• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.59-63
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• 2016

The superconducting NMR magnets have used cryogen such as liquid helium for their cooling. The conduction cooling method using cryocoolers, however, makes the cryogenic cooling system for NMR magnets more compact and user-friendly than the cryogen cooling method. This paper describes the thermal and structural analysis of a cryogenic conduction cooling system for a 400 MHz HTS NMR magnet, focusing on the magnet assembly. The highly thermo-conductive cooling plates between HTS double pancake coils are used to transfer the heat generated in coils, namely Joule heating at lap splice joints, to thermal link blocks and finally the cryocooler. The conduction cooling structure of the HTS magnet assembly preliminarily designed is verified by thermal and structural analysis. The orthotropic thermal properties of the HTS coil, thermal contact resistance and radiation heat load are considered in the thermal analysis. The thermal analysis confirms the uniform temperature distribution for the present thermal design of the NMR magnet within 0.2 K. The mechanical stress and the displacement by the electromagnetic force and the thermal contraction are checked to verify structural stability. The structural analysis indicates that the mechanical stress on each component of the magnet is less than its material yield strength and the displacement is acceptable in comparison with the magnet dimension.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.353-353
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• 2014

본 연구에서는 Sputter를 이용하여 Room Temp.에서 증착된 NbOx 박막의 열처리에 따른 결정도를 분석하고, 이러한 결정도의 변화가 Metal Insulator Transition특성에 의한 Threshold switching에 어떠한 영향을 미치는 지에 대하여 연구하였다. NbOx 박막의 threshold switching 특성 분석을 위해, 1.4um의 TiN 위에 15nm의 NbOx를 증착하고 Top Electrode로 Pt를 증착하여 측정하였다. 증착된 NbOx는 Nb metal target으로 Reactive Sputter를 이용하여 Room Temp.에서 증착하였으며, 조성은 Partial Oxygen Pressure를 이용하여 조절하였다. 증착된 박막의 결정도는 TEM 및 XRD를 통하여 분석하였고 조성은 XPS를 이용하여 분석하였다. Sputter로 NbOx 증착 시 Partial Oxygen Pressure에 따른 조성을 XPS로 확인한 결과, Partial Oxygen Pressure 2%에서 NbOx의 조성을, 5%이상일 경우, Nb2O5의 조성을 가지는 것으로 확인되었다. Partial Oxygen Pressure 2%에서 증착한 NbOx 박막의 열처리에 따른 결정도를 분석한 결과, As-Dep상태에서는 amorphous상태였다가 600'C이상으로 1분간 열처리를 하였을 때 NbOx의 결정도가 증가함을 확인하였다. I-V 특성 측정 결과, 열처리 온도가 증가함에 따라 initial current가 점진적으로 증가하는 경향을 보이는데, 이는 열처리 시 amorphous상에서 poly-crystalline으로 미세구조의 변화가 일어나면서 grain boundary가 생성되며 생성된 grain boundary를 통해 leakage current가 증가하는 것으로 추측된다. 또한, 결정도가 증가함에 따라 electro-forming voltage가 감소하는 경향을 보이며 안정된 threshold switching 특성을 보이고 있다. 특히, 700'C 1분간 열처리 시에는 electro-forming 과정이 없이 threshold switching이 나타나는 현상이 관찰되었다. 이로 미루어 보아, threshold switching에서 나타나는 forming 현상은 local joule heating에 의해 박막이 결정화 되는 과정으로 추측된다. 결론적으로, 박막의 결정도가 initial current 및 Threshold switching 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 예상된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.703-712
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• 2004

A variant of the magnetoplasma jet engine (magjet) is here proposed for airbreathing flight in the hypersonic regime. As shown in Figure 1, the engine consists of two distinct ducts: the high-speed duct, in which power is added electromagnetically to the incoming air by a momentum addition device, and the fuel cell duct in which the flow stagnation temperature is reduced by extracting energy through the use of a magnetoplas-madynamic (MPD) generator. The power generated is then used to accelerate the flow exiting the fuel cells with a fraction bypassed to the high-speed duct. The analysis is performed using a quasi one-dimensional model neglecting the Hall and ion slip effects, and fix-ing the fuel cell efficiency to 0.6. Results obtained show that the specific impulse of the magjet is at least equal to and up to 3 times the one of a turbojet, ram-jet, or scramjet in their respective flight Mach number range. Should the air stagnation temperature in the fuel cell compartment not exceed 5 times the incoming air static temperature, the maximal flight Mach number possible would vary between 6.5 and 15 for a magnitude of the ratio between the Joule heating and the work interaction in the MPD generator varied between 0.25 and 0.01, respectively. Increasing the mass flow rate ratio between the high speed and fuel cell ducts from 0.2 to 20 increases the engine efficiency by as much as 3 times in the lower supersonic range, while resulting in a less than 10% increase for a flight Mach number exceeding 8.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.30.2-30.2
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• 2010

It is a mistaken impression that the midlatitude ionosphere was a very stable region with well-known morphology and physical mechanism. However, the large disturbances of midlatitude ionospheric contents in response to global thermospheric changes during geomagnetic storms are reported in recent studies using global GPS TEC map and space-born thermospheric UV images, and its importance get higher with the increasing application areas of space navigation systems and radio communication which are mostly used in the midlatitudes. Positive and negative storm phases are used to describe increase and decrease of ionospheric electron density. Negative storms result generally from the enhanced loss rate of electron density according to the neutral composition changes which are initiated by Joule heating in high-latitudes during geomagnetic storms. In contrast, positive ionospheric storms have not been well understood because of rare measurements to explain the mechanisms. The large enhancements of ground-based GPS TEC in Korea were observed on 8 and 10 November 2004. The positive ionospheric storm was continued except for dawn on 8 November, and its maximum value is ~65 TECU of ~3 times compared with the monthly mean TEC values. The other positive phase on 10 November begin to occur in day sector and lasted for more than 6 hours. The O/N2 ratios from GUVI/TIMED satellite show ~1.2 in northern hemisphere and ~0.3 in southern hemisphere of the northeast Asian sector on 8 and 10 November. We suggest the asymmetric features of O/N2 ratios in the Northeast Asian sector may play an important role in the measured GPS TEC enhancements in Korea because global thermospheric wind circulation can globally change the chemical composition during geomagnetic storms.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.865-872
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• 2019

대기압에서의 Ar 직류 글로우방전 현상을 1차원 유체모델을 통하여 시뮬레이션을 수행하였다. Ar 기체방전의 여기입자들로부터 방출되는 광원으로서 4가지(${\lambda}_{128nm}$, ${\lambda}_{727nm}$, ${\lambda}_{912nm}$ 그리고 ${\lambda}_{966nm}$) 파장의 빛을 검토하였다. 그 결과, 사인형태의 전원 전압을 인가하였을 경우, ${\lambda}_{128nm}$와 ${\lambda}_{727nm}$의 광원이 직류 전압파형을 인가하였을 때보다 거의 2배에 가까운 빛을 방출하는 것을 확인하였다. 또한, 전원전압의 스위칭 시간이 짧을수록, ${\lambda}_{128nm}$와 ${\lambda}_{727nm}$의 방출이 더 많아지는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 하전입자에 의한 줄 열과 소모 전력에 관해서도 논의하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제28권4호
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• pp.73-77
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• 2021

신체 착용 및 부착이 가능한 웨어러블 기기용 유연 전극은 외력에 대한 기계적/전기적 내구성을 확보하고 동시에, 다양한 기능성을 부여하는 방향으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 Carbon black를 전도성 필러로 적용하여 Carbon/PDMS 기반 유연 복합체를 제조하고 carbon black의 함량에 따른 복합체의 유연전극, 온도 센서 및 히터용 소재로서의 적용 가능성에 대해 고찰해 보았다. Carbon black의 함량 증가에 따른 비저항 감소를 관찰하였고, 반복인장에 따른 전기저항 변화율 실험을 통해 유연전극으로서의 적용 가능성을 확인하였다. 온도 변화에 따른 carbon/PDMS 복합체의 전기적 특성 평가를 통해 온도센서로서 적용이 가능한 정온도계수 특성을 관찰하였고, carbon black 함량에 따라 정온도계수 특성 조절이 가능함을 확인할 수 있었다. 전압 인가에 따른 Carbon/PDMS 복합체의 발열 특성 관찰을 통해 히터용 소재로서의 적용가능성 역시 확인할 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.123-128
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• 2022

본 연구는 전개형 SAR 안테나에 적용하기 위한 비폭발 분리장치를 제안하였다. Ni-Cr 와이어를 감아 제작된 분리장치를 이용하여 SAR 안테나의 벨트가 전개되지 않도록 구속한다. 분리 장치를 구속하는 Ni-Cr 와이어는 발열을 통해 절단함으로써 벨트 전개 시 충격량을 최소화한다. 분리장치의 설계를 위해 설계하중(99g)과 preload를 고려하여 AL과 Ti을 대상으로 유한요소 해석을 수행하였다. AL을 이용 시 해석결과, 최대 변형량이 0.256 mm 발생하였고, 안전마진은 +0.09로 확인되었다. 또한 궤도상 열분석을 수행하여 온도분포를 확인한 결과, 최저온 궤도와 최고온 궤도에서 -50~+2℃의 온도분포와 -10~+90℃의 온도분포를 각각 나타내어 우주환경에서도 구속분리장치가 안정적임을 입증하였다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.10-14
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• 2008

Differently from BSCCO tapes which are fabricated by powder-in-tube method, the coated conductors are made by the evaporation of YBCO on metal substrate. Due to this structural merit, although the coated conductors are generally used for large current transportation, they are expected to be favorable to the purpose of the fault current limitation as well. In this study, using YBCO coated conductor having copper stabilizer formed by plating technique(produced by Superpower Co.), we investigated the over-current characteristics of the coated conductor. The coated conductors had 85 A $I_c$ and 90 K $T_c$. The resistance of the conductor was 0.93 $m{\Omega}/cm$ at 300 K and 0.17 $m{\Omega}/cm$ at the temperature right above $T_c$. To the coated conductors, we applied the voltages of the range from 150 $V_{rms}$ to 230 $V_{rms}$ and measured the V-I curves using four probe method. From the results, we could analyze the electric behavior of the coated conductor in flux flow state. As the current exceed $I_c$, the currents were distributed into the superconductor and metal stabilizer. The amounts of the currents shared through both current paths were calculated under the assumption that the ,Joule heating was perfectly eliminated by $LN_2$ surrounding the conductor. Finally, the condition for the stable current flowing state which does not affect the conductor was established from the analysis on the over-current characteristics.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.37-43
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• 2017

본 논문에서는 고출력 전자기파 (Electromagnetic pulses, EMP) 영향에 의해 발생하는 반도체 부품의 물리적 상호작용에 대한 원리와 고장 발생 메커니즘의 연구를 위해 선행된 연구 내용을 고찰하였다. 반도체 부품에서의 전자기파 전이 과정은 3층 (공기/유전체/도체) 구조로 설명할 수 있으며, 복소반사계수에 의하여 이론적으로 흡수되는 에너지를 예상할 수 있다. 반도체 부품에 전달된 과도한 고출력 전자기파로 인한 반도체 부품의 주요 고장 원인은 전자기파 커플링에 의한 부품 소재의 줄 열에너지의 발생이다. 전기장에 의한 유전가열과 자기장에 의한 맴돌이손실에 의해 반도체 칩의 P-N 접합 파괴, 회로패턴의 burn-out과 리드 프레임과 칩을 연결하는 와이어의 손상 등이 발생한다. 즉, 반도체 부품에 전달된 전자기파는 반도체 내부 물질과 상호작용을 하며, 쌍극자분극과 이온 전도도 현상이 동시에 발생하여, 칩 내부의 P-N 접합 부분에 과도한 역전압이 형성되어 P-N 접합 파괴를 유발한다. 향후 고 신뢰성을 요구하는 전기전자시스템에 대한 EMP 내성을 향상하기 위한 반도체 부품 수준의 연구가 필요하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.134-134
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• 2015

최근 액체 플라즈마에 대한 주된 이슈는 방전에 의해 발생하는 히드록실라디칼(OH-)과 버블이다. 액체 플라즈마를 이용한 다양한 응용분야에서는 히드록실라디칼에 주목하고 있다. 액체 플라즈마는 그래핀 파생물의 용액 친화도 향상을 위해 이용될 수 있다. 흑연이 포함된 과산화수소(H2O2) 용액에서 전기적인 방전으로 만들어진 히드록실라디칼로 그래핀 파생물의 용액 친화도를 향상시킨다. 이는 잠재적인 프린팅(printing) 기술 발전에 기대된다. 그리고 이 라디칼은 폐수에서 발암성의 트라이클로로아세트산(CCl3COOH)을 탈 염소하고 분해하는 역할을 하여 액체 플라즈마가 새로운 수처리 기술로 부상되고 있다. 또한 인체에서는 살균 작용을 하는 것 뿐만 아니라 단백질 고리를 끊는 역할을 하여 전립선 수술과 같은 인체수술에 적용될 수 있다. 최근 액체 플라즈마를 이용한 돼지 각막 임상수술에서 레이저와 필적할 정도로 매우 정밀하게 수술된 연구결과가 발표되어 인체 각막수술 적용에 기대된다. 이처럼 액체 플라즈마를 이용한 대부분의 응용분야에서 히드록실라디칼의 역할이 중요하다. 액체 플라즈마의 또 다른 이슈인 버블은 2가지의 역할을 한다. 첫 번째로 방전소스의 역할이다. 액체 속에 담긴 얇은 전극에 전압을 인가하면 전극 주변에서 강한 전기장의 발생으로 줄열(joule heating)에 의해 버블이 생성된다. 전극에서 버블이 생성되었을 때, 서로 다른 유전율을 가진 두 물질로 나누어진다. (버블 안은 공기로 상대 유전율 ${\varepsilon}r{\fallingdotseq}=1$, 용액은 ${\varepsilon}r{\fallingdotseq}=80$이다.) 시스템에 인가된 전압이 항복 전압(breakdown voltage)을 넘어서면 유전율이 상대적으로 낮은 버블내부에 강한 전기장이 걸리게 되어 방전이 일어난다. 만약 버블이 존재하지 않는다면 방전을 위해서 매우 높은 전압이 필요하다. 따라서 버블은 플라즈마 방전의 소스역할을 한다. 두번째로 버블은 전극의 부식을 방지하는 역할을 한다. 전극 부식은 주로 전기분해로 인한 산화반응에 의해 발생하는데 버블을 전극에 오래 머무르게 하면 부식을 방지할 수 있다. 이처럼 액체 플라즈마 시스템에서 버블의 역할들은 상당히 중요하다. 일반적으로 버블은 시스템에 인가하는 전원, 전극 극성 그리고 전압크기에 따라 거동이 달라진다. 시스템에 AC파워를 인가하면 버블은 주파수가 높을수록 전극에서 떨어지는 속도가 빨라지는 특성을 보인다. 핀 전극 극성이 음극일 때는 양극일 때보다 버블이 더 잘 생성된다. 또한 인가전압크기에 따라 거동이 달라지며 시스템에 같은 전압을 인가하여도 크기가 항상 같지 않고, 거동도 일관성을 보이지 않은 랜덤적인 모습을 보인다. 본 연구에서는 이 랜덤적인 버블의 거동을 정리하고 응용분야에서 중요하게 여기는 히드록실라디칼 생성에 대해 공부하기 위해 염류 용액(saline solution)에 핀(pin)-면(plane) 전극 구조를 설치하여 10Hz 주파수(1% duty cycle)를 가진 0-600V 구형펄스로 실험하였다. 실험을 통한 결과로서 랜덤적인 버블의 거동을 전극에서 버블이 떨어지는 속도와 플라즈마 특성에 따라 슈팅모드(shooting mode)와 유지모드(keeping mode) 2가지 모드로 분류하였다. 슈팅모드에서는 버블이 핀 전극에서 성장하지 못하고 빠른 속도로 떨어지는 모드로 플라즈마 방전이 잘 이루어지지 않는다. 반면 유지모드에서는 버블이 핀 전극에서 떨어지지 않고 지속적으로 성장한다. 이 모드에서는 펄스 시간 동안 하나의 버블로 연속적인 방전이 가능하다. 방전이 일어날 때 발생하는 히드록실라디칼의 생성은 버블 내부의 쉬스와 관련이 있다. 이 라디칼을 만들기 위해서는 높은 에너지가 요구되기 때문에 버블 내부의 쉬스(sheath)에서 만들어진다. 펄스 동안 쉬스는 주로 핀 전극 주변에서 유지되며 히드록실라디칼은 이곳에서 주로 만들어진다. 따라서 버블과 함께 쉬스도 성장하는 버블유지모드에서 슈팅모드보다 히드록실라디칼이 더 많이 생성된다.