• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.737-744
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• 2011

탄화수소 계열의 점화원과 달리 선행 연구된 스팀 플라즈마 점화기를 이용한 알루미늄 분말의 지속 연소 성공을 바탕으로, 고온의 플라즈마를 이용한 알루미늄 분말의 점화 특성을 알아보기 위해 산화제가 없는 환경을 조성하여 점화 특성 확인 실험을 수행하였다. 아르곤 플라즈마를 이용하여 이전의 연소 실험과 동일한 4500 K의 온도 조건 및 이송 가스를 이용한 입자 공급 조건을 조성하여 실험을 수행하였으며, 플라즈마의 온도는 방출분광법을 사용하여 측정하였고 점화 특성은 SEM 촬영과 EDS 분석을 통해 비교 분석하였다. 고온의 플라즈마 제트 내부를 통과한 알루미늄 분말은 탄화수소 계열의 점화원과 다르게 급격한 기화로 인한 점화 촉진 효과를 확인 할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.161-161
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• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2002년도 제13회 정기총회 및 2002년도 동계학술발표회
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• pp.288-289
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• 2002

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.519-519
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• 2013

본 연구에서는, 전기적 충격이 없고 넓은 면적을 동시에 처리할 수 있는 형태의 유전체 장벽 방전(DBD: Dielectric Barrier Discharge)을 이용한 대기압 저온 플라즈마 장치를 제작하고 이를 이용하여 빵 곰팡이(Neurospora crassa) 살균에 대한 기본 분석을 하였다. 실험에 사용한 저온 대기압 면방전 플라즈마의 파워는 사인파 교류전압을 인가하여, 방전전압은 1.4~2.3 kV, 방전전류는 20~30 mA의 값을 가지며, 전압과 전류의 위상차는 약 80도의 기울기 차이가 난다. 이때의 출력은 약 4 W를 가지며, 공랭식 쿨러를 이용하여 유전체의 열을 배출하였다. 시료대의 온도 측정결과 방전과 동시에 쿨러를 작동할 경우 최대 10분에서 37도를 넘지 않았다. 장치에서 발생하는 플라즈마에 의한 O3의 양은 플라즈마 발생부로부터 10 mm 이내에서 약 25~30 ppm 이 측정되었으며, NO나 NO2 는 거의 검지되지 않았다. 증류수(Deionized water)속에 담긴 빵 곰팡이(Neurospora crassa) 포자를 면방전 플라즈마 발생장치로 처리하였을 때, 포자의 발아율은 처리시간 및 출력파워가 증가함에 따라 급격히 감소하였으나 VM (Vogel's Minimal) 배양액에 넣고 플라즈마 처리를 한 경우에는, 증류수의 결과와 달리 살균효과가 미비함을 보였다. MTT 측정법 또한 같은 경향성을 보였으며, 이를 통해 포자를 둘러싸고 있는 환경이 플라즈마의 살균효과에 영향을 미치는 것으로 보인다. 본 실험을 통해, 유전체 장벽을 이용한 면방전 플라즈마 발생장치가 플라즈마 제트(jet)와 달리 직접적인 플라즈마 접촉 없이도 미생물 살균이 가능하다는 것을 보았으며, 처리대상의 생체용액과 같은 주변 환경에 영향을 받음을 알 수 있었다. 또한 면방전 플라즈마 장치로부터 발생하는 O3과 같은 활성종들이 빵 곰팡이의 비활성화에도 역할을 할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제17권2호
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• pp.85-92
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• 2012

Flows over a square cylinder with and without plasma actuation are numerically investigated to see whether plasma actuation can effectively modify vortex shedding from the cylinder and reduce the drag and lift fluctuations. In this study, a plasma synthetic jet actuator is mounted on the rear side of cylinder as a means of direct-wake control. The effect of plasma actuation is considered by adding a momentum forcing term in the Navier-Stokes equations. Results show that the reduction of mean drag and lift fluctuations is obtained for both steady and unsteady actuation. However, the steady actuation is better than the unsteady one in terms of mean drag as well as drag fluctuations. With the strong steady actuation considered, the interaction of two separating shear layers from rear corners is effectively weakened due to the interference of synthetic jets. It results in a merging of synthetic-jet and shear-layer vortices and the increase of vortex shedding frequency. On the other hand, the unsteady actuation generates pulsating synthetic jets in the near wake, but it does not change the vortex shedding frequency for the actuation frequencies considered in this study.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권5호
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• pp.593-602
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• 1999

This paper presents combustion characteristics of LPG-air mixture ignited by the plasma jet in a cylindrical vessel with constant volume, in which our focus is placed on the multi-hole plug configuration. Four types of the plug configuration depending on the number of orifice and the arranged angle are considered, along with two cases of conventional spark ignition for comparison. Not only the flame propagation is photographed at intervals, but the pressure in the combustion chamber is also recorded through the entire combustion process. The results show that the plasma jet ignition enhances the overall combustion rate remarkably in comparison to the spark ignition by generating irregular flame front and penetrating through the unburned mixture. The combustion enhancement rate agrees favorably with the available data, which supports the validity of our experiment. Synthetically estimating, the two-hole sixty-degree plug appears to be the most desirable, in that the maximum pressure as well as the combustion duration is less affected by the sub-energy level than the others. It is also deduced that there may exist an optimal plug configuration capable of rapid combustion for a specific combustion chamber.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.96-103
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• 2003

In this paper, the heat loss to the constant volume vessel wall was investigated using instantaneous heat flux sensor, schlieren visualization, pressure rise curve. And the heat loss characteristics of plasma jet ignition were compared with conventional spark ignition. In case of plasma jet ignition, the flame kernel moves toward the center of combustion vessel in the initial period of combustion, and the flame surface spread out to the vessel wall. However, in case of conventional spark ignition, the flame surface contact with combustion vessel wall in the initial period of combustion. As a result, heat loss in the combustion duration for conventional spark ignition increase faster than that of plasma jet ignition. And the combustion enhancement rate of plasma jet ignition is higher than that of conventional spark ignition, and it was found that the heat loss rate is inversely proportional to the combustion enhancement rate.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.102-103
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• 2008

EHD(Electrohydrodynamics, 전기수력학)를 기반으로 한 정전기장 유도 잉크젯(또는 EHD jet) 헤드는 적층, 식각 작업 등의 일련의 과정을 생략하게 해줌으로써 마이크로 단위의 패 터닝 작업을 용이하게 해주고, 대기압 플라즈마 발생장치를 이용한 표면의 개질은 친수성 특성을 갖는 표면을 소수성 특성을 갖도록 변형시켜 주어 접촉각을 높임으로써 패턴의 크기를 줄여주는 효과가 있다. 본 연구에서, 대기압 플라즈마 발생 장치를 이용하여 유리의 표면을 소수성 특성을 갖도록 개질하여 정전기장 유도 잉크젯 헤드 장치를 이용한 패터닝 작업시, 패턴의 크기를 대폭 감소시키는 효과를 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.423.2-423.2
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• 2014

비정질 실리콘 박막 태양전지는 1970년대 중반 개발된 이후 현재까지 지속적으로 연구 개발이 이루어져 왔으며, 대면적의 용이성 및 재료 사용의 효율성 등 산업적 측면에서 많은 장점을 보이고 있다. 하지만, 재료 특유의 무질서(disorder)로 인한 Voc의 한계 및 광 열화 현상 등의 문제점이 극복해야 할 과제로 남아있다. 이를 개선하기 위한 시도 중 하나로 나노입자를 포함한 실리콘 박막 제작을 통해 재료의 무질서도를 낮추고 전기광학적 물성을 개선하는 방법이 제안되고 있다. 본 연구에서는 유도결합 플라즈마(ICP, Inductively coupled plasma)를 사용하여 제작한 실리콘 나노입자 박막으로 비정질 실리콘 박막의 한계를 극복하고자 한다. 실리콘 나노입자를 사용하여 조밀한 박막을 제작하는데 중요한 변수로는 유도결합 플라즈마 반응기 상, 하부의 압력차 및 이로 인한 제트분사의 속력, 그리고 나노 입자의 크기 등이 중요하게 작용한다. 합성된 입자의 크기와 물성의 변화는 유입되는 반응 가스의 양, 공정압력과 파워에 의존한다. 실리콘 나노입자 박막을 다양한 플라즈마 조건에 따라 제작한 후 XRD, Raman, SEM, TEM을 이용하여 물성 변화를 관찰하였으며, 이를 통해 박막태양전지로의 응용 가능성을 제시하고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.285-289
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• 2017

레이저 유도 플라즈마 분광분석법 (Laser-induced breakdown spectroscopy : LIBS) 은 기존의 레이저 기반의 연소 진단 기법들의 약한 신호세기, 복잡한 장비 구성, 낮은 정확도 등의 단점을 보완하는 기법이다. 본 연구에서는 LIBS를 활용하여 스크램 제트 엔진의 연소 가스 온도를 측정하기 위한 기초 연구가 수행되었다. 스크램 제트 엔진에서 사용되는 Jet A-1 연료로 스프레이 화염을 만들고 교정된 열전대로 화염 상부에서의 가스 온도를 측정하였다. 그리고 열전대의 온도 측정위치와 동일한 지점에서의 LIBS 신호를 획득하였다. LIBS 스펙트럼을 분석하여 LIBS 신호와 열전대로 측정된 기준 온도와의 보정곡선을 얻었다. 그래서 본 연구를 통해 LIBS를 활용하여 연소 가스의 온도를 in-situ 하게 측정할 수 있음을 확인하였다.