• 전자공학회논문지C
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• 제35C권6호
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• pp.39-47
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• 1998

본 논문에서는 오버샘플링 A/D변환기의 핵심 회로인 Σ-△변환기를 0.6㎛ CMOS공정을 이용하여 설계하였다. 설계과정은 우선 모델을 개발하여 S-영역에서 적절한 전달함수를 구한 후, 이를 시간 영역의 함수로 변환하여 연산 증폭기의 DC 전압이득, 슬루율과 같은 비 이상적인 요소들을 인가하여 검증하였다. 제안된 시그마-델타 변환기(Sigma-delta modulator, Σ-△변환기)는 음성 신호 대역에 대하여 64배 오버샘플링하며, 다이나믹 영역은 110 dB이상, 최대 S/N비는 102.6 dB로 설계하였다. 기존의 4차 Σ-△ 변환기는 잡음에 대한 전송영점의 위치를 3,4차 적분기단에 인가하는데 반하여 제안된 방식은 잡음에 대한 전송영점을 1,2차 적분기단에 인가함으로써 전체적인 커패시터의 크기가 감소하여 회로의 실질적인 면적이 감소하며, 성능이 개선되고, 소모 전력이 감소하였다. 또한 단위시간에 대한 출력값의 변화량이 3차 적분기의 경우에 비하여 작으므로 동작이 안정적이고, 1차 적분기의 적분 커패시터의 크기가 크므로 구현이 용이하며, 잡음에 대한 억제효과를 이용하여 3차 적분기단의 크기를 감소시켰다. 본 논문에서는 모델 상에서 전체적인 전달함수를 얻고, 신호의 차단주파수를 결정하며, 각 적분기의 출력신호를 최대화하여 적분기 출력신호의 크기를 증가시키고, 최대의 성능을 가지는 잡음에 대한 전송영점을 결정하는 기법을 제안한다. 설계된 회로의 실질적인 면적은 5.25 ㎟이고, 소모전력은 5 V 단일전원에 대하여 10 mW이다.

• 대한공간정보학회지
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• 제18권2호
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• pp.21-28
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• 2010

대기오염 모니터링은 삶의 질 향상에 직접적으로 연관되어 많은 관심을 받고 있다. 현재 운영되고 있는 대부분의 대기질 정보 시스템은 특정장소에 측정소를 구축하여 대기 질을 측정하고 있으며, 고가의 장비를 사용하기 때문에 다양한 장소에 설치하여 운영하는데 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 보완하기 위하여 소형화 측정시스템을 구현하였다. 뿐만 아니라 제작비용을 최소화하여 대기 오염 예보에 적용할 수 있는 무선센서 시스템을 구현하였다. 본 연구에서 개발한 대기오염 모니터링 시스템은 대기오염을 측정하기 위한 센서부, 취득된 대기오염 정보를 처리하는 중앙처리부, 전원공급을 위한 전원부, 그리고 무선으로 데이터를 송수신하기 위한 무선회로를 구성하였으며, 실제 현장에 직접 적용할 수 있도록 구성하였다. 또한, Global Positioning System(GPS) 회로를 장착하여 센서의 위치 정보를 무선 송신할 수 있도록 함으로써 실시간 위치추적을 할 수 있도록 하였다. 다양한 대기 환경을 측정하기 위해서 CO, $O_3$, $NO_2$ 센서 및 먼지센서를 장착하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제16권1호
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• pp.64-70
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• 2002

This paper shows the results of the development of a small size of digital type continuous and intermittent welding auto-carriage based on microprocessor (Intel 80196KC) for welding process with long welding line. The developed welding auto-carriage loads welding torch and tracks welding line. It is an automaton largely used for welding process with a lot of long welding lines such as shipbuilding and structure. Most traditional auto-carriages have been developed based on analog circuit for open loop control. So this analog circuit welding auto-carriage cannon control welding speed. Specially welding auto-carriage for intermittent welding condition is so complicated and has the low precision of control performance in welding distance and non-welding distance. The auto-carriage developed in this paper has the following characteristics: It has not only functions of traditional carriage but also functions such as pseudo-welding process of big iron structures, intermittent welding in order to limit heat for welding thin plates, crater treatment of the final step of welding, acceleration at the initial step of welding and deceleration in the final step of welding. The main control board of auto-carriage, power supply system and DC motor drive wee developed and manufactured. The welding speed and the welding distance of the developed auto-carriage are controlled accurately by feedback control using photo-sensor. Hardware and software robust against the heat and noise produced on the welding process are developed.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.61-67
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• 2012

3상 전동기를 이용하는 3상 전력계통에서 1상이 결상되면 계통에는 불평형 전류가 흐르거나 단상전력이 공급되어 전동기 코일의 과전류로 인한 화재발생은 물론 전력계통에 큰 피해를 주게 된다. 최근 3상 전동기 결상검출 방식으로는 열동 과전류계전기와 전자식 모터 보호계전기가 대다수 이용되고 있으며, 이들은 선로의 과열이나 과전류가 발생되면 검출하고 차단기를 동작시키는 방식으로 감지속도가 느리고 오동작과 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다. 이들을 개선하기위하여 본 논문에서는 반도체 소자를 이용한 새로운 결상보호용 제어회로 토폴로지를 설계하여 감지속도와 정밀도를 향상시키고, 소형 경량으로 제작되어 현장의 3상 전동기 제어반에 용이하게 장착시킬 수 있는 장점이 있다. 그 결과 제안한 결상 보호장치는 3상 전동기를 보호하고 결상으로 발생하는 전기화재를 최소화시키고 그리고 전력계통의 안정적인 운전에 기여할 수 있을 것이다. 제안한 결상 보호장치는 다양한 동작특성 실험을 통하여 그 성능과 신뢰성이 입증된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8643-8648
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• 2015

본 논문은 Ka대역 위성통신 탑재체의 하향링크대역인 주파수 19.5 GHz ~ 22 GHz대역에서 사용가능한 8W급 전력증폭기를 3단으로 설계 및 제작하여 특성 평가한 과정을 기술하였다. 제작된 전력증폭기 GaN MMIC는 3단으로 구성된 HEMT(High Electron Mobility Transistor)들로 이루어 졌으며 증폭기의 첫 번째단 게이트 폭은 $8{\times}50{\times}2um$, 두 번째단 게이트폭은 $8{\times}50{\times}4um$, 마지막단인 출력단의 게이트 폭은 $8{\times}50{\times}8um$의 구조로 이루어 졌다. 0.15 um GaN 공정으로 제작된 전력 증폭기 MMIC의 사이즈는 $3,400{\times}3,200um^2$ 이고 주파수 19.5 GHz ~ 22 GHz대역에서 입력 전압 20 V 일 때, 소신호 및 대신호 측정 결과 소신호 이득 29.6 dB 이상, 입력정합 최소 -8.2 dB, 출력정합 -9.7 dB, 최소 39.1 dBm의 출력전력, 최소 25.3%의 전력 부가 효율을 나타내었다. 따라서 설계 및 제작된 전력증폭기 MMIC는 Ka대역 위성통신 탑재체의 하향링크에 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권1호
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• pp.98-106
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• 2009

본 논문에서는 ultra mobile PC (UMPC) 및 휴대용 기기 시스템 같이 고속으로 동작하며 고해상도 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 16M-color low temperature Poly silicon (LTPS) thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD) 응용을 위한 1:12 MUX 기반의 1280-RGB $\times$ 800-Dot 70.78mW 0.13um CMOS LCD driver IC (LDI) 를 제안한다. 제안하는 LDI는 저항 열 구조를 사용하여 고해상도에서 전력 소모 및 면적을 최적화하였으며 column driver는 LDI 전체 면적을 최소화하기 위해 하나의 column driver가 12개의 채널을 구동하는 1:12 MUX 구조로 설계하였다. 또한 신호전압이 rail-to-rail로 동작하는 조건에서 높은 전압 이득과 낮은 소비전력을 얻기 위해 class-AB 증폭기 구조를 사용하였으며 고화질을 구현하기 위해 오프 셋과 출력편차의 영향을 최소화하였다 한편, 최소한의 MOS 트랜지스터 소자로 구현된 온도 및 전원전압에 독립적인 기준 전류 발생기를 제안하였으며, 저전력 설계를 위하여 차세대 시제품 칩의 source driver에 적용 가능한 새로운 구조의 slew enhancement기법을 추가적으로 제안하였다. 제안하는 시제품 LDI는 0.13um CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 source driver 출력 정착 시간은 high에서 low 및 low에서 high 각각 1.016us, 1.072us의 수준을 보이며, source driver출력 전압 편차는 최대 11mV를 보인다. 시제품 LDI의 칩 면적은 $12,203um{\times}1500um$이며 전력 소모는 1.5V/5.5V 전원 저압에서 70.78mW이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.878-885
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• 2008

최근에 많은 수요와 각광을 받고 있는 디스플레이 장치에서 CRT는 곡면이며 무겁고 큰 부피 때문에 LCD, PDP, OLED와 같은 평판디스플레이(FPD)로 대체되고 있다. FPD는 $0.6\sim0.8mm$ 두께의 대면적 글래스에 여러 공정을 거친 후에 최종 제품 규격으로 절단하여 제작하기 때문에 글래스의 면적이 크면 클수록 FPD의 생산성이 높다는 밀접한 관계를 갖는다. 따라서 FPD 제조 업계에서는 글래스 면적을 증가시키기 위하여 노력하고 있으며, 예를 들면, 현재 8세대 LCD인 경우 약 $2,200mm\times2,600mm$의 면적을 가진다. 이러한 글래스를 이송하는 대표적인 장치로서 공기부상 컨베어시스템은 압축공기를 이용해서 FPD용 대면적 글래스 등을 약 $0.3\sim0.5mm$ 정도 부상시켜 비접촉으로 이송할 수 있는 장치이다. 이 때 글래스와 다공질판 표면 사이의 공기 유동이 모델링되고 해석되며, 이것으로부터 글래스의 공기부양 조건이 예측될 수 있다. 글래스를 이송시 전기공급 중단에 의하여 압축공기가 공급되지 않아 부상판과 접촉이 발생하였을 때, 자기윤활 특성을 가진 다공질판 위의 글래스는 1mm 홀을 많이 가진 사각덕트 부상판 위의 글래스와 조사, 비교된다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권7호
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• pp.122-130
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• 2013

본 논문에서는 주로 고속 디지털 통신시스템 응용을 위해 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 만족하는 45nm CMOS 공정으로 제작된 4단 파이프라인 구조의 12비트 100MS/s ADC를 제안한다. 입력단 SHA 회로에는 높은 입력 주파수를 가진 신호가 인가되어도 12비트 이상의 정확도로 샘플링할 수 있도록 게이트-부트스트래핑 회로가 사용된다. 입력단 SHA 및 MDAC 증폭기는 요구되는 DC 이득 및 높은 신호스윙을 얻기 위해 이득-부스팅 구조의 2단 증폭기를 사용하며, 넓은 대역폭과 안정적인 신호정착을 위해 캐스코드 및 Miller 주파수 보상기법을 선택적으로 적용하였다. 채널길이 변조현상 및 전원전압 변화에 의한 전류 부정합을 최소화하기 위하여 캐스코드 전류 반복기를 사용하며, 소자의 부정합을 최소화하기 위하여 전류 반복기와 증폭기의 단위 넓이를 통일하여 소자를 레이아웃 하였다. 또한, 제안하는 ADC에는 전원전압 및 온도 변화에 덜 민감한 저전력 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하는 동시에 외부에서도 인가할 수 있도록 하여 다양한 시스템에 응용이 가능하도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 45nm CMOS 공정으로 제작되었으며 측정된 DNL 및 INL은 각각 최대 0.88LSB, 1.46LSB의 값을 가지며, 동적성능은 100MS/s의 동작속도에서 각각 최대 61.0dB의 SNDR과 74.9dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 면적은 $0.43mm^2$ 이며 전력소모는 1.1V 전원전압 및 100MS/s 동작속도에서 29.8mW이다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제23권3호
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• pp.179-201
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• 2019

Portable low-cost magnetic resonance imaging (MRI) systems have the potential to enable "point-of-care" and timely MRI diagnosis, and to make this imaging modality available to routine scans and to people in underdeveloped countries and areas. With simplicity, no maintenance, no power consumption, and low cost, permanent magnets/magnet arrays/magnet assemblies are attractive to be used as a source of static magnetic field to realize the portability and to lower the cost for an MRI scanner. However, when taking the canonical Fourier imaging approach and using linear gradient fields, homogeneous fields are required in a scanner, resulting in the facts that either a bulky magnet/magnet array is needed, or the imaging volume is too small to image an organ if the magnet/magnet array is scaled down to a portable size. Recently, with the progress on image reconstruction based on non-linear gradient field, static field patterns without spatial linearity can be used as spatial encoding magnetic fields (SEMs) to encode MRI signals for imaging. As a result, the requirements for the homogeneity of the static field can be relaxed, which allows permanent magnets/magnet arrays with reduced sizes, reduced weight to image a bigger volume covering organs such as a head. It offers opportunities of constructing a truly portable low-cost MRI scanner. For this exciting potential application, permanent magnets/magnet arrays have attracted increased attention recently. A magnet/magnet array is strongly associated with the imaging volume of an MRI scanner, image reconstruction methods, and RF excitation and RF coils, etc. through field patterns and field homogeneity. This paper offers a review of permanent magnets and magnet arrays of different kinds, especially those that can be used for spatial encoding towards the development of a portable and low-cost MRI system. It is aimed to familiarize the readers with relevant knowledge, literature, and the latest updates of the development on permanent magnets and magnet arrays for MRI. Perspectives on and challenges of using a permanent magnet/magnet array to supply a patterned static magnetic field, which does not have spatial linearity nor high field homogeneity, for image reconstruction in a portable setup are discussed.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권3호
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• pp.75-85
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• 2009

본 논문에서는 two-carrier W-CDMA 응용과 같이 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 3G 통신 시스템 응용을 위한 13비트 100MS/s 0.13um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 4단 파이프라인 구조를 사용하여 고해상도와 높은 신호처리속도와 함께 전력 소로 및 면적을 최적화하였다. 입력 단 SHA 회로에는 면적 효율성을 가지멸서 고속 고해상도로 동작하는 게이트-부트스트래핑 회로를 적용하여 1.0V의 낮은 전원 전압동작에서도 신호의 왜곡없이 Nyquist 대역 이상의 입력 신호를 샘플링할 수 있도록 하였다. 입력 단 SHA 및 MDAC에는 낮은 임피던스 기반의 캐스코드 주파수 보상 기법을 적용한 2단 증폭기 회로를 사용하여 Miller 주파수 보상 기법에 비해 더욱 적은 전력을 소모하면서도 요구되는 동작 속도 및 안정적인 출력 조건을 만족시키도록 하였으며, flash ADC에 사용된 래치의 경우 비교기의 입력 단으로 전달되는 킥-백 잡음을 줄이기 위해 입력 단과 출력 노드를 클록 버퍼로 분리한 래치 회로를 사용하였다. 한편, 제안하는 시제품 ADC에는 기존의 회로와는 달리 음의 론도 계수를 갖는 3개의 전류만을 사용하는 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 시스템 응용에 따라 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.13um 1P8M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 13비트 해상도에서 각각 최대 0.70LSB, 1.79LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 100MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 64.5dB의 SNDR과 78.0dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $1.22mm^2$이며, 1.2V 전원 전압과 100MS/s의 동작 속도에서 42.0mW의 전력을 소모하여 0.31pJ/conv-step의 FOM을 갖는다.