• 제목/요약/키워드: 회전가열

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백색 LED증착용 MOCVD장치에서 유도가열을 이용한 기판의 온도 균일도 향상에 관한 연구

  • 홍광기;양원균;전영생;주정훈
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.463-463
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    • 2010
  • 고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 Epi wafer공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 제거를 위하여 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만들고 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 코일에 교류전류를 흘려주면 이 코일 안 또는 근처에 있는 도전체에 와전류가 유도되어 가열되는 유도가열 방식은 가열 효율이 높아 경제적이고, 온도에 대한 신속한 응답성으로 인하여 열 손실을 줄일 수 있으며, 출력 온도 제어의 용이성 및 배출 가스 등의 오염 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 유도가열방식의 induction heater를 이용하여 회전에 의한 기판의 온도 균일도 측정을 하였다. 기초 실험으로 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가하였다. 그 결과 gap이 3 mm일 때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$ 에서 불균일도 6.5 %를 얻었으며 이를 바탕으로 induction heater와 graphite susceptor의 간격이 3 mm일 때, 회전에 의한 온도 균일도를 측정을 하였다. 가열원은 induction heater (viewtong, VT-180C2)를 사용하였고, 가열된 graphite 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라(Fluke, Ti-10)을 이용하여 온도를 측정하였다. 기판을 회전하면서 표면 온도의 평균과 표준 편차를 측정한 결과 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$ 에서 가장 좋은 5.5 %의 불균일도를 확인할 수 있었고, 이를 상용화 전산 유체 역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 분석 하였다.

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동부 앙금 호화액의 흐름 성질 (Flow Properties of Gelatinized Cowpea Flour Dispersion)

  • 이애랑;김성곤;이신영
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.181-185
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    • 1993
  • 동부앙금(6~9%)을 연속가열법과 순간가열법으로 각 온도(80, 85, 90, 95$^{\circ}C$)에 도달시키고 20분간 유지시킨 다음 호화액의 흐름성질을 회전점도계를 이용하여 회전속도 6~180rpm, 측정온도 6$0^{\circ}C$의 조건에서 분석하였다. 호화액은 항복응력을 가진 의가소성 유체의 성질을 보였고 각 전단속도에서의 전단응력값은 순간 가열호화액이 연속가열호화액 보다 컸다. 순간 가열호화액은 농도와 가열온도에 관계없이 연속 가열호화액보다 항복응력과 점조도 지수값이 컸고 흐름지수 값은 작았다. 점조도 지수의 대수값은 농도와 가열온도와 정의 상관관계 (p<0.05)를 보였다. 동일한 농도에서 순간 가열호화액은 연속 가열호화액보다 가열온도에 따른 점조도 지수의 대수값의 증가 속도가 컸다.

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선상가열시 강의 상변태를 고려한 개선된 고유변형도 기반의 등가하중법 (Developed Inherent Strain Method Considering Phase Transformation of Mild Steel in Line Heating)

  • 하윤석;장창두
    • 대한조선학회논문집
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    • 제41권6호
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    • pp.65-74
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    • 2004
  • The inherent strain method is known to be very efficient in predicting the deformation of steel plate by line heating. However, in the actual line heating process in shipyard, the rapid quenching changes the phase of steel. In this study, In order to consider additional effects under phase transformation, inherent strain regions were assumed to expand. Also, when calculating inherent strain, material properties of steel in heating and cooling are applied differently considering phase transformation. In this process, a new method which can reflect thermal volume expansion of martensite is suggested.8y the suggested method, it was possible to predict the plate deformations by line heating more precisely.

백색 LED증착용 MOCVD 유도가열 장치에서 가스 inlet위치에 따른 기판의 온도 균일도 측정

  • 홍광기;양원균;주정훈
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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    • pp.115-115
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    • 2010
  • 고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 에피웨이퍼공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 문제로 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만든다. 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현 할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 본 연구에서는 유도가열방식의 유도가열히터를 이용하여 기판과 히터의 간격에 차이에 따른 기판 균일도 측정했고, 회전에 의한 기판의 온도분포와 자기장분포의 실험적 결과를 상용화 유체역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 했다. 또한 가스의 inlet위치에 따른 기판의 온도 균일도를 측정하였다. 본 연구에서 사용된 가열원은 유도가열히터 (Viewtong, VT-180C2)를 사용했고, 가열된 흑연판 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라 (Fluke, Ti-10)를 이용하여 온도를 측정했다. 와전류에 의한 흑연판의 가열 현상을 누출 전계의 분포로 확인하기 위하여 Tektronix사의 A6302 probe와 TM502A amplifier를 사용했다. 흑연판 위에 1 cm2 간격으로 211곳에서 유도 전류를 측정했다. 유도전류는 벡터양이므로 $E{\theta}$를 측정했으며, 이때의 측정 방향은 흑연판의 원주방향이다. 또한 자기장에 의한 유도전류의 분포를 확인하기 위하여 KANETEC사의 TM-501을 이용하여 흑연판 중심으로부터 10 mm 간격으로 자기장을 측정 했다. 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가한 결과 gap이 3 mm일때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$에서 불균일도 6.5%를 얻었으며, 회전에 의한 온도 균일도 측정 결과는 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$에서 5.5%의 불균일도를 확인했다. 또한 CFD-ACE+를 이용한 모델링 결과 자기장의 분포는 중심이 높은 분포를 나타냄을 확인했고, 기판의 온도분포는 중심으로부터 55 mm되는 곳에서 300 W/m3로 가장 높은 분포를 나타냈다. 가스 inlet 위치를 흑연판 중심으로 수직, 수평 방향으로 흘려주었을 때의 불균일도는 각각 10.5%, 8.0%로 수평 방향으로 가스를 흘려주었을 때 2.5% 온도 균일도 향상을 확인했다.

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굴삭기용 호스 니플의 마찰용접과 음향방출기법의 적용 (Application of Acoustic Emission Technique and Friction Welding for Excavator Hose Nipple)

  • 공유식;이진경
    • 비파괴검사학회지
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    • 제33권5호
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    • pp.436-442
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    • 2013
  • 마찰용접은 축 대칭 단면금속을 용접하는 매우 유용한 결합 과정이다. 본 논문에서는 굴삭기용 호스 니플의 관대관 마찰용접을 시행하여 수송산업 등에 적용 가능성을 제안하고 마찰용접 변수의 기계적 특성을 분석하여 최적화 조건을 결정하고자 하였다. 회전속도, 마찰가열압력 및 가열시간 등 주요 변수를 선정하고 각 매개변수의 세 가지 수준에서 실험을 수행하였다. 한편, 최적의 마찰용접조건을 비파괴적으로 도출하기 위하여 음향방출기법이 적용되었으며 카운터, 이벤트 및 파형과 주파수 스팩트럼 등의 AE 파라미터들을 이용하여 마찰용접시 발생하는 신호를 분석하고자 하였다. 인장시험 결과 최적의 용접 변수는 회전속도 1300 rpm, 마찰가열압력 15 MPa, 마찰가열시간 10초로 나타났으며, 이벤트는 마찰용접된 시험편의 인장강도를 추정하는데 유용한 파라미터가 되었다.

자기장이 가하여진 초크랄스키 실리콘 단결정 성장에서 질량전달에 미치는 성장결정과 도가니의 회전효과 (Effect of crystal and crucible rotations on the mass transfer in magnetohydrodynamic Czochralski crystal growth of silicon)

  • 김창녕
    • 한국결정성장학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.536-547
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    • 1997
  • 축방향으로 균일한 자장이 가하여진 Czochralski 도가니에서 도가니와 성장결정이 다양한 각속도로 회전하는 경우에 대하여 유동장, 온도장 및 산소의 농도장이 수치적으로 연구되었다. 도가니 벽의 가열에 의한 부력의 효과와 자유표면에서 온도차이에 의한 열모세관효과로 인한 용융물질의 유동은 도가니와. 성장결정의 회전에 따른 원심력에 의하여 차등적으로 억제될 수 있다. 이 원심력에 가장 큰 영향을 주는 인자는 도가니의 회전속도이며 이것이 초크랄스키 결정성장과정에서 속도장, 온도장, 농도장에 큰 영향을 주고 있다. 도가니의 회전속도가 작을 때에는 성장결정의 회전이 원심력을 효과적으로 발생시킨다.

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가열 및 알칼리 호화에 의한 쌀 전분의 리올로지 특성 (Rheological Properties of Rice Starches Gelatinized with Thermal or Alkali Solutions)

  • 박양균;김성곤;이신영;김관
    • 한국식품과학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.57-61
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    • 1991
  • 동진벼(일반계)와 삼강벼(다수계) 전분의 특성을 이해하기 위하여 가열 및 알칼리 호화액에 대한 리올로지 특성을 회전점도계로 비교 검토하였다. 가열 호화액의 리올로지 특성값은 품종간의 차이가 크지 않았으며, 활성화 에너지는 동진벼 전분이 6.73 및 삼강벼 전분이 6.35 Kcal/mol 이었다. 알칼리 호화액의 리올로지 특성값은 뚜렸한 차이를 나타내었으며, 삼강벼 전분의 항복응력 및 점조도지수 값이 동진벼 전분보다 컸다. 가열 호화액은 알칼리 호화액보다 의가소성, 항복응력 및 점조도지수 값이 큰 결과를 보였다.

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가열탱크 내부 스크류 회전속도에 따른 전기보일러의 열성능에 관한 연구 (Study on Thermal Performance of the Electric Boiler according to Screw Rotation Speed in Heating Tank)

  • 금종수;김동규;박종일
    • 한국지열·수열에너지학회논문집
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    • 제11권3호
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    • pp.13-19
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    • 2015
  • This study was aimed at the heating tank with a screw-rotation device for improving the thermal efficiency of electric boiler. In the proposed system, analysis items were the heater rod surface temperature variation, reaching time for set temperature and thermal efficiency. The following conclusions are obtained from this experimental study. (1) When screw speed increases, the time reaching for set temperature tended to be shorter. (2) When the rotation speed becomes 300 rpm, the surface temperature difference between the right and left heater rod decreases by 49%, from $19.7^{\circ}C$ to $9.7^{\circ}C$ in average. (3) When the rotation speed is over 250 rpm, proposed heating tank structure appeared to be effective in terms of thermal efficiency. Thermal efficiency with the rotation speed 300 rpm is improved by 3.8% compared to the case of rotation speed 0 rpm.

회전하는 환형용기내의 옆면 가열에 의한 이중확산대류에 관한 수치해석 (Numerical study of double diffusive convection due to lateral heating in a rotating annulus)

  • 강신형;이교승;이진호
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제21권11호
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    • pp.1422-1436
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    • 1997
  • Numerical investigations were conducted to study the convective phenomena of an initially stably stratified salt water solution with lateral heating in a uniformly rotating annulus. The method of investigation is the finite difference analysis of the basic conservation equation for an axisymmetric, unsteady, double-diffusive convection and calculation is made for R $a_{\eta}$=2*10$^{5}$ and Ta=10$^{7}$ ~ 2.5*10$^{8}$ . Formation of layered flow structure, merging process of layers, the corresponding temperature and concentration distributions, Nu variation with time are examined. Numerical results show that in each layer, the temperature profile looks 'S'-shaped and the concentration profile is uniform due to the convective mixing. At the interface between adjacent layers, the temperature changes smoothly but the concentration changes rapidly. As the effect of the rotation increases, the generation of rolls at hot wall, the formation and merging of layers are delayed. The average Nu shows the trend of conduction heat transferees the effect of the rotation increases.n increases.