• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.939-946
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• 2023

Comprehensive Research Facility for Fusion Technology (CRAFT) is an integration of different demonstrating or testing facilities, which aim to develop the critical technology or composition system towards the fusion reactor. Due to the importance and challenge of the negative ion based neutral beam injection (NNBI), a NNBI test facility is included in the framework of CRAFT. The initial object of CRAFT NNBI test facility is to obtain a H⁰ beam power of 2 MW at the energy of 200-400 keV for the pulse duration of 100 s. Inside the negative ion accelerator of NNBI system, the interactions of the negative ions with the background gas and electrodes can generate abundant stray electrons. The stray electrons can be further accelerated and dumped on the electrodes or eject from the accelerator. The stray electrons, including the ejecting electrons, cause the unwanted particle and heat flux onto the electrodes and the inner components of beamline (especially the temperature sensitive cryopump). The suppression of the stray electrons from the CRAFT accelerator is carried out via a series of design and simulation works. The paper focuses the influence of different magnetic field configurations on the stray electrons and the character of the ejecting electrons.

• 한국진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.186-196
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• 2009

하이퍼써멀 영역의 에너지 ($1{\sim}100\;eV$), 특히, 50 eV 이하의 에너지를 갖는 높은($10^{16}$ particles/$cm^2\;s$ 이상) 플럭스의 이온빔을 직접 인출하기는 어렵지만, 이온을 중성화한 중성입자빔 경우에는 가능하다. 높은 플럭스의 하이퍼써멀 중성입자빔을 생성하고 효율적으로 수송하기 위해서는 낮은 플라즈마 운전압력(0.3 mTorr 이하)에서도 높은 이온밀도($10^{11}\;cm^{-3}$ 이상)를 유지할 수 있는 대면적 플라즈마 발생원이 요구된다. 이러한 하이퍼써멀 중성입자빔의 생성을 위해 요구되는 플라즈마 발생원을 구현하기 위해서는 자기장에 의한 전자가둠 방식이 도입되어야 하는데, 영구자석을 이용한 다양한 자기장 구조를 갖는 Electron Cyclotron Resonance (ECR) 플라즈마 발생 방식이 하나의 해결 방법이 될 수 있음을 제안하였다. 여기에는 마그네트론 구조를 갖는 자기장을 채택한 평면형 ECR 플라즈마 발생 방식과 원통형 플라즈마 용기 외벽 둘레에 영구자석 어레이를 설치하여 축방향 자기장을 형성하고 용기 중심부에 전자를 가두는 원통형 방식이 있다. 두 경우 모두 기본적으로 mirror field 구조에 의한 전자 가둠을 기반으로 하고 전자의 drift에 의해 더욱 효율적으로 전자를 플라즈마 공간에 가두는 방식을 도입하고 있어서 낮은 운전압력에서도 높은 밀도의 플라즈마를 발생시키고 유지할 수 있다.

• Communications for Statistical Applications and Methods
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• 제3권1호
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• pp.243-255
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• 1996

The number of neutron signals from a neutral particle beam(NPB) at the detector, without any errors, obeys Poisson distribution, Under two assumptions that NPB scattering distribution and aiming errors have a circular Gaussian distribution respectively, an exact probability distribution of signals becomes a Poisson-power function distribution. In this paper, we show that the error rate in simple hypothesis testing for the limiting Poisson-power function distribution is not zero. That is, the limit of ${\alpha}+{\beta}$ is zero when Poisson parameter$\kappa\rightarro\infty$, but this limit is not zero (i.e., $\rho\ell$>0)for the Poisson-power function distribution. We also give optimal decision algorithms for a specified error rate.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.95-95
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• 2012

스터퍼링 기술이 1852년 Grove에 의해서 최초 발견되어 1979년 Chapin에 의해서 planar magnetron cathode 개발로 진공코팅기술의 새로운 영역을 열게 되어 현재까지 디스플레이, 반도체, 태양전지, 광학산업 및 전자부품 등 나노 산업에 필수적으로 적용되고 있다. 스퍼터링 입자는 운동량 전달에 의한 것으로 운동량을 갖는 나노 스퍼터링 입자는 기판에 대한 박막의 부착력이 우수하고 대면적에 균일하고 재현성 있게 성막되는 특징을 갖고 있다. 마그네트론 스퍼터링 기술이 산업에 응용되면서 주로 4분야에서 많은 연구, 개발이 되어져 왔다. 첫째는 타겟의 고순도 및 고밀도화와 더불어 가격이 고가로 됨에 따라 타겟 사용효율의 향상이다. 플라즈마를 발생시키는 캐소드의 자기회로를 1차원, 2차원 및 회전운동을 통해서 사용효율을 향상시키고 있다. 둘째는 기판에 대해서 박막특성이 균일하도록 코팅하는 것이다. 디스플레이에서는 글래스 기판이 대면적으로 됨에 따라서 핸들링이 어려워져 여러 개의 캐소드 자기회로를 선형적으로 이동시켜 박막두께분포를 최적화하며 반응성 가스를 사용해서 균일한 특성의 박막을 제작하는 경우에는 가스분사관과 배기펌프계의 기하학적 위치 및 가스 유동학적 해석이 필요하다. 셋째는 스퍼터링 입자의 이온화로 의한 박막의 특성향상과 반도체 trench의 높은 aspect ratio hole을 채우는 것이다. 이온화 방법으로는 inductively coupled plasma (ICP), microwave amplified (MA), high power impulse (HIPI), hollow cathode magnetron (HCM), self-sustained sputtering 등이 사용되어져 왔으며 최근에는(neutral beam-assisted sputtering (NBAS)에 의한 박막특성향상 방법이 발표되고 있다. 넷째는 플라즈마 및 박막두께 시뮬레이션에 대해서 많은 발표가 되고 있다. 본 발표에서는 상기의 4 분야를 포함한 향후 개발방향에 대해서 소개할 예정이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.154-155
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• 2012

The promise of nano-crystalites (nc) as a technological material, for applications including display backplane, and solar cells, may ultimately depend on tailoring their behavior through doping and crystallinity. Impurities can strongly modify electronic and optical properties of bulk and nc semiconductors. Highly doped dopant also effect structural properties (both grain size, crystal fraction) of nc-Si thin film. As discussed in several literatures, P atoms or radicals have the tendency to reside on the surface of nc. The P-radical segregation on the nano-grain surfaces that called self-purification may reduce the possibility of new nucleation because of the five-coordination of P. In addition, the P doping levels of ${\sim}2{\times}10^{21}\;at/cm^3$ is the solubility limitation of P in Si; the solubility of nc thin film should be smaller. Therefore, the non-activated P tends to segregate on the grain boundaries and the surface of nc. These mechanisms could prevent new nucleation on the existing grain surface. Therefore, most researches shown that highly doped nc-thin film by using conventional PECVD deposition system tended to have low crystallinity, where the formation energy of nucleation should be higher than the nc surface in the intrinsic materials. If the deposition technology that can make highly doped and simultaneously highly crystallized nc at low temperature, it can lead processes of next generation flexible devices. Recently, we are developing a novel CVD technology with a neutral particle beam (NPB) source, named as neutral beam assisted CVD (NBaCVD), which controls the energy of incident neutral particles in the range of 1~300eV in order to enhance the atomic activation and crystalline of thin films at low temperatures. During the formation of the nc-/pm-Si thin films by the NBaCVD with various process conditions, NPB energy directly controlled by the reflector bias and effectively increased crystal fraction (~80%) by uniformly distributed nc grains with 3~10 nm size. In the case of phosphorous doped Si thin films, the doping efficiency also increased as increasing the reflector bias (i.e. increasing NPB energy). At 330V of reflector bias, activation energy of the doped nc-Si thin film reduced as low as 0.001 eV. This means dopants are fully occupied as substitutional site, even though the Si thin film has nano-sized grain structure. And activated dopant concentration is recorded as high as up to 1020 #/$cm^3$ at very low process temperature (＜ $80^{\circ}C$) process without any post annealing. Theoretical solubility for the higher dopant concentration in Si thin film for order of 1020 #/$cm^3$ can be done only high temperature process or post annealing over $650^{\circ}C$. In general, as decreasing the grain size, the dopant binding energy increases as ratio of 1 of diameter of grain and the dopant hardly be activated. The highly doped nc-Si thin film by low-temperature NBaCVD process had smaller average grain size under 10 nm (measured by GIWAXS, GISAXS and TEM analysis), but achieved very higher activation of phosphorous dopant; NB energy sufficiently transports its energy to doping and crystallization even though without supplying additional thermal energy. TEM image shows that incubation layer does not formed between nc-Si film and SiO2 under later and highly crystallized nc-Si film is constructed with uniformly distributed nano-grains in polymorphous tissues. The nucleation should be start at the first layer on the SiO2 later, but it hardly growth to be cone-shaped micro-size grains. The nc-grain evenly embedded pm-Si thin film can be formatted by competition of the nucleation and the crystal growing, which depend on the NPB energies. In the evaluation of the light soaking degradation of photoconductivity, while conventional intrinsic and n-type doped a-Si thin films appeared typical degradation of photoconductivity, all of the nc-Si thin films processed by the NBaCVD show only a few % of degradation of it. From FTIR and RAMAN spectra, the energetic hydrogen NB atoms passivate nano-grain boundaries during the NBaCVD process because of the high diffusivity and chemical potential of hydrogen atoms.

• 기술혁신연구
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• 제22권4호
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• pp.145-164
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• 2014

미래의 궁극에너지로 인식되고 있는 핵융합에너지 개발을 위해서는 DEMO라는 최종 실증 단계를 거쳐야만 한다. 특히 중국, EU, 일본 등의 주요 국가는 DEMO 건설에 대한 구체적 계획을 수립하고 이를 실행 중에 있다. 한국도 1995년부터 KSTAR 사업을 시작으로 핵융합 연구개발에 착수한 점을 감안하면, 핵융합에너지 상용화라는 최종 목표달성 뿐만 아니라, 주요 국가와 DEMO 경쟁 상황에서 주도권을 확보하기 위한 본격적 연구개발이 필요하다. 이에 본 논문에서는 DEMO 개발을 위한 핵심기술을 파악하기 위하여 준정량적 방법론을 적용, 해당 분야의 핵심기술을 도출함으로써 우선적으로 연구개발이 필요한 기술을 식별하여 향후 연구개발 추진시 기술별 우선순위를 제안하고자 한다. 이를 위한 핵융합 에너지 개발과 관련하여 핵융합의 과학적 원리, 주요국가의 DEMO 개발 동향 등을 파악한다. 다음으로 핵융합 실증로와 관련된 기술분류 체계를 검토하여 분석할 기술분류 체계를 선정한다. 선정된 기술체계에 준정량적 방법론으로 기술수준(TRL)을 파악하고 이를 보완하기 위하여 분석적 계층화 과정(AHP)을 적용한다. TRL과 AHP의 결과를 종합하여 우선적으로 확보해야 할 핵융합 실증로의 핵심기술은 실증로용 연소 플라즈마 기술, 대면재료기술, 구조재기술, 고주파 가열장치 기술, 중성입자빔 장치기술, 안전기술, 연소플라즈마 진단장치기술, 핵융합로 시뮬레이터기술 등으로 나타났다.