• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.109-117
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• 2009

본 논문에서는 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기(PMA-RSG : Permanent magnet assisted-synchronous reluctance motor)에 대한 등가 자기 회로를 사용한 해석모델에 대해서 제시하고, 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 외형과 고정자 권선 그리고 특성을 결정하기 위해서 영구자석형 릴럭턴스 통기 발전기의 집중변수 모델(LPM : Lumped parameter model)을 제안한다. 집중변수 모델을 통하여 제안된 기기의 회전자 브리지에서 발생되는 자기 포화 현상에 대해서 예측하고, 기기의 성능에 대해서 효과적으로 검토한다. 집중변수 모델은 유한 요소법(FEM : Finite element method)에 비하여 정확하지는 않지만 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 자기적인 특성을 분석하는데 있어서 많은 시간이 걸리지 않으며, 초기 회전기기의 시제품 제작과 최적 설계에 있어서도 많은 장점을 가지고 있다. 집중변수 모델과 유한요소법을 통하여 영구자석형 릴럭턴스 동기발전기폭 초기 설계하고, 실제작을 고려하여 기기를 최적화하여 유한 요소법을 이용하여 설계 검증을 한다. 집중변수 모델의 선형 비선형 모델을 위해서 Matlab을 이용하였다. 제안된 영구자석형 릴럭턴스 통기발전기의 정당성을 검증하기 위해서 실제 역기전력 파형을 측정하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.2689-2696
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• 2015

방사선 진단에 사용되는 방사성동위원소 중 사이클로트론을 이용해 생산되는 방사성동위원소는 사이클로트론에서 인출된 양성자 빔이 타겟에 조사될 때 빔의 크기와 모양, 조사되는 위치에서 빔 균일 정도에 따라 생산 수율에 영향을 받는다. 이에 본 논문에서는 사이클로트론 빔 라인에서 빔의 단면을 측정할 수 있는 BPM(Beam Profile Monitor)장치를 개발하였다. LabView로 BPM장치를 원격 제어할 수 있도록 구성하였으며 BPM 프로그램을 이용하여 X축과 Y축으로 텅스텐 와이어를 스캔하면서 얻은 빔의 수치 정보를 2차원 그래프와 3차원 빔 분포 그래프로 표시하여 해석을 쉽게 모니터링 할 수 있도록 하였다. 빔을 측정하는 데 걸리는 시간은 스텝 모터 구동 속도가 2000pps일 때 37초가 걸린다는 것을 확인 할 수 있었다. 측정된 빔 분포정보를 기반으로 빔 재조정을 통해 빔 분포를 최적화함으로써 방사성동위원소 생산 수율을 극대화 시킬 수 있고 공급 안정화에도 기여하리라 본다.

• 한국진공학회지
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• 제20권3호
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• pp.225-232
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• 2011

다결정 실리콘 태양전지 표면의 광흡수율을 극대화시키기 위하여 플라즈마기반의 reactive ion etching (RIE) 공정을 적용하였으며 maskless 표면 texturing조건을 최적화하여 310~1,100 nm 파장대역의 평균 표면반사율을 $4{\pm}1%$ 내외로 감소시킬 수 있는 grass-like 한 블랙실리콘을 제조할 수 있었다. Saw damage를 가진 $15.6{\times}15.6\;cm^2$ bare 웨이퍼에서부터 중요 공정단계별로 처리된 시료들의 평균반사율, 표면형상, 소수운반자 수명 등의 위치분포를 측정하여 최종 제작된 태양전지의 광전변환효율과 외부양자효율 등과 비교 검토하여 고효율 다결정 실리콘 태양전지 양산에 필요한 표면 texturing 조건들을 연구하였다. 평균 반사율을 4% 이하로 감소시키는 texturing 공정조건에서 웨이퍼 중앙에서 가장자리로 갈 수록 표면구조의 깊이 2배 반치폭 3배의 불균일성이 발생하였으며 이에 따라 입사광자의 다중반사확률이 높아져 평균반사율이 1% 정도 낮아지는 것으로 밝혀졌다. 비반사막이 코팅된 시료에서 측정된 소수운반자수명분포도 중앙에서 가장자리로 갈수록 약 40% 이상 더 긴 수명을 갖는 것으로 밝혀져 표면구조의 크기에 따른 사이즈효과가 발생하는 것으로 판단된다. 제조된 태양전지의 위치에 따른 광전변환효율도 낮은 반사율과 더 긴 소수운반자수명을 갖는 가장자리에서 2% 가량 높은 광전변환효율을 보였으며, 380~1,100nm 파장대역의 외부양자효율 측정결과도 이를 뒷받침하고 있다. 균일한 에미터 층 형성 및 ARC 증착에 있어서 구조적으로 가장자리 부분의 구조가 유리한 것으로 예상되며, 동시에 표면 구조의 사이즈 효과 때문에 표면 재결합확률이 중앙보다 가장자리에서 더 감소되어 더 높은 광전변환효율을 보이는 것으로 해석된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.283-283
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• 2010

17~18% 대역의 고효율 결정질실리콘 태양전지를 양산하기 위하여 국내외에서 다양한 연구개발이 수행되고 있으며 국내 다결정실리콘 태양전지 양산에서도 새로운 구조와 개념에 입각한 공정기술과 관련 장비의 국산화에 집중적인 투자를 진행하고 있다. 주지하는 바와 같이, 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지 양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 현재까지 다결정 실리콘 표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 단파장대역에서 광반사율의 감소를 기대할 수 있기 때문에 결정질실리콘 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 고효율 다결정실리콘 태양전지 양산공정에 적용하기 위해 마스크를 사용하지 않는, RIE기반 건식 저반사율 결정질실리콘 표면 texturing 패턴연구를 수행하였다. 마스크없이 표면 texturing이 완료된 시료들에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율과 minority carrier들의 life time 분포를 측정하고 검토하여 공정조건을 최적화 하였다. 저반사율의 건식 결정질실리콘 표면 texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W 내외로 낮았고 $SF_6/O_2$ 혼합비율은 0.8~0.9 범위엿다. 본 연구에서 확인된 최적의 texturing을 위한 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 상태로서 확인된 최저 평균반사율은 ~14% 내외였고 p-형 결정질실리콘 표면 texturing 패턴과 minority carrier의 life time 상관는 단결정이 16uS대역에서 14uS대역으로 감소하는 반면에서 다결정은 1.6uS대역에서 1.7uS대역으로 오히려 미세한 증가를 보여 다결정 웨이퍼생산과정에서 발생하는 saw-damage 제거의 긍정적 효과와 texturing공정의 표면 결함발생에 의한 부정적 효과가 상쇄되어 큰 변화를 보이지 않는 것으로 해석된다.

• 한국재료학회지
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• 제18권10호
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• pp.547-551
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• 2008

Crack-free joining of $Si_3N_4\;and\;Al_2O_3$ using 15 layers has been achieved by a unique approach introducing Sialon polytypoids as a functionally graded materials (FGMs) bonding layer. In the past, hot press sintering of multilayered FGMs with 20 layers of thickness $500{\mu}m$ each has been fabricated successfully. In this study, the number of layers for FGM was reduced to 15 layers from 20 layers for optimization. For fabrication, model was hot pressed at 38 MPa while heating up to $1700^{\circ}$, and it was cooled at $2^{\circ}$/min to minimize residual stress during sintering. Initially, FGM with 15 layers had cracks near 90 wt.% 12H / 10 wt.% $Al_2O_3$ and 90 wt.% 12H/10 wt.% $Si_3N_4$ layers. To solve this problem, FEM (finite element method) program based on the maximum tensile stress theory was applied to design optimized FGM layers of crack free joint. The sample is 3-dimensional cylindrical shape where this has been transformed to 2-dimensional axisymmetric mode. Based on the simulation, crack-free FGM sample was obtained by designing axial, hoop and radial stresses less than tensile strength values across all the layers of FGM. Therefore, we were able to predict and prevent the damage by calculating its thermal stress using its elastic modulus and coefficient of thermal expansion. Such analyses are especially useful for FGM samples where the residual stresses are very difficult to measure experimentally.

• 대한원격탐사학회지
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• 제18권4호
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• pp.209-220
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• 2002

굴 양식장 및 주변해역에서 얻어진 SAR 자료의 반사강도 및 레이더 간섭위상에 대한 분석을 실시하였다. 진폭영상에서는 매우 강한 역산란 현상이 관측되었으며, 이는 수평막대에 의한 이차산란(double bounce) 신호에 의한 것으로 해석된다. 굴 양식장 구조물은 IKONOS와 같은 고해상도 광학영상 외에는 관측 할 수 없으며, 이는 레이더 영상의 활용이 매우 유용하다는 것을 잘 보여준다. 연구지역에서 나타나는 SAR 진폭영상 화소값은 조위와는 상관관계가 거의 없으며, 이보다는 파장, 편광, 관측방향에 더 민감한 것으로 나타났다. L-밴드 HH-편광 신호가 수평막대에 수직의 관측방향을 가질 때 가장 큰 반사강도를 나타낸다. 또한 JERS-1 SAR 영상을 이용하여 해수면에서 최초로 매우 높은 긴밀도를 유지하는 21개의 간섭도를 생성하였다. 이들 간섭도의 fringe 변화율은 일차적으로 altitude of ambiguity와 매우 밀접한 관계를 갖는다. 이를 역함수를 이용하여 최적화된 모델로 위상을 제거한 후 얻어진 잔여간섭위상은 조위 변화와 선형의 관계를 보이며, 이는 SAR를 이용한 조위차 관측의 가능성을 제시한다. 그러나 직선 회귀식의 최소제곱근 오차는 11.7 cm로 정밀도가 아직 실제 활용 가능한 정도는 아니며, 정밀도를 높이기 위해 앞으로 다중편광 SAR 자료를 이용한 추가적인 연구가 필요하다.

• 전기화학회지
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• 제22권4호
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• pp.139-147
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• 2019

고에너지밀도 대용량 리튬이온전지를 채용한 전기자동차 및 에너지저장시스템에서 발생하고 있는 발화사고로 인해, 고안전성 전고체 리튬이차전지(All-solid-state Lithium Secondary Battery, ALSB)에 대한 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 하지만, 단순히 액체전해질을 고체전해질로만 바꾸는 것이 아니라, 이로 인해 수반되는 전극 및 전지 설계와 해석이 크게 달라진다는 점에서 해결해야 될 이슈들이 산재해 있다. 특히, 전지는 전극 설계에 따라 그 성능이 굉장히 상이함에도 불구하고, 실질적인 전고체 전지 실험 구현의 어려움으로 전고체 전극(All-solid-state Electrode, ASSE) 설계에 따른 성능 차이를 체계적으로 비교 분석하여 최적화하는 연구는 매우 제한적이다. 이를 극복하기 위한 방안으로, 가상의 3차원 전고체 전극 구조체를 형성하고, 형성된 구조체를 바탕으로 다양한 성능 결정 파라미터를 도출하며, 더불어 분석 전극을 포함한 전지의 성능까지 예측할 수 있는 기술을 개발하는 연구가 주목을 받기 시작했다. 본 총설에서는 3차원 전고체 전극 구조체 형성부터 전고체 리튬이차전지의 성능을 예측하는 기술까지 각각의 기술들이 갖고 있는 장단점을 폭넓게 다룰 것이며, 나아가 본 기술이 나아갈 최종적인 목표까지 간략히 기술하고자 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.543-551
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• 2015

급속경화궤도는 자갈궤도를 콘크리트궤도로 개량하는 공법으로서 야간 차단시간에 공사가 이루어지기 때문에 시공속도를 충분히 확보하는 것이 중요하다. 시공시간의 대부분은 자갈을 철거하고 재포설하는 과정에 소요되는데 도상자갈을 교체하지 않는 무교환방식이 적용 가능하다면, 시공시간 및 공사비를 대폭적으로 절감할 수 있다. 본 논문에서는 도상자갈 무교환방식의 급속경화궤도공법을 개발하기 위하여 침투성이 매우 높은 대체 충전재를 제시하고 재료의 공극조건을 고려하여 층별로 분리주입하는 시공방식을 도입하였다. 분리주입은 공극률이 높은 상부도상층과 공극률이 낮은 하부 혼입층에 최적화된 재료를 분리 주입하여 필요한 소요강도를 확보할 수 있다. 이를 달성하기 위하여 우선적으로 도상자갈의 크기, 분포도, 형상에 따른 공극률, 공극의 크기, 유효길이, 비틀림도, 침투성에 따른 충전재의 유동학적 해석을 통하여 최적의 충전재를 설계하고자 하였다. 하부 혼입층에 충전되는 1차 충전재료는 세립화 도상의 충전성과 부착력을 확보할 수 있는 폴리머계 재료를 도입하였으며, 상부 도상층에 충전되는 2차 충전재는 상온 반응성 마그네시아-포스페이트(MPC, Magnesium-Phosphate Ceramic)를 도입하였다. 선정재료 및 구조에 대한 역학시험 결과, 기존 급속경화궤도에 준하는 성능을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제16권5호
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• pp.423-427
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• 2005

본 연구는, 원리적인 다양한 장점에도 불구하고 현실적인 제약으로 인해 실제 설계과정에서 잘 적용되지 않는, 자이델 3차 수차를 간편하게 다룰 수 있는 방안을 제안한다. 먼저 유한 물체거리를 갖는 2 반사경계에 대해 자이델 3차의 구면수차계수를 유도한다. 여기서, 유도된 구면수차계수는 고차의 비선형 방정식으로 표현되는데, 그 구성은 설계변수(물체거리, 주경 및 부경의 곡률, 주경과 부경 사이의 거리)와 유효초점거리로 이루어진다. 해석적으로 표현된 고차의 비선형 구면수차 방정식은 컴퓨터를 이용한 수치기법에 의해 근사적인 제로조건을 만족하도록 풀려진다. 이렇게 구해진 다양한 수치 해들을 주의 깊게 통찰하면 주경과 부경의 곡률 간에 선형성이 존재함을 파악할 수 있다. 즉, 결과적으로 주경과 부경의 곡률들을 선형맞춤(linear fitting)하면 곡률선형방정식이 얻어지는데, 이의 의미는 약간의 대수적인 계산으로 최적화의 초기 입력 데이터를 손쉽게 얻을 수 있는 가능성을 제시한 것이다. 한편, 응용외의 순수 수차론적인 관점에서 본다면, 본 연구의 특징은 유한 물체거리를 갖는 2 반사경계의 주경 및 부경의 곡률들이 구면수차가 거의 제로가 되는 조건 하에서 상호간에 선형 관계가 존재하였다는 것이다.

• 한국광학회지
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• 제32권4호
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• pp.163-171
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• 2021

조명에 사용되는 일반적인 백색 발광 다이오드는 청색 발광 다이오드 위에 황색 형광체를 입힌 구조가 보편적이나 발광 스펙트럼상 짙은 적색 성분이 부족해서 조명의 연색성이 떨어지는 문제가 있다. 본 연구에서는 백색 발광 다이오드의 연색 특성을 개선하기 위해 적색 양자점 조명을 백색 조명의 확산판에 적용한 후 광학 시뮬레이션을 이용해 광구조를 최적화하고자 하였다. 양자점의 평균 자유 행정 및 확산판 내 TiO₂ 입자의 농도를 조절해 연색지수, 휘도 등 광특성을 조사했다. 대부분의 조건에서 연색지수는 90을 넘었고 이는 적색 양자점 필름의 적용이 일반적인 백색 발광 다이오드의 연색 특성을 개선하는 데 효과적인 방법임을 보여준다. 색좌표의 각도 의존성은 확산판과 조명 하단의 반사판 사이에 형성되는 광학적 공동 구조를 활용함으로써 제거할 수 있었는데 이는 공동 내 위치한 양자점 필름을 통한 빛의 다중 투과가 시야각에 따른 광경로의 차이를 줄였기 때문으로 해석된다.