• 분석과학
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• 제26권4호
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• pp.235-244
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• 2013

할로겐족 원소들의 강한 원자 방출선들은 진공자외선 영역에 존재하여, 공기 중에서 레이저 펄스를 시료에 집속하여 플라즈마 방출 스펙트럼을 얻어 원소 분석을 수행하기 매우 어렵다. 또한 근적외선 영역에 할로겐족 원소들의 들뜬 전자 상태들 사이의 전이에 의한 원자 방출선들이 존재하는데, 이들은 스타크 효과에 의한 선폭 넓어짐 현상이 매우 커서, 공기 중에서 원소 분석에 충분한 신호 대 잡음비를 얻기 어렵다. 헬륨 가스 플로우를 이용하여 근적외선 영역의 할로겐족 원소들의 원자 방출선들은 레이저유도 플라즈마로부터 관측하였다. 특히, 804.374 nm와 905.833 nm의 아이오딘 원자 방출선들은 레이저유도 플라즈마에서 처음으로 관찰된 것이다. 헬륨 분위기에서 스타크 효과에 의한 선폭 넓어짐 현상과 연속 배경복사의 세기는 현저히 억제되었다. 헬륨 가스 플로우의 유량에 따른 원자 방출선의 세기, 플라즈마 온도, 전자 밀도의 변화를 조사하였다. 이 방법을 이용하여 고무의 난연제 성분에 포함된 염소와 불소를 레이저유도 플라즈마 분광법을 이용하여 검출하였다. 마지막으로 레이저유도 플라즈마 분광법을 이용하여 할로젠 원소들을 검출하는데 헬륨 가스 소모량을 줄일 수 있는 가스 펄스 젯 장치를 제안한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.381.1-381.1
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• 2016

분석 방법의 간편함과 용이함의 장점은 물론, 시료 전처리 과정이 적어 시료물질의 임의 파괴나 훼손을 방지한다는 이유에서 최근 10년 간 많은 연구가 이루어지고 있는 대기압 질량분석 기술은 기압차이가 없는 대기압 분위기에서 질량분석이 이루어지기 때문에 시료를 질량분석기 입구 바로 앞에 스테이지를 설치하고서 시료를 이온화하는 경우가 대부분이다. 이 때문에 균질하지 않은 시료의 관심 영역을 모니터링하면서 질량분석을 하기에는 어려움이 있으며, 공간 정보를 추가한 질량분석 이미징에 한계가 있었다. 이에 본 연구팀은 질량분석기 입구에 챔버와 보조 펌프를 장착하여 강제로 기체 흐름 일으켜 시료로부터 발생한 이온을 질량분석기 입구로 유도하여, 원거리에서 시료를 이온화해도 질량분석기 입구까지 이온을 성공적으로 전달시키는 방법을 제안한다. 이를 이용하면 분석하고자 하는 시료를 현미경 스테이지 위에 위치시켜 분석하고자하는 부분을 현미경으로 확인하면서 질량분석을 할 수 있으며, 나아가 대기압 질량 분석 이미징 기술을 구현할 수 있다. 대기압 탈착/이온화원은시료에 열적 손상이 없는 조건으로 시편의 이온화 및 탈착 과정이 이루어지게 하기 위해 저온 대기압 헬륨 플라즈마 젯과 펨토초 레이저를 결합하여 대기압 이온화원을 제작하였다. 이온 전달관은 1/4" (6.35 mm) 외경의 60 cm 길이의 스테인리스 스틸관을 사용하여 질량분석기에서 약 60 cm 떨어진 현미경 위의 시료의 질량분석이 가능하게 했다. 보조 펌프의 계기압과 저온 대기압 헬륨 플라즈마 젯의 헬륨 기체의 유속을 변화시키면서 시료인 PDMS (polydimethylsiloxane) 의 질량 스펙트럼 (m/z 270.314) 세기를 관찰하여 최적의 이온 전달 조건을 찾았다. 추가로 현미경 스테이지에 정밀 2-D 자동 스캐닝 스테이지를 장착하여 질량분석 정보에 공간 정보를 더할 수 있는 질량분석 이미징 기술 방법을 개발하여 생체 시편의 질량분석 이미징을 얻었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.537-540
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• 2010

5000도 이상의 고열류 유동을 발생시키는 개량형 고온플라즈마 토치는 신소재, 환경 및 에너지 사업 등, 첨단 기술의 실험을 위한 아크젯 풍동의 핵심장비이다. 개량형 고온플라즈마 토치는 내부 아크의 분기현상이 없는, 균일한 고순도의 유동을 발생할 수 있지만 까다로운 구조 및 작동조건 때문에 상용화가 어렵다. 본 연구에서는 개량형 고온플라즈마 토치를 이용한 플라즈마 발생 장치의 성능 평가 실험을 수행하였다. 400kW급 플라즈마 발생 장치의 성능평가 결과, 전류 280 ~ 320 A 및 전압 250 ~ 1350 V 범위에서의 설계 성능을 확인하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제33회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.266-271
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• 2006

Characteristic of partial oxidation of methane using arc-jet plasma by AC power is investigated. Arc-jet reactor used in this work is slightly modified from typical arc jet reactor so that it can make and sustain stable state of plasma. Methane conversion, selectivity of chemicals such as hydrogen and hydrocarbon materials in the product are analyzed. Parametric approach on the performance of the reactor or detail on the partial oxidation process is carried with $O_2/C$ ratio as parameter. In addition to the results, SED and arc length is changed to understand the effect of current-voltage correlation on the reforming performance and relative role of thermal process.

• 한국연소학회지
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• 제11권3호
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• pp.1-7
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• 2006

A reaction mechanism of methane partial oxidation, which consists of thermal and plasma chemistry reaction pathways, has been investigated using with an arc-jet reactor. The reaction zone of the arc-jet reactor is spatially separated into thermal and non-thermal plasma zone. Methane conversion rates, selectivity of $H_2$ and $C_2$ chemicals in each zone are obtained, which reveals clearly different characteristics of reaction pathways depending on the temperature conditions. The conversion rates obtained in thermal plasma zone is higher than those in non-thermal plasma zone. The selectivity, however, obtained in non-thermal plasma zone is significantly higher than those in thermal plasma zone. Further parametric study on $O_2/C$ ratio, arc length and SED shows that the present process is mainly governed by thermal chemistry pathways.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제18권3호
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• pp.68-77
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• 1994

TIG welding process is applied for the active metal such as aluminum and titanium, also sometimes for overlay welding of superalloy. However the welding speed to be applied is very low because of the unstable bead formed in the region of high current and high welding speed. The present study was carried out to examine the basic phenomena of high speed TIG melt run welding by the 2% Th - W electrode(dia.3.2mm) of various tip shapes.

• 한국대기환경학회지
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• 제24권3호
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• pp.329-335
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• 2008

Volatile organic compounds emitted to the atmosphere can cause adverse effects on human health and participate in photochemical smog formation reactions. The destruction of a series of VOCs has been carried out by non-thermal plasma in other researches. And the characteristic of non-thermal plasma was operated at atmospheric pressure and low temperature. A new type non-thermal plasma reactor was investigated combined Glidarc plasma with water jet in this research. Also, it was found that the water-jet had an significant effect on the toluene removal efficiency. But too much water content does not favor toluene decomposition by decreasing of reaction temperature. The input toluene concentration, gas flow rate, water flow rate and specific energy input were used as experiment variables. The toluene removal efficiency, energy efficiency and specific energy input were 75.3%, 146.6 g/kWh and $1.12kWh/m^3$ at a water flow rate of 100 mL/min.

• 한국대기환경학회지
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• 제26권6호
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• pp.624-632
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• 2010

Perfluorocarbons (PFCs) are widely used in semiconductor industry. These gases need to be removed efficiently because of their strong absorption of infrared radiation and long atmospheric lifetimes which cause the global warming effect. To destruct $CF_4$, a waterjet gliding arc plasma was designed and manufactured. The highest $CF_4$ destruction showed at waterjet plasma case, compared to plasma discharge only or water scrubber only, respectively. In addition, it could be known that the $CF_4$ destruction should be associated with the electron and OH radicals. The operating conditions such as waterjet flow rate, initial $CF_4$ concentration, total gas flow rate, specific energy input were investigated experimentally using a plasma waterjet scrubber. Through the parametric studies, the highest $CF_4$ destruction of 94.5% was achieved at 0.2% $CF_4$, 2.1 kJ/L SEI, 20 L/min total gas flow rate and 18.5 mL/min waterjet flow rate.

• 한국기후변화학회지
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• 제8권1호
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• pp.63-71
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• 2017

It is recognized that tetrafluoromethane ($CF_4$) has a great influence on global warming. The $CF_4$ is known to have a large impact on climate change due to its large global warming index. In this study, a waterjet plasma scrubber (WPS) was designed and manufactured for the $CF_4$ decomposition. The WPS is a novel technology which is combined a gliding arc plasma and water injection at the center of the plasma discharge. This can give an innovative way for $CF_4$ decomposition by achieving larger plasma columnand generating OH radicals. A performance analysis was achieved for the design factors such as waterjet flow rate, total gas flow rate, consumption electric power, and electrode gap. The highest $CF_4$ decomposition and energy efficiencies were 64.8% and 6.43 g/kWh, respectively; Optimal operating conditions were 20 mL/min of waterjet flow rate, 200 L/min total gas flow rate, 5.3 kW consumption electric power, and 4.4 mm electrode gap. As for the 2 stage reactor of the WPS, the $CF_4$ decomposition efficiency improved as the 85.3% while the energy efficiency decreased as the 5.57 g/kWh.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.1-8
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• 2005

아크히터의 작동특성을 예측하고 아크히터 자체의 설계와 해석을 위해, 세그먼트 아크히터(segmented arc-heater)의 내부 유동을 계산하였다. 지금까지 몇몇 연구자들이 아크히터 내부 유동을 수학적으로 모델링하여 일부 아크히터의 내부 유동을 정확하게 계산하는데 성공하였지만, 다양한 아크히터의 여러 운용 조건을 모두 만족하는 수학적 모델을 완성하지 못했다. 본 연구에서는 수학적 모델링의 범용성 확보를 위해, 아크 히터 내부의 난류 유동에 중점을 두었다. 기존의 대수 난류 모델을 대신하여 세 개의 2방정식 난류를 사용하였으며, 계산 결과 $k-\varepsilon$ 난류 모델이 아크히터 내부의 유동을 모사하는데 적합하다는 것을 확인했으며, 난류가 아크히터 유동을 특성을 좌우하는 중요한 요소 중에 하나라는 것을 밝혔다.