• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.11a
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• pp.130-131
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• 2019

국제 핵융합실험로(ITER)를 위해 한국이 제작, 시험, 설치 및 시운전을 하기로 되어 있는 CS(Central Solenoid) 초전도 자석용 전원장치의 시험 및 그 결과에 관하여 논의하고자 한다. 토카막 운전에서 플라즈마 발생 및 제어를 위한 대전류, 고전압, 270 kA 단락 용량 및 4상한 운전 특성을 갖는 45 kA/1050 V의 12펄스 싸이리스터 AC/DC 컨버터 및 제어기를 제작완료하였으며, ITER 부지로 운송하기 전에 공장의 전원 및 부하용량을 고려하여 시험절차서를 개발하였으며, 공장시험(FAT, Factory Acceptance Test)를 진행하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2010.11a
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• pp.369-370
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• 2010

토카막(Tokamak)형 핵융합실험장치의 초전도전자석 전원공급장치는 수 kV, 수십 kA의 대전력 직류전원를 얻기 위한 ac-dc 컨버터가 필요하다. 이와 같은 고전압, 대전류 사양을 얻기 위하여 일반적으로 thyristor ac-dc 컨버터를 사용하며, 필요한 전류사양을 충족하기 위하여 다수의 대전류용 thyristor 소자를 병렬로 연결하여 각 암(arm)의 스위치를 구성한다. 이와 같이 다수의 반도체 스위치 소자를 병렬로 연결하여 사용하는 경우에는 각 단위 소자별 전압강하, 직렬회로 임피던스 및 전류 경로 차이 등의 이유로 균등한 전류 배분을 얻기가 쉽지 않다. 본 논문에서는 각 암(arm)마다 8개씩의 대전류 thyristor 를 병렬로 연결 구성하여 제작한 시작품 단상 컨버터에 대한 전류배분 실험을 실시하고 그 결과를 분석 및 정리한다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.4
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• pp.235-243
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• 2007

Nowadays, in our country, large vacuum chambers for huge experimental facilities such as the tokamak fusion device, high power neural beam test stand, and space simulator have been constructed. In such a vacuum chamber of very large size, it is quite complicate to check on leakage quantitatively, while the probability of a leak is relatively high. To investigate the feasibility of applying reliably a helium leak detection to the huge vacuum chambers, and to find a reasonable methodology of choosing an optimum set-up for leak detection, several virtual constructions of the leak detection system have been analyzed by calculating the pressure distribution in the system and the helium level in the sensor part.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.211-212
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• 2011

플라즈마를 제어하기 위해서는 플라즈마의 온도, 밀도, 에너지 분포등과 같은 플라즈마의 특성을 정확히 측정할 수 있어야한다. 핵융합발전에서는 플라즈마를 발생하기 위하여 플라즈마의 온도, 밀도 등 각종 변수들을 시공간적으로 계측, 분석할 수 있는 진달설비를 사용하고 있으며, 정확한 플라즈마 제어와 측정을 위한 새로운 진단기술을 개발하고 있다. 그리고 중요한 변수중에 하나인 플라즈마 이온온도를 측정하기 위해 중성입자 검출법이 잘 알려져 있다. 이 실험은 수소 중성입자가 토카막 내부의 플라즈마 이온과 충돌하면서 생성된 고속 중성입자의 에너지를 분석하는 실험이다. 본 연구의 실험방법은 수소 중성입자를 이온빔 장치에서 이온화 시킨 후 자체 제작한 가속기를 통하여 가속시켜 에너지 특성을 분석을 하는 것이다. 본 연구의 실험장치로 에너지 교정용 100 keV 이온빔 소스를 제작 하였고 이온빔 장치 내부에 수소기체를 주입하고 기체방전을 일으켜 플라즈마를 발생시켰다. 이온빔 외부에는 팬을 설치하고 전도성이 강한 물 대신 전도성이 약한 오일을 사용하여 냉각 하였다. 이온빔 장치와 결합될 이온 가속장치는 지름 300 mm, 두께 2 mm의 원형 구리판을 여러층으로 쌓아 전극으로 제작하였고 전극과 전극 사이에서 코로나 방전과 스파크를 방지하기 위해 전극 둘레에 코로나링을 설치 하였다. 또한 전극 사이마다 1G${\Omega}$의 저항을 설치한 후 고전압을 생성하여 이온 가속 효율을 증대시켰다. 진공시스템으로는 Alcatel사의 CFF100 터보분자 펌프와 우성진공사의 MVP24 진공로타리펌프를 결합하여 사용하였으며, 진공도측정은 Alcatel사의 ACS1000 장치를 사용하였다. 고진공후 고속 중성입자의 이온화와 에너지 측정을 위한 전하교환기를 설치하였다. 전하교환기로는 진공시스템을 별도로 설치하고 비용이 비교적 많이 드는 기체형 전하교환기 대신 소형화가 가능하고 유지보수가 좋은 고체형 전하교환기 제작하여 실험 하였다. 전하교환기에서 이온화된 고속 중성입자가 전기장이나 자장에 영향을 받았을때 에너지분포를 디텍터를 통해 측정하였다. 즉, 이온화된 중성입자의 에너지가 실리콘 다이오드를 통해 전압 펄스 신호로 변환되고 이차 증폭기를 통해 전압 펄스 신호들이 증폭한다. 에너지 측정을 위한 디텍터는 소형화가 가능하고 비용이 비교적 적게 드는 실리콘 다이오드를 설치하였다. 본 연구결과 중성입자 에너지 분석 장치가 실제 핵융합 장치의 플라즈마 이온온도와 특성 측정에 적용할 수 있으며, 앞으로 개발될 여러 형태의 응용 플라즈마 발생장치의 플라즈마 진단에 이용될 것으로 기대한다.

• Vacuum Magazine
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• v.4 no.1
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• pp.16-23
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• 2017

Recently, KSTAR, Korea's superconducting fusion energy research and development device, has succeeded in driving the high performance plasma for 70 seconds for the first time in the world. Continuous plasma operation technology is an essential factor for commercialization of fusion energy power generation. Therefore, this achievement is expected to play a major role in the research of fusion technology required for future fusion power plants. In order to operate the KSTAR, the discharge process in which the neutral gas is turned into the plasma should be preceded in the start-up (breakdown) phase of tokamak operation. This process essentially involves the vacuum environment in the tokamak device. KSTAR has successfully operated a vacuum pumping system to achieve the target level of the vacuum environment through a high temperature baking operation, a discharge cleaning process and boronization.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.16 no.1 s.94
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• pp.238-245
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• 1999

For the optimal design of plasma facing components of a fusion reactor, thorough understanding of thermal behavior of high heat. nux components are required. The purpose of this research is to investigate the characteristics of heat flow and thermal stress in divertors which are exposed to high heat load varing with time and space-Numerical simulations of heat now and thermal stress for three types of diverter are performed using finite volume method and finite element method. Respectly, commercial FLUENT code are used in the heat flow simulation, and maximum surface temperature, temperature distribution and cooling rate are calculated. Commercial ABQUS code are used for calculating temperature distribution. thermal stress, strain and displacement. Through this computer simulation. design data for cooling system and Structural provided.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.356-357
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• 2013

ITER(국제 열핵융합 실험로) 핵융합 토카막 장치의 초전도 코일 부하에는 대용량 AC-DC 4상한 컨버터가 필요하다. 4상한 컨버터는 대용량 부하에 전력을 공급하기 위해서 12펄스 위상 제어 정류기의 양방향성 병렬 구조로 이루어져 있다. 컨버터의 안정된 정역 변환 동작을 위한 방법으로 순환 전류를 이용한 알고리즘이 필요하며, 본 논문에서는 4상한 컨버터의 안정된 동작을 위한 순환전류의 알고리즘을 해석 및 연구하였다. 또한 RTDS(Real Time Digital Simulator)의 RSCAD 시뮬레이션을 통해 동작 모드에 따른 컨버터의 스위칭 동작을 확인하였으며, 실제 4상한 컨버터를 RTDS와 연계하여 순환전류를 이용한 정역 운전 변환에 대한 실험 결과를 입증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.63-64
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• 2015

본 논문에서는 국제 핵융합실험로 4상한 컨버터의 고장시 바이패스 운전전략에 대하여 서술하였다. ITER 4상한 컨버터들은 토카막 장치에서 발생되는 고온의 플라즈마를 제어하기 위해 강력한 자장을 형성한다. 그 외에도 컨버터 보호를 위하여 과전류, 과전압등의 여러 가지 고장에 대하여 보호동작을 해야한다. 보호동작 중 컨버터를 보호하기 위한 바이패스 동작에 대한 4가지 전략을 제안하였으며, 순환전류 구간에서 4가지 전략으로 바이패스 동작을 수행할 때의 결과를 실제 제어기와 RTDS를 연동하여 실험하여 각각의 장 단점을 비교하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.11a
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• pp.107-108
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• 2018

ITER AC/DC 컨버터는 토카막 시스템의 안전성 확보를 위하여 단락 조건에서의 높은 내구성이 요구된다. 단락시험은 크게 컨버터 출력단 단락시험과 컨버터 내부 단락시험으로 구분된다. 컨버터 출력단 단락시험은 단락시험 조건에서의 전력장치의 내구성과 브릿지 스위치의 전류 분배특성 및 Bypass 스위치 동작 특성을 확인하기 위한 것이며, 컨버터 내부 단락시험은 기계적 구조물 안전성 검증을 위한 것이다. ITER CS AC/DC 컨버터의 단락시험은 전기연구원에서 시행되었으며 본 논문에서는 컨버터 출력단 단락시험 결과를 소개하고자 한다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.7 no.4
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• pp.332-338
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• 2002

High current coil power supply for superconductivity coil of tokamak requires fast dynamics performance of di/dt and smooth change over of current direction. To meet the specification high performance DSP-based controller Is designed for 12-pulse thyristor dual converter with interphase transformer(IPT). Not only the total current of Y and $\Delta$ converter units but also the difference for those should be regulated fast and accurately. Proportional and integral controller is designed for current difference control and the controller output is compensated to $\Delta$ converter. The source voltage phase angle detection and gate pulse generation algorithm are implemented in software for higher reliability of current control. The current error Is reduced by selection of appropriate initial gating angle during the transient of change over of current direction between thyristor converters.