• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.467-468
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• 2015

능동형필터는 주로 비선형 부하로 부터 발생되는 정수배의 고조파를 보상하는데 응용되어 왔다. 본 논문에서는 국가핵융합연구소(NFRI)의 KSTAR 주장치의 전원공급장치인 PF MPS가 가동되면서 특이한 저차수 대역의 비정수 고조파가 발생되는데 이는 MG(motor generator)와 RPC (Reactive Power Compensator)간의 병렬공진 확대현상으로 나타나 고조파 전류의 증가, 전압왜형 상승 등 안정적인 전력계통 운영에 영향을 주고 있다. 따라서 이의 원인이 되는 특이성의 비정수 고조파를 저감시키기 위한 제어 알고리즘 개발과 모의시험에 관한 연구내용을 다루고자한다. 지금까지 개발된 알고리즘은 주로 정수배 고조파만을 대상으로 한 FFT의 일괄보상, 혹은 개별차수 보상방식이었으나 여기서는 DQ 변환 알고리즘을 채용하여 정수배 고조파는 물론 0.5차 단위의 비정수 고조파까지 제어하는 기술을 다루었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.296-296
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• 2010

핵융합로에서 플라즈마 대항부품(Plasma facing components) 내부에 흡착되는 수소에 대한 조절은 삼중수소의 흡착으로 인한 운전시간 제한뿐만 아니라 원활한 토카막 방전유지를 위하여 매우 중요한 문제이다. 특히 고주파 가열에서는 수소를 소수종으로 사용하는 경우 수소 농도에 대한 수 % 이내의 정밀한 조절이 필요하므로 플라즈마 대항부품 내부의 수소 함유량에 대한 조절이 매우 중요하다. 2009 KSTAR 실험에서는 인보드와 아웃보드에 흑연재질의 플라즈마 대항부품을 사용하였다. 이들은 설치후 진공배기 이전까지 장시간 공기에 노출되었으므로 상당량의 수소와 물이 흡착되었으리라고 예상되었다. 본 발표에서는 잔류가스분석기 및 분광법을 이용하여 토카막 방전중의 수소와 중수소의 비율을 측정하였고 이들을 토카막 방전유지시간, 방전세정과정 등을 매개변수로 분석하였다. 한달여의 토카막 실험을 통하여 플라즈마 대항부품에 대한 활발한 세정활동이 이루어졌음에도 불구하고 중수소에 대한 수소의 농도는 50 % 근방의 값을 유지하였다. 2010년도 실험에서는 신규 설치되는 디버터도 흑연을 사용할 계획이므로 플라즈마 대항부품의 수소흡착량은 더욱 증가할 것이다. 따라서 2010년도에 KSTAR 플라즈마에서 효과적인 고주파 가열을 달성하기 위하여는 강력한 세정 활동을 포함한 수소의 농도 제거활동이 선행되어야한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.169.1-169.1
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• 2013

산업 및 기술의 발전에 의해 많은 신소재들이 개발되고 있다. 그 중에서 SiC는 고온재료, LED, 반도체 등의 우주선 표면재료, 핵융합로 구조재료, 고온 씰, 히터 등 여러 산업분야에서 관심을 가지면서 다양한 가스를 이용한 합성법이 개발되어 있다. 최근에는 분말의 형태 및 크기를 용도에 맞게 개발해서 사용하고 있는 상황이다. 그런데 각 합성법에 따른 합성원리에 대해서는 여러 가지 주장이 있다. 그 중에서 몇 가지 합성법에 대해서 고찰하고 합성의 원리를 추론한다. 그리고 그 중의 한 가지인 CH3SiCl3 가스를 이용한 SiC 나노분말 합성과 SiC의 결정성장 과정에서 나타나는 whisker의 형성을 확인했다. 정교한 SiC 분말합성은 일반적으로 sol-gel, 플라즈마(DC, AC 및 ICP 등) 등을 이용한 방법이 개발되어 있다. 이와 같이 정교한 SiC 나노분말 등은 실리콘 유기 화합물 중합체(trichloromethylsilane, polycarbosilane 등)의 열분해를 통해 합성 할 수 있으며, 열분해 는 약 1,000{\sim}1,500^{\circ}C의 온도 영역에서 일어난다. 이 과정에서 고분자의 열분해 및 재결합 이 동반되고 부산물로서 HCl, CH4 등의 유해가스를 같이 생성한다. 합성된 SiC 나노분말은 전형적인 ${\beta}-SiC$로 XRD의 관찰결과 (111), (220), (311)의 방향성을 갖는 것을 확인했으며 평균입자의 크기는 약 30 nm 정도다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.190-191
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• 2016

국제 핵융합실험로인 ITER 장치의 초전도자석 전원장치용 CCU/L(Correction Coil Upper/Lower), CCS(Correction Coil Side) 그리고 VS1($1^{st}$ Vertical Stabilization) 형식 등 각 변압기 초도품의 제작을 완료하고 공장시험(FAT, Factory Acceptance Test)을 실시하였다. 이 변압기들은 각 형식별로 2대에서 6대를 제작하지만 각 형식별 초도품 1대에 대해서는 Type Test를 실시하고 나머지 후속물량에 대해서는 Routine Test로 공장시험을 실시하도록 계획되어 있다. 따라서 이 초도품 변압기들에 대해서는 Type Test로 공장시험으로 실시하였고, 그 대표적인 시험항목으로는 단락시험, %임피던스 시험, 뇌임펄스 시험, 정격전류 온도상승시험, 상용주파수 내전압시험 등이 있다. 이들 중 CCU/L, CCS 각 형식의 초도품에 대해서는 2015년도 공장시험을 실시하여 요건에 부합됨을 확인하였고, 본 논문에서는 VS1 컨버터 변압기 초도품에 대하여 Type Test로 실시한 공장시험 내용과 그 결과를 보여준다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.115-116
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• 2016

ITER 전원장치(CPS: Coil Power Supply System)는 핵융합 초전도자석에 전기를 공급하는 중요설비로서 컨버터의 고장이나 초전도코일에 이상발생 시 주요장치들을 안전하게 보호하여야 한다. 이를 위해 설계된 전원장치 보호계통(PIS: Plant Interlock System)은 Event 발생 시에 언제든지 작동하여 전원장치를 보호할 수 있도록 높은 신뢰도가 요구된다. 본 논문에서는 ITER 설비의 중앙보호계통(CIS: Central Interlock System)과 전원장치 PIS의 계통연계 및 신호흐름을 분석하고, 신뢰도 계산을 위해 RBD(Reliability Block Diagram) 방법을 사용하여 PIS 모델을 구성한다. PIS 비가용도 계산은 Reliasoft사의 BlockSim 소프트웨어 툴을 사용하여 분석하고, 계산결과가 설계기준을 만족하는지 평가한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.119-120
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• 2015

ITER 한국사업단은 AC/DC Converter 최종설계검토(FDR)를 2014년 4월에 끝내고, 제작에 관련된 준비사항 점검인 MRR (Manufacturing Readiness Review)를 2014년 10월에 수행하였다. 1차 제작공정인 CCU/L 컨버터와 관련 I&C System은 2014년 11월부터 제작에 착수하여 곧 FAT(Factory Acceptance Test)를 앞두고 있다. 이 시점에서 중요한 것은 FAT를 앞둔 제작된 기기가 ITER의 설계요건을 충분히 만족하는지에 대한 검증을 하는 것이다. 본 논문은 초전도자석 및 컨버터의 이상상태 또는 고장 시에 장치를 보호하는 중요한 Plant Interlock System(PIS)이 ITER의 설계요건을 충실히 반영하였는지 확인하기 위한 요건추적매트릭스(RTM) 기법을 소개하고, Interlock System의 중요기능인 사고 시 초전도 코일에 충전된 에너지를 급속 방전하기 위한 장치인 DLIB와의 연계기능에 적용한 예를 보이고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.324-324
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• 2010

핵융합의 고체형 증식(Helium Cooled Solid Breeder : HCSB) 블랑켓(Blanket Module)은 삼중수소 증식을 위해서 Li4SiO4, Li2TiO3, Li2O 및 Li2ZrO3 등의 페블이 고려되고 있다. 이러한 페블을 제조하기 위해서는 먼저 각각의 분말 제조가 선행되어야 한다. 한국의 Test Blanket Module(TBM)은 Li4SiO4 페블을 개발을 개발하여 사용할 예정이고 옵션으로 Li2TiO3 페블을 개발하는 것으로 되어 있다. Li4SiO4 페블을 개발하기 위해서 먼저 분말합성이 필수적이다. Li4SiO4 분말을 합성에 하기 위해서는 Lithium 금속염과 실리카 졸을 용매 및 폴리머 캐리어로서의 두 가지 기능을 하는 에틸렌글리콜에 첨가한 후 가열하여 완전히 용해시킨 후 혼합 용액을 건조시켜 겔형의 전구체를 제조한다. 이를 하소한 후 결정화시켜 Silicate 분말을 얻는데 이때의 건조, 하소 및 결정화 온도의 조건에 따른 분말의 크기 및 특성이 각각 다르다. 즉, 바인더 물질의 비율과 합성온도에 따라 특성이 약간씩 다른 분말을 얻을 수 있었다. 이렇게 얻어진 Silicate 분말은 지르코니아 볼을 이용하여 약 24 시간 동안 볼 밀링 과정을 통해 입도가 작은 미세한 Silicate 분말로 만들었다. 합성된 분말은 여러 가지 시험 및 분석을 통해서 검증되었으며, 불순물 등은 관찰되지 않았다.

• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.9 no.3
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• pp.41-45
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• 2007

This paper presents transport current non-uniformity in a joint for superconducting multistage cable-in-conduit conductor (CICC) and relaxation in the CICC. The joint is considered to have a current loop linked to an external magnetic field so that it becomes an emf voltage source. It is numerically analyzed using an electrical transmission line model. The inductive current in a resistive joint is compared to that of a non-resistive joint when the ramping field is applied vertically to the joints. Regarding the parameter values of the model. a full scale $Nb_3Sn$ CICC and a strand-to-strand (STS) joint for the toroidal field magnet of the KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) device are referenced to. It is found that the resistive joint prevents the current from rising too much and enhances decaying the current when the ramping stops. The 'flattop' current is found to be proportional to the ramp rate of the field (dB/dt). The relaxation length, which is defined as the length within which the maximum induced current falls by 1/e. is found to saturate within 0.27m.

• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.12 no.1
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• pp.32-36
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• 2010

Superconducting current leads are indispensible for reducing power loss when subjecting current into superconducting magnets. HTS(High-Tc superconducting) current leads are divided into two types; one is bulk type and the other is tape type. In this paper, conceptual design on the HTS current leads which adopts tape type for nuclear fusion magnets is carried out using magnetic field analysis and thermal analysis. When large current flows through superconducting current leads, strong self magnetic field is generated and applied to the superconducting tapes. This phenomenon leads to the critical current decrease of the superconducting tape. Therefore, we analyzed magnetic field distribution of current leads and found the proper arrangement with respect to the various HTS tapes. In addition to the magnetic field analysis, heat leak through the current leads was also calculated to know which HTS tape is superior than others in thermal aspect. Magnetical field analysis and calculation of heat leak are performed to design 2 kA class HTS current leads.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.182.1-182.1
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• 2016

전자빔의 운동에너지를 변화시켜 전자기장을 발생시키는 진공튜브 장치는 기본적으로 전자빔 발생부인 전자총을 핵심 구성부로 사용한다. 이러한 전자총을 이용하는 진공튜브로는 핵융합을 위해 플라즈마 가열용의 RF를 발생시키는 자이로트론 튜브와 방사광 가속기에서 전자를 가속시키는데 이용되는 클라이스트론 튜브 등이 있으며, 군사적으로는 레이더를 비롯하여 유도미상일에 들어가는 탐색기, 전투기에서 사용되는 송수신용 마이크로파 발생장치 등의 핵심부품인 진행파관 진공튜브 등이 있다. 이러한 응용분야에서는 기본적으로 고출력의 전자파를 필요로 하기 때문에 반도체를 이용한 장치로는 그 성능을 구현할 수 없다. 따라서 열음극을 사용하는 전자총을 기반으로 한 다양한 형태의 진공튜브 장치가 주로 이용되고 있다. 현재 고출력 마이크로파 진공튜브용 열음극 전자총은 대부분 외국에서 수입하고 있는데 그 이유는 전자총의 핵심 부품인 열음극 캐소드를 국내에서 개발하지 못하였기 때문이다. 하지만 본 연구에서는 텅스텐 기반의 함침형 열음극 캐소드를 국내에서 자체 개발하는데 성공하였다. 전통적으로 미국에서 개발해온 함침형 열음극 캐소드는 텅스텐 소결체에 기공을 학보하고 여기에 Ba을 중심으로 한 알칼리성 물질들을 일정비율로 혼합하여 함침한 것으로 일함수 2.1~2.3 eV 수준의 물성을 갖는다. 이에 따라 방출할 수 있는 전류의 양은 운용 온도 $1000^{\circ}C$ 정도에서 전류밀도로 대략 수 $A/cm^2$ 수준이다. 본 연구에서 개발한 캐소드는 S-type으로 알려진 것으로 BaO : CaO : $Al_2O_3$ = 4 : 1 : 1 비율로 함침되었다. 고진공장치에서 전류측정 결과 $1040^{\circ}C$에서 $10.6A/cm^2$의 전류밀도를 기록하였으며 이에 대하여 Richardson-Dushman equation으로 계산하였을 때, 약 1.9 eV의 일함수를 갖는 것을 알 수 있었다. 이는 현재 많은 응용분야에서 사용하고 있으며 함침형 캐소드에 Os이나 Ir 등의 물질을 코팅하여 일함수를 낮추고 전류밀도를 향상시킨 M-type 캐소드의 결과와 유사한 수준이다.