investigated and the properties of the Ti button ingots were also evaluated. In the case of oxygen gaseous impurity, the oxygen layers on the surface of the Ti turning scraps were easily removed by the first vacuum arc melting. On the other hand, the solute oxygen in the Ti turning scraps was not removed by the next melting. In the case of Fe, major impurity in the Ti turning scraps, the removal degree in the final Ti button ingot refined by vacuum arc melting for 20 minutes was approximately 43 %, which is due to the vapor pressure difference between Ti and Fe. As a result, the Ti button ingots with ASTM grade 3 could be obtained by multiple vacuum arc melting from the Ti turning scraps. Therefore, it was confirmed that the preparation of consumable electrode for vacuum arc remelting could be possible by recycling of Ti turning scraps.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.138-138
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• 1999

자장 여과 진공 아크법(Filtered Vacuum Arc :FVA)에 의해 증착된 비정질 다이아몬드 박막은 기계적, 광학적 특성이 매우 우수하여 많은 연구자들의 관심의 대상이 되어 왔다. 그러나 아크의 불안정성은 자장 여과 아크 소스의 연속적인 운전을 제한하고, 결과적으로 낮은 생산성을 가져왔다. 본 연구에서는 음극의 형태 및 음극 부근에서의 자기장의 구조를 음극 부식 거동의 관점에서 수치모사 및 실험을 통해서 조사하였다. 소스 전자석과 인출 전자석의 자극 방향이 평행하게 된 구조에서 (magnetic mirror configuration), 음극 후면에 반대 방향의 자극을 가지는 영구자석을 돔으로서 아크 불안정성을 억제할 수 있었다. 또한 소스 전자석에 진동하는 전류를 인가함으로써 아크 스팟의 운동 면적을 효과적으로 확장할 수 있었다. 시간 변화에 따른 빔 전류의 변화로부터 테이프형 음극이 우물형 음극에 비하여 더 안정하다는 것을 확인하였다. 진동하는 소스 전자석의 전류와 직경 80mm의 테이퍼형 음극을 사용하여, 아크 전류 60A에서 약 2000분 동안 사용하였으며, 이때 부식된 부피는 사용 가능한 음극 부피의 약 90%였다. 그리고 약 350mA의 안정한 빔 전류를 현재의 조건에서 얻었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.319.2-319.2
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• 2016

ZrN 코팅은 TiN과 특성이 유사한 옅은 금색의 질화 박막이나 내식성이 우수하여 의료용, 자동차 부품, 항공부품, 장식용으로 적용되고 있다. 스테인레스계 의료용 기구나 생활기구의 항균성 기능이 부여된 표면처리는 아직 널리 보급되고 있지 않아 장식성과 내부식성이 뛰어난ZrN 박막에 구리를 함유시킴으로서 항균성의 변화를 관찰하고자 하였다. 진공 아크 이온플레이팅 방법으로서 ZrN을 성장시키면서 스퍼터링법에 의하여 Cu를 함유시키는 방법으로 실험을 실시하였다. 기재는 SUS 304를 사용하였고, 공정온도 $400^{\circ}C$에서 질소분압 1-5 Pa, 아크전류 90 A의 조건에서 Cu 스퍼터링 타겟의 전류를 1-7A 까지 변화하여 구리함유 ZrN 박막을 합성하였다. 구리 함류량에 따른 XRD를 통한 결정구조분석과 SEM/EDX를 통한 성분변화분석을 실시하였다. 구리함유 박막에 대해서 시간에 따른 대장균을 성장을 분석하여 기재인 SUS304, ZrN, 구리 함유 ZrN에 대한 대장균 항균성을 조사하였다.

• Resources Recycling
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• v.26 no.6
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• pp.3-9
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• 2017

In this study, plasma arc remelting behaviors according to arc current, arc voltage, and types of plasma gas were investigated using Kroll processed Ti sponges as anode. In the discharge pressure range of vacuum pump ($200{\sim}300kgf/cm^2$), the arc voltage did not vary greatly with the increase of discharge pressure at a given arc length. This means that the pressure in the vacuum chamber during operation hardly changes and the atmospheric pressure maintains. Under various conditions of arc currents (700~900A), the arc voltage slightly increased with arc current. The effects of anode materials and operational variables on the arc length-arc voltage relationship were compared with the results in previous studies. When the atmospheric gas changed from argon to helium, double effect of improvement on the output of the steady state was observed. The increase of output in the plasma arc device was accompanied by an increase in the melting rate of the Ti sponge and the quality of the ingot surface was also improved. The plasma arc remelting of the new scrap titanium and the old scrap zirconium alloy could result in the fabrication of an ingot with high surface quality.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2008.08a
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• pp.207-207
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• 2008

• Resources Recycling
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• v.20 no.5
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• pp.40-45
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• 2011

We carried out to investigate the refining effect of molybdenum by Ar-H$_2$ vacuum arc melting(VAM) process for recycling Mo scrap. The purity of the Mo metals refined by VAM was evaluated using glow discharge mass spectromety(GDMS). From the result of GDMS, most impurities in the Mo metals except for W were removed by Ar-H$_2$ VAM down to a few mass ppm levels. The purity of the refined molybdenum scrap was improved up to 4N5(99.995%) from 3N(99.95%) of the initial Mo scrap. The amount of gaseous impurities such as C, N, and O in Mo scrap were decreased from 1290 ppm to 132 ppm. As a result, it is considered that a possibility of refining and cost-effective method for recycling Mo scrap by Ar-H$_2$ vacuum arc melting process was confirmed in this study.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.12 no.4
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• pp.17-27
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• 1999

• Resources Recycling
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• v.21 no.1
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• pp.60-65
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• 2012

The Ti-6Al-4V alloys were prepared by recycling of dental Ti pure scraps using vacuum arc melting process, and their physical properties were evaluated the Ti-6Al-4V alloys with different oxygen concentrations. For the preparation of Ti-6Al-4V alloys, Ti pure scraps used for dental implant were utilized as a raw material, and their different oxygen concentrations were ranged from G1 to G4 grade in ASTM standards. It was confirmed that the weight loss of Al in the composition of Ti-6Al-4V alloy could be controlled under the Ar pressure of 875 torr during the melting of alloy. The oxygen concentrations of the Ti-6Al-4V alloys were ranged from 1170 to 3340 ppm. The vickers hardness change of the Ti-6Al-4V alloys showed a similar behavior with that of pure Ti. As a result, we confirmed a possibility of preparation of Ti-6Al-4V alloy by recycling of dental Ti scraps using vacuum arc melting process in this study.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.539-539
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• 2012

전북대학교 고온플라즈마 응용연구센터는 교육과학기술부 기초연구사업 중 고가연구장비 구축사업의 일환으로, 고 엔탈피, 초음속 유동 환경을 모사하여, 항공우주, 군사기기, 핵융합 분야 등의 고온 재료 개발을 위한 기초 연구 장치로써, 0.4MW급 플라즈마 풍동 장치를 구축하고 있다. 0.4MW 플라즈마 풍동 장치의 플라즈마 발생부는 DC 전원 공급장치와 디스크 형태의 양극과 음극 사이에 동일 형태의 간극을 삽입한 0.4MW급 분절형 아크 플라즈마 토치로 구성되었으며, 토치에서 발생된 아크 플라즈마는 노즐을 통과하며 마하 2~4의 초음속을 나타내도록 설계 제작되었다. 시험 챔버는 노즐에서 나온 초음속 플라즈마의 특성 및 재료 시험을 위한 3차원 이송식 기판이 장착되어 있으며, 고 엔탈피 유동을 관측하기 위한 광학창을 구비하였다. 시험 챔버 하류에는 유동 안정을 위한 디퓨저(diffuser)가 설치되어 있으며, 디퓨저(diffuser)로부터 배출되는 고온가스는 열교환기를 통해 냉각된 후 진공펌프를 통해 대기로 배출되게 된다. 장치의 압력조절을 위하여 $1,000m^3/min$의 용량의 진공펌프 시스템이 설치될 예정이며 가스공급장치, 냉각수 공급장치, 디퓨져, 열교환기는 1MW급 용량으로 설계 제작되었다. 본 장치는 400kW의 전원 공급, 15 g/s의 공기유량 주입 시 약 13 MJ/kg의 고엔탈피를 가진, mach 2~4의 초음속 유동을 나타내는 것을 특징으로 한다.