• Journal of IKEEE
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• v.28 no.1
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• pp.38-45
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• 2024

Most previous works about magnetic effect on plasma emission were interested in emission enhancement which was useful to various fields of plasma application. On the contrary, the following work is interested in plasma dissipation rarely reported in prior researches and expected to help advance plasma-controlling technique. Nd:YAG laser (1064 nm, 6 ns) was focused on three kinds of metals (Al, Ti and STS) and air. The permanent magnetic field (0.4 T) of Nd₂Fe₁₄B magnet was provided passing throughout laser-induced plasma. The spectra of plasma in both the presence and absence of the magnetic field were observed with varying laser power and delay time of the spectrograph. In this work it was uniquely discovered that the plasma always dissipated easily in the presence of magnetic field irrespective of the laser power. With the O I(777.42 nm)-line shape function fitted to Lorentz profile, its half width at half maximum (HWHM) was evaluated to verify that the magnetic field increased the plasma density. It is concluded that magnetic field facilitates not only plasma emission enhancement but also plasma dissipation, increasing recombination rate which is proportional to plasma density.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.311-312
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• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• Journal of Advanced Navigation Technology
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• v.21 no.4
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• pp.377-385
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• 2017

The solar cell need the characteristic interpreting because the solar cell changes greatly according to the isolation, temperature and load in the photovoltaic development. Moreover, to get many energy in photovoltaic development need the position tracking of the sun according to the environment change. Also, The solar cells should be operated at the maximum power point. In this paper, I used microprocessor and sensor and designed to improve the efficiency of the photovoltaic system the photovoltaic position tracker device, and compared the normal photovoltaic system of fixed form with the photovoltaic system of solar position tracked form. Moreover, compared the catalogue of solar cell module and the simulation through a mathematics modelling with the solar cell's characteristic interpreting and composed an power conversion system with boost converter and voltage source inverter. Used the constant voltage control method for maximum power point tracking in boost converter control and, used the SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation) control method in inverter control. The result was less then 5% when compared the catalogue of solar cell module and the simulation through a mathematics modelling. The boost rate of boost converter was similar to 167 % with the simulation.

• Journal of KIISE:Software and Applications
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• v.41 no.7
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• pp.481-491
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• 2014

The power production using renewable energy is more important because of a limited amount of fossil fuel and the problem of global warming. A concentrative photovoltaic system comes into the spotlight with high energy production, since the rate of power production using solar energy is proliferated. These systems, however, need to sophisticated tracking methods to give the high power production. In this paper, we propose a hierarchical tracking system using modular Bayesian networks and a naive Bayes classifier. The Bayesian networks can respond flexibly in uncertain situations and can be designed by domain knowledge even when the data are not enough. Bayesian network modules infer the weather states which are classified into nine classes. Then, naive Bayes classifier selects the most effective method considering inferred weather states and the system makes a decision using the rules. We collected real weather data for the experiments and the average accuracy of the proposed method is 93.9%. In addition, comparing the photovoltaic efficiency with the pinhole camera system results in improved performance of about 16.58%.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.2
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• pp.150-157
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• 2006

Spatially resolved remote identification and quantification of trace gases in the atmosphere is desirable in various fields of scientific research as well as in public security and industrial contexts. Environmental observations investigating causes, extent md consequences of air pollution are of fundamental interest. We present an Imaging-DOAS system, a ground based remote sensing instrument that allows spatially resolved mapping of atmospheric trace gases by a differential optical absorption spectroscopy(DOAS) with sun scattered light as the light source. A passive DOAS technique permits the identification and quantification of various gases, e.g., $NO_2,\;SO_2,\;and\;CH_2O$, from their differential absorption structures with high sensitivity. The Imaging-DOAS system consists of a scanning mirror, a focusing lens, a spectrometer, a 2-D CCD, ad the integral control software. An imaging spectrometer simultaneously acquires spectral information on the incident light in one spatial dimension(column) and sequentially scans the next spatial dimension with a motorized scanning mirror. The structure of the signal acquisition system is described in detail and the evaluation method is also briefly discussed. Applications of imaging of the $NO_2$ contents in the exhaust plumes from a power plant are presented.

• Ocean and Polar Research
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• v.36 no.4
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• pp.487-494
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• 2014

Deep-seabed test miner operated by a self-propelled mining system moving on soft soil is an essential device to secure floating and towing performances. The performances of the tracked vehicle are seriously influenced by noise factors such as the shear strength of the seafloor, bottom current, seafloor slope, speed of tracked vehicle, reaction forces of flexible hose, steering ratio, etc. Due to uncertainties related to noise factors, the design of a deep-sea manganese nodules test miner that satisfies target reliabilities is difficult. Therefore, reliability-based design optimization (RBDO) is required to guarantee system reliability under circumstances where uncertainties related to noise factors prevail. Among noise factors, the bottom current, a bimodal distribution, is censored due to the observation limit of measurement devices. Therefore, estimated distribution of the bottom current is inaccurate without considering these characteristics and the result of RBDO cannot be guaranteed. In this paper, we define censored data as unknown values over the limit of observation. If this data is estimated by using Akaike information criterion (AIC) that cannot consider the characteristics of censored data, the distribution of estimated data cannot guarantee accurate reliability. Therefore, censored AIC that can consider the characteristics of data is used to estimate accurate distribution of the bottom current. Finally, RBDO, under circumstances where uncertainties related to noise factors combined censored data are present, is performed on the mobility of a deep-sea manganese nodules test miner.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.11
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• pp.935-941
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• 2016

This study investigated the influence of high temperature and UNSM on the fatigue behavior of Inconel 718 alloy at RT, 300, 500, and $600^{\circ}C$. Fatigue properties of Inconel 718 were reduced at high temperatures compared to those at room temperature. However, the endurance limit was similar to that of the room temperature sample at the design stress level. High-temperature fatigue characteristics of the UNSM-treated specimen were significantly improved at the design stress level as compared to the untreated specimens. Specifically, the influence of temperature on the S-N curves at the design stress level of the UNSM-treated specimen showed the tendency of longer fatigue lives than those of untreated ones. Researchers can obtain rotary fatigue test results simply by heating specimens with a halogen lamp to precise temperatures during specific operations.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.20 no.4
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• pp.471-476
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• 2015

Purpose: We have analyzed the transmittance distribution of various ocular lenses using local transmittance microscope to investigate the optical homogeneity of the lens. Methods: The local transmittance of the laser which is focused on the surface of the spectacle lens was measured by using the photo-detector, lock-in amplifier and motorized-stage. 25 multi-coated lenses with non-tinted of 5 groups and 45 multicoated lenses with tinted of 9 groups were analyzed as a sample respectively. Results: Average and deviation of local transmittance for nontinted lenses were measured almost uniformly with various refractive index and coating. However, deviation of transmittance of for tinted lenses was analyzed as about 3.7 times larger than that of non-tinted lenses. Inhomogeneity of local transmittance of for tinted lenses was also analyzed as about 3.1 times larger than that of non-tinted lenses. Conclusions: We could analyze that standard deviation of transmittance and inhomogeneity of local transmittance of for tinted lenses is larger than that of non-tinted lenses using the local transmittance microscope. These analysis using local transmittance microscope can be utilized as a way to evaluate lens performance and improve optical homogeneity.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.10
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• pp.777-784
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• 2017

Energy harvesting through a thermoelectric module normally makes use of the temperature gradient in the system's operational environment. Therefore, it is difficult to obtain the desired output power when the system is subjected to an environment in which a low temperature gradient is generated across the module, because the power generation efficiency of the thermoelectric device is not optimized. The utilization of solar energy, which is a form of renewable energy abundant in nature, has mostly been limited to photovoltaic solar cells and solar thermal energy generation. However, photovoltaic power generation is capable of utilizing only a narrow wavelength band from the sunlight and, thus, the power generation efficiency might be lowered by light scattering. In the case of solar thermal energy generation, the system usually requires large-scale facilities. In this study, a simple and small size thermoelectric power generation system with a solar concentrator was designed to create a large temperature gradient for enhanced performance. A solar tracking system was used to concentrate the solar thermal energy during the experiments and a liquid circulating chiller was installed to maintain a large temperature gradient in order to avoid heat transfer to the bottom of the thermoelectric module. Then, the setup was tested through a series of experiments and the performance of the system was analyzed for the purpose of evaluating its feasibility and validity.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.143-144
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• 2010

3-5족 화합물 반도체를 이용한 집광형 삼중 접합 태양전지는 40% 이상의 광변환 효율로 많은 주목을 받고 있다[1]. 삼중 접합 태양전지의 하부 셀은 기계적 강도가 높고 장파장을 흡수할 수 있는 Ge이 사용된다. Ge위에 성장될 III-V족 단결정막으로서 Ge과 격자상수가 일치하는 GaInP나 GaAs가 적합하고, 성장 중 V족 원소의 열확산으로 인해 Ge과 pn접합을 형성하게 된다. 이때 GaInP의 P의 경우 GaAs의 As보다 확산계수가 낮아 태양전지 변환효율향상에 유리한 얇은 접합 형성이 가능하고, 표면 에칭효과가 적기 때문에 GaInP를 단결정막으로 선택하여 p-type Ge기판 위 성장으로 단일접합 Ge구조 제작이 가능하다. 하지만 이종접합 구조 성장으로 인해 발생한 계면사이의 전위나 미세결함들이 결정막내부에 존재하게 되며 이러한 결함들은 광학소자 응용 시 비발광 센터로 작용할 뿐 아니라 소자의 누설전류를 증가시키는 원인으로 작용하여 태양전지 변환효율을 감소시키게 된다. 이에 결함감소를 통해 소자의 전기적 특성을 향상시키고자 수소 열처리나 플라즈마 공정을 통해 수소 원자를 박막내부로 확산시키고, 계면이나 박막 내 결함들과 결합시킴으로서 결함들의 비활성화를 유도하는 연구가 많이 진행되어 왔다 [2][3]. 하지만, 격자불일치를 갖는 GaInP/Ge 구조에 대한 수소 열처리 및 불순물 준위의 거동에 대한 연구는 많이 진행되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 Ga0.45In0.55P/Ge구조에 수소 열처리 공정을 적용을 통하여 단결정막 내부 및 계면에서의 결함밀도를 제어하고 이를 통해 태양 전지의 변환효율을 향상시키고자 한다. <111> 방향으로 $6^{\circ}C$기울어진 p-type Ge(100) 기판 위에 유기금속화학증착법 (MOCVD)을 통해 Si이 도핑된 200 nm의 n-type GaInP층을 성장하여 Ge과 단일접합 n-p 구조를 제작하였다. 제작된 GaInP/Ge구조를 furnace에서 250도에서 90~150분간 시간변화를 주어 수소열처리 공정을 진행하였다. 저온 photoluminescence를 통해 GaInP층의 광학적 특성 변화를 관찰한 결과, 1.872 eV에서 free-exciton peak과 1.761 eV에서 Si 도펀트 saturation에 의해 발생된 D-A (Donor to Acceptor)천이로 판단되는 peak을 검출할 수 있었다. 수소 열처리 시간이 증가함에 따라 free-exciton peak 세기 증가와 반가폭 감소를 확인하였고, D-A peak이 사라지는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 수소 열처리에 따른 단결정막 내부의 수소원자들이 얕은 불순물(shallow impurity) 들로 작용하는 도펀트들이나, 깊은 준위결함(deep level defect)으로 작용하는 계면근처의 전위, 미세결함들과의 결합으로 결함 비활성화를 야기해 발광세기와 결정질 향상효과를 보인 것으로 판단된다. 본 발표에서는 상술한 결과를 바탕으로 한 수소 열처리를 통한 박막 및 계면에서의 결함준위의 거동에 대한 광분석 결과가 논의될 것이다.