• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.171-171
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• 2011

헬륨냉동계통은 연구용 원자로인 하나로에서 냉중성자를 생산할 수 있도록 설치된 수조내기기 내의 감속재인 수소가 정상적으로 열 사이펀을 유지하기 위한 주요 계통이다. 헬륨냉동계통은 헬륨가스를 압축하는 헬륨 압축부분과 헬륨가스를 팽창시켜 저온을 생성시키는 헬륨 팽창부분으로 나누어진다. 헬륨 압축부분은 두 개의 스크류가 맞물려 회전하면서 약 1.05 bar(a)의 헬륨가스를 최대 13 bar(a)까지 압축시키는 압축기가 있으며, 헬륨 팽창부분인 냉동박스의 팽창 터빈은 self-acting gas bearing에 의해 구동되며, 저온모드 운전 시작시 헬륨 압축부분에서 일부의 가스는 팽창 터빈 축(shaft)으로 유입되어 회전속도가 서서히 증가하면서 고속으로 회전하여 극저온의 헬륨가스(14~18 K)를 생성하는 주요 기기이다. 헬륨을 팽창하는 부분인 냉동박스 내로 헬륨 압축가스를 유입하기 전에 압축된 헬륨가스 내 불순물의 순도를 분석하여 냉동박스의 주요 부품인 팽창터빈의 운전에 영향을 미치지 않는 것이 가장 중요하다. 따라서 헬륨 저압측에 헬륨가스 내 불순물 즉, 수소($H_2$), 수분($H_2O$), 질소($N_2$), 탄화수소류(CxHy) 및 오일(Oilaerosol) 등의 함량을 분석하기위해 가스 분석기가 설치되어 있으며, 냉동박스 내로 유입되기 전에 헬륨압축에서 순환되는 가스 내 불순물인 수분, 질소, 탄화수소류 및 오일은 10 vpm 이하이어야 하며, 수소 함량은 0.1 % 이내이어야 한다. 헬륨 압축부분에서 순환되는 가스의 불순물이 요구 조건에 만족하도록 헬륨 고압측과 헬륨 저압측에 cryogenic adsorber를 설치하여 가스 내 불순물을 제거하는 가스순도제어 작업을 수행해야 한다. cryogenic adsorber를 사용하기 위해서는 장치 내의 불순 가스를 공정진공도(1.33 X $10^{-3}$ mbar) 이하로 진공배기하는 작업이 매우 중요하다. 이는 계통의 헬륨가스가 오염되지 않도록 하는 것으로 cryogenic adsorber 내에는 액체질소를 충전하여 액체질소 온도에 노출된 활성탄층을 헬륨가스가 흐르면서 수분, 질소, 탄화수소류 및 오일 등이 제거된다. 이 논문에서는 헬륨냉동계통의 가스 순도 제어 작업을 통해 헬륨가스의 순도가 요구조건 이하로 만족하며, 팽창 터빈의 운전에 영향을 미치지 않음을 기술하고자 한다.

• 정보처리학회논문지B
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• 제18B권6호
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• pp.397-404
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• 2011

본 논문에서는 헬륨가스 흡입에 따른 조음기관의 특성이 변화되는 것을 측정하기 위해 음성분석학적 요소의 적용을 통한 실험을 수행하였다. 헬륨가스는 기존에 잠수부가 사용하던 질소가스가 인체에 치명적인 공기 색전증을 유발하게 되면서 이를 극복하기 위한 대체 호흡용 가스로 사용되고 있다. 그러나, 헬륨가스는 명료도가 낮은 squeaky voice를 유발하기 때문에 잠수부들의 비정상적인 음성에 대한 해석에 어려움이 많다. 따라서, 헬륨가스가 음성기관에 미치는 영향을 음성분석학적 특성 변화로 측정하기 위해 헬륨가스 흡입 전과 후의 음성을 기반으로 피치 및 스펙트로그램 측정, 분석에 대한 실험을 수행하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.1082-1085
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• 2011

기존에 잠수부가 사용하던 질소가스가 인체에 치명적인 공기 색전증을 유발하게 되면서 헬륨 산소혼합가스는 이를 극복하기 위한 대체 호흡용 가스로 사용되고 있다. 특히, 헬륨가스는 명료도가 낮은 squeaky voice를 유발하기 때문에 잠수부들의 비정상적인 음성에 대한 해석에 어려움이 많다. 또한, 헬륨가스는 일상생활에서 자주 접하는 것이며 다양한 TV프로에서도 헬륨가스를 마신 후 변하는 목소리를 통해 웃음을 전달하고 있다. 따라서 본 논문에서는 헬륨가스가 조음기관에 미치는 영향을 음성분석학적 요소의 적용을 통해 측정하는 연구를 수행하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2004년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.49-51
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• 2004

레이저 아크 하이브리드 용접에서 보호가스로 헬륨을 사용하였을 때 레이저에 의해 발생하는 금속 증기가 아크 플라즈마의 거동에 미치는 영향에 관하여 시뮬레이션 하였다. 해석에 필요한 기본적인 물성치들은 헬륨과 금속 증기의 부분압에 따라 비율로서 결정하였고 아르곤을 사용하였을 때와 비교하여 헬륨 플라즈마의 특성을 파악하였다. 또한 보호가스의 종류에 따라 레이저 빔의 흡수율을 계산하여 고옥의 플라즈마가 발생할 때 헬륨 보호가스가 적당함을 보였다.

• 항공우주기술
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• 제3권1호
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• pp.205-212
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• 2004

본 연구에서는 액체로켓의 극저온 추진제 공급부에서 요구되는 추진제의 공급 온도를 맞추기 위한 헬륨 가스 분사 냉각에 대한 수류 실험을 수행하여, 헬륨가스 분사에 의한 온도 저감에 대한 실험적 연구를 통한 온도 저감 특성을 고찰하였다. 수류 실험에 사용된 극저온 액체는 액체 질소를 사용하였으며, 냉각을 위한 가스로는 헬륨가스를 사용하였다. 헬륨 분사에 의한 액체 질소 과냉각 현상을 확인할 수 있었으며, v/vL≒0.8min-¹ 조건에서 대략 4분 이내에 최대로 과냉각(subcooling)됨을 알 수 있었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 추계학술발표회논문집(2)
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• pp.945-950
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• 1995

핵융합의 원료로 고려되고 있는 삼중수소는 $^{6}$Li(n,$\alpha$)T의 반응을 이용하여 얻을 수 있는데 이때 이 반응의 정보를 보다 많이 알기 위해서는 삼중수소의 분리는 물론 헬륨의 분리도 필요하다. 이를 위해서 MnC1$_2$로 코팅된 알루미나 컬럼을 이용한 방사선 가스크로마토 그래피의 방법을 이용하였다. 기존의 알루미나 컬럼으로는 수소 동위원소들의 분리가 가능하였는데 헬륨동위원소의 경우 컬럼내에서 같은 체류시간 때문에 분리가 어렵다 이를 위해서 두개의 다른 캐리어 가스를 사용함으로서 이를 분리하였다. 본 연구는 두개의 다른 캐리어 가스를 사용하여 수소 동위원소의 분리는 물론 헬륨 동위원소를 분리하였다. 헬륨동위원소의 분리중 두 원소가 서로 Azeotrophy의 성질을 갖는다는 것을 발견하였으며 따라서 헬륨 동위원소의 분리를 위해서는 반드시 서로 다른 두개의 캐리어 가스를 사용해야만 가능하다는 것을 밝혔다

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.12-14
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• 2005

Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition(ICP-CVD)를 이용하여 공정온도 $150^{\circ}C$에서 Nanocrystalline silicon (nc-Si) 박막을 증착하였다. 실험에서 헬륨(He)가스, 수소($H_2$)가스 그리고 헬륨(He)과 수소($H_2$)의 혼합가스로 희석한 사일렌($SiH_4$)을 반응가스로 이용하였다. 이 혼합가스는 3sccm의 사일렌($SiH_4$)에 헬륨(He)과 수소($H_2$)의 주입율을 20sccm에서부터 60sccm까지 변화시켜 조건을 달리하여 사용했다. 증착한 Nc-Si 박막을 X-ray diffraction (XRD)으로 분석하여 각각의 조건에 대한 Nc-Si 박막의 속성을 연구하였다. 헬륨(He) 또는 수소($H_2$) 혼합가스의 주입율이 커지면서 <111>과 <222>의 최고점(peak)이 더 높아졌으며 결정화 되지 않고 비결정질로 남아 있는 성장층(incubation layer)이 얇아졌다. 이 결과는 nc-Si를 증착할 때 사용한 수소($H_2$) 플라즈마와 헬륨(He) 플라즈마의 효과로 설명할 수 있다. 실험을 통해 ICP-CVD로 증착한 nc-Si 박막을 박막 전계효과트랜지스터 (TFT)에서 우수한 특성의 전자수송층(active layer)으로 사용할 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.517-517
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• 2012

높은 전력 효율과 간단한 매칭 네트워크의 구조 등 많은 장점을 갖고 있는 직경 560 mm 페라이트 챔버가 대면적 웨이퍼에 대응하기 위해 개발 되었다. 플라즈마 소스원이 챔버 외곽에 위치해 있는 구조적 특성으로 인하여 아르곤 가스 방전 시 플라즈마 밀도 분포는 챔버 중앙부가 낮게 나타나는 볼록한 모양으로 형성 되는데 헬륨 가스를 적절히 혼합할 시에 밀도 분포가 변화가 관찰된다. 헬륨 가스 혼합 비에 따라 플라즈마 밀도 분포는 균일도가 매우 높아 질 수 있으며 60% 이상의 혼합비에서는 중앙 부분의 밀도가 최대치로 역전되는 오목한 밀도 분포가 나타나기도 한다. 이는 헬륨 가스의 대표적인 특징인 가벼운 질량과 높은 이온화 에너지 등에 기인하는데 이러한 특징을 갖는 헬륨 가스를 주입하게 되면 전자의 energy relaxation length가 늘어나게 되며 ambipolar diffusion 계수가 증가하게 된다. 랑뮈어 프로브를 이용하여 측정된 플라즈마 밀도 분포 변화는 앞서 계산 된 energy relaxation length 및 ambipolar diffusion 계수들의 변화로 설명된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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• pp.141-144
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• 2003

본 연구에서는 액체로켓의 극저온 추진제 공급부에서 요구되는 추진제의 공급 온도를 맞추기 위한 헬륨 가스 분사 냉각에 대한 수류 실험을 수행하여, 헬륨가스 분사에 의한 온도 저감에 대한 실험적 연구를 통한 온도 저감 특성을 고찰하였다. 수류 실험에 사용된 극저온 액체는 액체 질소를 사용하였으며, 냉각을 위한 가스로는 헬륨가스를 사용하였다. 헬륨 분사에 의한 액체 질소 과냉각 현상을 확인할 수 있었으며, v/v$_{L}$≒0.8$min^{-1}$ 조건에서 대략 4분 이내에 최대로 과냉각 (subcooling) 됨을 알 수 있었다.다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.66-73
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• 2005

액체로켓 추진시스템에서 가압시스템은 발사체 추진제 탱크의 얼리지 공간에 제어된 가스를 공급하는 것이다. 가압시스템에서 고온 가스 열교환기를 적용하는 데는 가압제의 비체적을 증가시켜 전체 발사체 시스템의 중량을 감소시키는 장점이 있다. 가압시스템 성능에 있어서 주목할 만한 개선점은 극저온 시스템에서 얻어질 수 있다. 이러한 경우 가스 공급은 극저온 탱크 내부에 저장되어 진다. 본 연구에서는 극저온 추진제를 모의(模擬)하기 위하여 액체 질소를 사용하였다. 극저온 가압제의 온도 특성은 가압시스템에서 구성 단품을 개발하는데 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 SINDA/FLUINT를 이용한 이론적 해석과 PTF에서 수행된 실험 결과에 대하여 비교 분석이 수행되었다.