• 한국광학회지
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• 제32권4호
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• pp.147-152
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• 2021

본 논문에서는 최고 출력 3.0 kW 발진 단일 모드 이터븀(ytterbium, Yb) 첨가 광섬유 레이저에 대해 보고한다. 고출력 광섬유 레이저의 출력을 제한하는 주된 요소인 유도 라만 산란 문턱 값과 광섬유 내 온도 분포를 계산하고 이를 바탕으로 양방향 펌핑 구조의 단일 공진기 Yb 광섬유 레이저 시스템을 제작하였다. 그 결과 4.1 kW의 펌프 출력에서 최고 출력 3.0 kW의 레이저 빔을 얻을 수 있었고, 그때의 기울기 효율은 81.5%로 계산되었다. 최고 출력에서 측정된 출력 빔의 빔질(M²)은 1.26으로 단일 공간 모드 빔 출력 특성을 가지고 있음을 확인하였고, 유도 라만 산란 및 횡모드 불안정 현상은 관측되지 않았다. 본 연구에서 얻은 광섬유 레이저 출력 결과는 지금까지 국내에서 보고된 다이오드 레이저로 펌핑한 광섬유 레이저 출력 중 가장 높은 출력이며, 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법에 대해 논의하고자 한다.

• 한국광학회지
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• 제32권5호
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• pp.209-214
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• 2021

본 논문에서는 단파장 영역인 1018 nm에서 최고 출력 626 W를 가진 고출력 이터븀(ytterbium, Yb) 첨가 광섬유 레이저에 대해 보고한다. Yb 광섬유 레이저에서 이득률이 낮은 단파장 영역인 1018 nm에서 레이저를 발진시키기 위한 조건을 이론적으로 조사해보고, 광섬유 끝 단단면 조건에 따른 되먹임 신호를 측정하여 안정적인 레이저 발진 조건에 대하여 연구하였다. 그 결과를 바탕으로 제작한 단일 공진기 구조의 Yb 광섬유 레이저 시스템으로부터 729 W의 펌프 출력에서 최고 출력 626 W의 1018 nm 파장 레이저 출력을 안정적으로 얻을 수 있었으며 그때 기울기 효율은 86.6%로 측정되었다. 본 연구에서 얻은 1018 nm 파장의 Yb 광섬유 레이저 결과는 지금까지 국내에서 보고된 1030 nm 이하 단파장에서 발진된 Yb 광섬유 레이저 출력 중 가장 높은 출력이며, 세계적으로도 상용 Yb 광섬유와 광부품을 사용한 결과 중 가장 높은 출력에 해당된다. 그리고 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법에 대해 논의하고자 한다.

• Composites Research
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• 제36권1호
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• pp.48-52
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• 2023

섬유 강화 복합재료는 방향성을 가지고 있기 때문에 적층 순서에 따라서 구조물의 기계적인 특성은 매우 달라질 수 있다. 따라서, 상황과 용도에 따른 복합재료 구조물의 적층 설계는 필수적이다. 그러나 제작된 복합재료 구조물의 적층 각도는 제작 환경이나 구조물 형상에 따라 설계 값과 편차를 가지는 경우가 많으며, 이는 구조적 성능에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서 구조물의 신뢰성 확보를 위해서는 적층 설계 뿐만 아니라 제작된 복합재료의 적층각에 대한 분석 또한 매우 중요하다. 본 연구에서는 합성곱 신경망(Convolutional neural network; CNN) 기반의 딥러닝(Deep learning)을 이용하여 섬유 강화 복합재료의 실제 단면 이미지로부터 적층 각도를 예측하였다. 여러 적층 각도를 가지는 탄소 섬유 강화 복합재료 시편을 제작하고, 광학 현미경을 이용하여 Micro-scale로 실제 단면을 촬영하였다. 다양한 적층 각도에 따른 복합재료 시편의 단면 이미지 데이터를 이용하여 합성곱 신경망 기반의 딥러닝 모델에 대하여 학습을 수행하였다. 그 결과 높은 정확도로 실제 섬유 강화 복합재료 단면 이미지로부터 적층 각도를 예측할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제31권3호
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• pp.142-147
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• 2020

본 연구에서는 Yb 광섬유 레이저 MOPA (master oscillator power amplifier) 시스템을 구축하여 고출력, 고효율의 근적외선 레이저 빔을 발진시키고, 이를 주기분극반전 준위상정합 비선형 광학 소자인 MgO:PPSLT에 단일 통과시키는 방식을 통하여 고출력 고효율 연속발진 녹색 레이저 빔을 생성하는 방법을 보고한다. 자발 펄싱을 억제할 수 있는 패브리-패롯 피드백 공진기 구조를 사용한 광섬유 레이저 주공진기를 사용하여 선폭이 좁고 선형 편광된 1064 nm 레이저 씨앗 빔을 안정적으로 생성할 수 있었으며, 이를 Yb 광섬유 증폭단에서 고출력으로 증폭시켰다. 증폭된 레이저 빔을 MgO:PPSLT에 통과시켜 고출력 고효율의 이차조화파를 얻을 수 있었는데, 이때 얻은 532 nm 레이저의 최고 출력은 기본 입사광의 출력이 25.0 W일 때 11.1 W였으며, 변환 효율은 44.4%를 얻었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.1312-1316
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• 2007

Strip casted and rolled magnesium sheet is become exiting material for car manufacturer, due to its better formability and specific strength compare with conventional extruded sheet. TWB technology was attractive for car body designer, because it saves the weight of the car without strength loss. In this study, the laser welding performance of magnesium sheet was investigated for Mg TWB panel manufacturing. The material was strip casted and rolled magnesium alloy sheet contains 3 wt% Al and 1 wt% Zn (AZ31). Lamp pumped Nd:YAG laser of 2kW was used and its laser light was delivered by optical fiber of 0.6mm core diameter to material surface with focusing optics of 200mm focal length for TWB welding. The microstructure of weld bead was investigated to check internal defects such as inclusion, porosity and cracks. Also mechanical properties and formability were evaluated for press forming of car body. For the results, there was no crack but inclusion or porosity on weld at some conditions.The tensile strength of weld was over 95% of base metal. Inner and outer panel of engine hood were press formed and assembled at elevated temperature.

• 한국염색가공학회지
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• 제29권3호
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• pp.139-147
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• 2017

In this study, interesting area of development is retro-reflective thin film and then slitting to form retro-reflective material to be conbined with other fibers to form having retro-reflective characteristics, which slitting yarn can then be to provide fabrics. Glass beads are microscopic spherical size with diameters ranging from several microns to several millimeters. Applying the effects of optical property, glass beads are consumed for road safety used to make traffic signs, safety clothing and others. Glass beads retro-reflective films can be turned into slit yarns through slitting yarn process. The slit yarns can be combined into textiles using diverse methods such as weaving to provide a fabric having retro-reflective characteristics. Lightness and Luminance was increased with decreasing of interval of slit yarn in the fabric. Also, the hue is shifted greenish and bluish with interval of slit yarn.

• Design & Manufacturing
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• 제16권3호
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• pp.39-43
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• 2022

In this study, we designed an vibration cutting tool that can achieve improvements such as low cutting force, interrupted chip evacuation and better surface quality of cutting performance to obtain high-quality surface roughness and improvement of tool wear, which is an issue in the machining of high-hardness mold steel. Among the resonance frequency modes of the vibration cutting tool, the bending mode was used to maximize the driving amplitude of the vibration tool tip, and the resonance frequency was confirmed through the finite element method. After measuring the actual resonant frequency of the designed tool using an optical fiber sensor, the cutting force and machining surface of vibration cutting and conventional cutting were compared and analyzed in the turning process of high hardness mold steel (STAVAX). As a result of the experiment, the cutting force was reduced by about 20 % compared to the conventional cutting process, and the surface roughness was also improved by about 60 %. This study suggested that the tool wear and surface quality of high-hardness steel can be improved through the vibration cutting method in the machining of high hardness mold steel.

• Design & Manufacturing
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• 제16권2호
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• pp.1-6
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• 2022

As environmental regulations are strengthened, automobile manufacturers continuously research lightweight structures based on carbon fiber reinforced plastic (CFRP). However, it is difficult to see the effect of strength reinforcement when using a single CFRP material. To improve this, a hybrid laminate in which CFRP is mixed with the existing body structural steel was proposed. In this paper, CFRP patch reinforcement is applied to each compression/tensile action surface of a 22MnB5 metal sheet, and it was evaluated through a 3-point bending experiment. Progressive failure was observed in similar deflection on bending deformation to each one-sided reinforced specimen. After progressive failure, the tensile reinforced specimen was confirmed to separate the damaged CFRP patch and 22MnB5 sheet from the center of the flexure. The compression reinforced specimen didn't separate that CFRP patch and 22MnB5, and the strength reinforcement behavior was confirmed. In the compression reinforced specimen, damaged CFRP patches were observed at the center of flexure during bending deformation. As a result of checking the specimen of the compression reinforcement specimen with an optical microscope, It is confirmed that the damaged CFRP patch and the reinforced CFRP patch overlapped, resulting in a concentrated load. Through the experimental results, the 22MnB5 strength reinforcement characteristics according to the reinforcement position of the CFRP patch were confirmed.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.365-371
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• 2019

본 연구에서 SiO₂ 증착용 확산 화염 버너의 연료와 산소의 비율 변화에 따른 화염의 온도 분포를 전산 유체 해석을 수행하였다. 이는 친환경 원료물질을 이용한 광섬유 제조용 SiO₂ 프리폼 증착 공정을 시뮬레이션하기 위한 전단계에 해당한다. 예혼합 연소를 모델링하기 위해서 열 유동, 대류 및 화학 반응을 고려하였고 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식과 k-ω 모델을 사용하였으며, 실제 화염의 온도 분포와 형상을 비교하여 연소 모델링의 적절성을 확인하였다. 결과적으로 화염의 온도 분포는 보조 산소의 유량이 증가하면 노즐 표면으로부터 최고 온도까지의 거리가 증가하는 경향성을 보였다. 또한 혼합 가스의 당량비가 큰 연소 반응에서 불완전 연소로 인한 온도 분포의 폭이 크게 나타나는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.464-464
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• 2010

A few years ago, for maintaining high stability and production yield of production equipment in a semiconductor fab, on-line monitoring of wafers is required, so that semiconductor manufacturers are investigating a software based process controlling scheme known as virtual metrology (VM). As semiconductor technology develops, the cost of fabrication tool/facility has reached its budget limit, and reducing metrology cost can obviously help to keep semiconductor manufacturing cost. By virtue of prediction, VM enables wafer-level control (or even down to site level), reduces within-lot variability, and increases process capability, $C_{pk}$. In this research, we have practiced VM on $SiO_2$ etch rate with optical emission spectroscopy(OES) data acquired in-situ while the process parameters are simultaneously correlated. To build process model of $SiO_2$ via, we first performed a series of etch runs according to the statistically designed experiment, called design of experiments (DOE). OES data are automatically logged with etch rate, and some OES spectra that correlated with $SiO_2$ etch rate is selected. Once the feature of OES data is selected, the preprocessed OES spectra is then used for in-situ sensor based VM modeling. ICP-RIE using 葰.56MHz, manufactured by Plasmart, Ltd. is employed in this experiment, and single fiber-optic attached for in-situ OES data acquisition. Before applying statistical feature selection, empirical feature selection of OES data is initially performed in order not to fall in a statistical misleading, which causes from random noise or large variation of insignificantly correlated responses with process itself. The accuracy of the proposed VM is still need to be developed in order to successfully replace the existing metrology, but it is no doubt that VM can support engineering decision of "go or not go" in the consecutive processing step.