• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.23 no.2
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• pp.94-98
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• 2014

Aluminum nitride (AlN) thin films with a TiN buffer layer have been fabricated on SUS430 substrate by RF reactive magnetron sputtering at room temperature under 25~75% $N_2$ /Ar. The characterization of film properties were performed using surface profiler, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), and pressure-voltage measurement system. The deposition rates of AlN films were decreased with increasing the $N_2$ concentration owing to lower mass of nitrogen ions than Ar. The as-deposited AlN films showed crystalline phase, and with increasing the $N_2$ concentration, the peak of AlN(100) plane and the crystallinity became weak. Any change in the preferential orientation of the as-deposited AlN films was not observed within our $N_2$ concentration range. But in the case of 50% $N_2$ /Ar condition, the peak of (002) plane, which is determinant in pressure sensing properties, appeared. XPS depth profiling of AlN/TiN/SUS430 revealed Al/N ratio was close to stoichiometric value (45:47) when deposited under 50% $N_2/Ar$ atmosphere at room temperature. The output signal voltage of AlN sensor showed a linear behavior between 26~85 mV, and the pressure-sensing sensitivity was calculated as 7 mV/MPa.

• Journal of Environmental Science International
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• v.24 no.4
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• pp.371-381
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• 2015

In the mountain streams in Jeju Island, strong turbulence and roughness usually made it nearly impossible to utilize most of intrusive instrumentation for streamflow discharge measurements. Instead, a non-intrusive fixed electro-magnetic wave surface velocimetry (fixed EWSV: Kalesto) became alternatively popular in many representative streams to measure stream discharge seamlessly. Currently, Kalesto has shown noteworthy performance with little loss in flood discharge measurements and also has successfully provided discharge for every minute. However, Kalesto has been operated to regard its measured one-point velocity as the representative mean velocity for the given cross-section. Therefore, it could be highly possible to potentially encompass discharge measurements errors. In this study, we analyzed the difference between such Kalesto discharge measurements and other alternative concurrent discharge measurements such as Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) and mobile EWSV which were able to measure velocity in multi-points in the cross-section. Consequently, Kalesto discharge deviated from ADCP discharge in amount of 48% for relatively low flow, and more than 20% difference for high flow compared with mobile EWSV discharge measurements. These results indicated that the one-point velocity measured by Kalesto should be used as a cross-sectional mean velocity, rather it should be accounted for as an index-velocity in conjunction with directly measured cross-sectional mean velocity by using more reliable instrumentations. After inducing Kalesto Discharge Correction Coefficient (KDCC) that actually means relationship between index velocity and cross-sectional mean velocity, the corrected discharge from Kalesto was significantly improved. Therefore, we found that index velocity method should be applied to obtain better accuracy of discharge measurement in case of Kalesto operation.

• Journal of IKEEE
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• v.5 no.1 s.8
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• pp.75-84
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• 2001

The reliable data relating to the condition of road surface is of increasing importance to deliver the road condition to driver and road management authority. This paper describes the development of a new high-speed. automatic, road data collection system, which collects the longitudinal road data with ${\sim}30cm$ interval covering full width of the road at 100km/h speed. The system calculates the international roughness index (IRI) from the collected data and displays the IRI and road profile data on the screen. To develope the system, we implement an optical range finder, advanced distance and motion detectors, and signal processing and display modules. The measurement accuracy of the system at 70km/h operation speed shows ${\pm}0.1m/km$ in the IRI for the standard road. To confirm the performance of the developed system, we also measure the IRI of a deployed highway road and compare the results with a conventional system and human eye measurement results.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.26.2-26.2
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• 2009

이 논문은 반응성 $BCl_3$ 플라즈마로 GaAs의 건식 식각을 진행한 후 그 결과에 대하여 연구 분석 한 것이다. 이 때 사용한 식각 공정 변수는 $BCl_3$ 플라즈마에서의 가스유량, 공정 압력과 RIE 척 파워의 변화이다. 먼저 공정 압력을 75 mTorr 고정시킨 후 $BCl_3$ 유량을 변화 (2.5~10 sccm)해서 실험하였다. 또한 BCl3의 유량을 5 sccm으로 고정시킨 후 공정압력을 변화(47~180 mTorr)해서 식각 실험을 실시하였다. 마지막으로 47 mTorr와 100 mTorr 의 각각의 공정압력에서 RF 척 파워를 변화시켜 (50~200 W) 실험하였다. GaAs 플라즈마 식각이 끝난 후 표면단차 측정기 (Surface profiler)를 사용하여 표면의 단차와 거칠기를 분석하였다. 그 후 그 결과를 이용하여 식각율 (Etch rate), 식각 표면 거칠기 (RMS roughness), 식각 선택비 (Selectivity) 등의 식각 특성평가를 하였다. 또한 식각 공정 중에 샘플 척에 발생하는 자기 바이어스와 $BCl_3$ 플라즈마 가스를 광학 발광 분석기 (Optical Emission Spectroscopy)를 이용하여 플라즈마의 상태를 실시간으로 분석하였다. 이 실험 결과에 따르면 공정 압력의 증가는 샘플 척의 자기 바이어스의 값을 감소시켰다. $BCl_3$ 압력 변화에 의한 GaAs의 식각 결과를 정리하면 5 sccm의 $BCl_3$ 가스유량과 RF 척 파워를 100 W로 고정시켰을 때 식각율은 47 mTorr에서 가장 높았으며, 그 값은 $0.42{\mu}m/min$ 이었다. GaAs의 식각 속도는 공정압력이 증가할수록 감소하였으며 180 mTorr에서는 식각율이 $0.03{\mu}m/min$로 거의 식각되지 않았다. 또한 공정압력을 75 mTorr, RF 척 파워를 100 W로 고정시키고, $BCl_3$ 가스유량을 2.5 sccm에서 10 sccm까지 변화시켰을 때, 10 sccm 의 $BCl_3$ 가스유량에서 가장 높은 식각율인 $0.87{\mu}m/min$이 측정되었다. 압력에 따른 GaAs의 식각 후 표면 거칠기는 최대 2 nm 정도로 비교적 매끈하였으며, 거의 식각되지 않은 180mTorr의 조건에서는 약 1 nm로 낮아졌다. 본 실험 조건에서 GaAs의 감광제에 대한 식각 선택비는 최대 약 3:1 이내였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.39.1-39.1
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• 2009

본 실험은 연성과 광 투명도가 뛰어난 아크릴 (PMMA) 과 폴리카보네이트 (Polycabonate) 기판의 축전 결합형 플라즈마 (CCP) 건식 식각 연구에 관한 것이다. 특히 식각 반응기 내부의 압력 변화에 따른 두 기판의 건식 식각 특성 분석에 초점을 맞추었다. 실험에 사용된 기판은 두께 1mm의 아크릴 (PMMA) 과 폴리카보네이트 (Polycabonate)를 $1.5\times1.5\;cm^2$로 절단하여 Photo-lithography 공정을 통하여 감광제 (Photo-resist)로 패턴하였다. 식각 반응기 내부에 패턴 된 아크릴(PMMA) 과 폴리카보네이트 (Polycabonate)를 넣은 후 반응기 내부 진공 상태로 만들었다. 그 후 5 sccm $O_2$ 가스를 유량조절기 (Mass flow controller)를 통하여 식각 반응기 내부로 유입하여 실험을 하였다. 이때 식각 공정 변수는 식각 반응기 내부 압력과 샘플 척 파워이다. 특성평가 항목은 식각 후 기판 (Substrate)의 식각율 (Etch rate), 식각 선택비 (Selectivity) 그리고 기판 표면 거칠기 (RMS roughness)이다. 실험 결과는 표면 단차 분석기(Surface profiler)를 이용하여 기판 (Substrate)의 표면을 분석 하였다. 또한 OES (Optical Emission Spectroscopy) 를 이용하여 식각 중 내부 플라즈마의 상태를 분석하였다. 본 실험 결과에 따르면 5 sccm $O_2$ 가스와 100 W 척 파워를 고정한 후 반응기 내부의 압력을 25 mTorr에서 180 mTorr까지 변화시켜 실험한 결과 40 mTorr의 반응기 내부 압력에서 실험 자료 중 가장 높은 식각율로 아크릴 (PMMA)은 $0.46\;{\mu}m/min$, 폴리카보네이트 (Polycabonate)는 $0.28\;{\mu}m/min$의 결과를 얻었다. 또한 이 자료를 바탕으로 5 sccm $O_2$ 가스와 반응기 내부 압력을 40 mTorr로 고정시키고 RIE 척 파워를 25 W에서 150 W로 증가시켰을 때 아크릴 (PMMA)의 식각율은 $0.15\;{\mu}m/min$에서 $0.72\;{\mu}m/min$까지 증가하였고, 폴리카보네이트 (Polycabonate) 의 식각율은 $0.1\;{\mu}m/min$에서 $0.36\;{\mu}m/min$까지 증가하였다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.12 no.2
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• pp.92-98
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• 2008

A combination of the instrumented indentation and 3D morphology measurement has been tried in order to perform a real-time property measurement of degraded materials in gas pipelines; three-dimensional indent morphologies were recorded using a reflective laser scanner after a series of insturmented indentations on three metallic specimens. Dimensions of the permanent deformation zone and contact boundary were analyzed from the cross-sectional profile over an remnant indent and used for estimating yield strength and hardness, respectively. Estimated yield strength was comparable with that from uniaxial tensile test and actual hardness implying material pile-up effects was lower than the calculated value from indentation curve by $20{\sim}30%$. It means that this 3D image analysis can explain the material pile-up effects on the contact properties. Additionally, a combined system of indentation and laser sensor was newly designed by modifying a shape of the indentation loading fixture.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.128-128
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• 2000

박막의 탄성 특성을 평가하는 방법으로 nano-indentation, Brillouin light scattering measurement, ultrasonic surface wave measurement, bulge test, vibration membrane method 등 여러 가지가 제시되어 왔다. 이러한 방법들은 필름의 두께가 일정 두께 이상이 되어야 정확한 측정이 가능한 방법으로 매우 얇은 박막에서도 탄성특성을 평가할 수 있는 freehang, bridge 방법이 제시되었으며, 이 방법은 간단한 식각 공정을 통해 매우 얇은 박막에도 적용시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 아주 얇은 박막에서도 탄성특성을 평가할 수 있는 freehang 방법을 이용하여 순수한 Diamond-like carbon (DLC) 필름과 Sidl 첨가된 DLC 필름의 탄성 특성을 평가하고자 한다. 실험에서 사용한 필름은 rf-PACVD 장비를 이용하여 증착하였다. 이때 전극과 플라즈마 사이의 바이어스 음전압은 -400 Vb로 합성압력은 10mTorr로 고정하였다. 사용한 반응 가스는 벤젠(C6H6), 그리고 벤젠과 희석된 실렌(SiH4 : H2 = 10 : 90)이며, 희석된 실렌의 첨가량을 조절하여 필름 내에 일정량의 Si을 함유시켰다. 각각의 조건에서 증착시간을 조절하여 필름의 두께를 변화시켰으며, KOH(5.6mol) 용액을 이용하여 습식 식각을 함으로써 freehang을 제작하였다. 이때 식각액에 의한 DLC 필름의 손상은 관찰되지 않았다. 필름의 잔류 응력을 측정하기 위해 200$\pm$10 혹은 100$\pm$5$\mu\textrm{m}$ 두께의 얇은 (100) Si wafer를 5$\times$50 mm2의 strip 형태로 절단하여 사용하였다. 필름의 압축 잔류 응력에 의해 발생한 필름/기판 복합체의 곡률은 laser 반사법과 $\alpha$-step profiler를 이용하여 측정하였으며, 이 결과를 Brenner 등에 유도된 식을 이용하여 잔류 응력을 계산하였다. 또한 제작된 frddhang은 광학 현미경과 전자주사현미경에 의해 관찰되었다. 이렇게 제작된 freehang을 이용하여 필름이 기판에 부착되기 위해 필요한 변형률을 측정하고, 독립적으로 측정된 필름의 잔류 응력을 박막의 응력-변형률 관계식에 적용하여 biaxial elastic modulus, E/(1-v)를 구할 수 있었다. 측정 결과 필름의 잔류 응력과 biaxial elastic modulus는 필름의 두께가 감소함에 따라 감소하는 경향을 나타냈으며, 같은 두께의 필름인 경우, 식각 깊이에 따른 biaxial elastic modulus 의 변화를 통해 최적의 식각 깊이를 알 수 있었다.

• Journal of Coastal Disaster Prevention
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• v.4 no.1
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• pp.7-19
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• 2017

In this study, waves and currents observed by acoustic AWAC, VECTOR and Aquadopp Profiler in Anmok coastal waters were analysed to account for the variability of wave and current and to understand the mechanism of sediment transport generated by wave-induced current in the surf-zone. The monthly variation of wave and residual currents were analysed and processed with long-term observed AWAC data at station W1, located at the water depth of about 18m measured during from February 2015 to September 2016. Wave-induced currents were also analysed with intensive field measurements such as wave, current, suspended sediment, and bathymetry data observed at the surf-zone during in winter and summer. The statistical result of wave data shows that high waves coming from NNE and NE in winter (DEC-FEB) are dominant due to strong winds from NE. But in the other season waves coming from NE and ENE are prevalent due to the seasonal winds from E and SE. The residual currents with southeastern direction parallel to the shoreline are dominant throughout a year except in winter showing in opposite direction. The speed of ebb-dominant southeastern residual currents decreasing from surface to the bottom is strong in summer and fall but weak in winter and spring. By analysing wave-induced current, we found that cross-shore current were generated by swell waves mainly in winter with incoming wave direction about $45^{\circ}$ normal to the shoreline. Depending on the direction of incoming waves, longshore currents in the surf-zone were separated to southeastern and northwestern flows in winter and summer respectively. The variation of observed currents near crescentic bars in the surf-zone shows different direction of longshore and cross-shore currents depending on incoming waves implying to the reason of beach erosion generating the beach cusp and sandbar migration during high waves at Anmok.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.233-233
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• 2021

ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)는 유수의 흐름을 방해하지 않으면서 수중에 발사된 음파의 도플러 효과를 이용하여 3차원 유속 측정이 가능한 초음파 유량측정장비이다. 2009년부터 다양한 하천에서 ADCP 사용량이 증가하면서 ADCP를 이용한 유량측정 기법과 현장 적용상의 문제, 자료처리 과정에서의 문제점들이 발생하고 있다. 이런 문제점들을 분석한 결과 다음과 같은 사례들이 나타났다. 첫 번째 하상이 매우 불규칙한 단면의 부적절한 측정 사례, 두 번째 하안 수직벽 존재에 따른 단면의 부적절한 측정 사례, 세 번째 수심 오측이 다수 발생한 측정 사례, 네 번째 유속 프로파일 결측이 다수 발생한 측정 사례, 다섯 번째 통신문제로 인한 주기적인 결측이 발생한 측정 사례, 여섯 번째 홍수기 고농도 유사로 인해 결측이 발생한 사례, 일곱 번째 수중식생의 영향으로 수심 및 유속 프로파일 오측이 발생한 측정 사례, 여덟 번째 이동상 조건이 발생한 측정 사례 등 많은 문제들이 발생하였다. 본 연구에서는 수중식생의 영향으로 수심 및 유속 프로파일 오측이 발생하는 사례에 대해 개선할 수 있는 방안을 연구하였다. ADCP에서 수중에 발사한 음파 중 식생에 부딪친 강한 반사파의 노이즈로 side-lobe현상에 의한 오측 및 결측이 발생한다. 현재 오측 및 결측 자료는 ADCP 제조사별 자료 취득 소프트웨어의 기능에 의존 하거나, USGS의 OSW(Office of Surface Water) Hydroacoustics의 QRev를 이용하여 후처리 과정을 거쳐 측정 자료로 정리하고 있다. 이에 본 연구에서는 노이즈로 인한 side-lobe 현상을 물리적인 방법으로 제거하기 위해 음향 녹음 과정에서 노이즈를 물리적인 방법으로 제거하는 윈드실드와 팝 필터를 고려한 ADCP필터를 개발하여 적용하였다. 이번 연구의 대상지점은 원주시(지정대교)수위관측소로 5월 이후 수중에 식생이 성장하는 지점이다. 먼저 ADCP필터를 제거한 상태에서 측정을 실시하고, 이후 ADCP필터를 장착하여 측정을 실시하였다. ADCP필터 적용의 측정성과에서는 노이즈에 의한 오측 및 결측이 다수 발생하는 것을 볼 수 있고, ADCP필터를 적용한 측정성과에서는 노이즈가 제거되어 오측 및 결측이 개선되는 결과를 볼 수 있었다. 본 연구에서는 수중식생 영향으로 강한 반사파에 의한 노이즈로 side-lobe현상에 의한 ADCP측 정성과의 오측 및 결측을 ADCP필터를 적용하여 물리적인 방법으로 노이즈를 제거 할 수 있다는 결과를 얻었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.267-267
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• 2022

댐 운영에 있어서 필요한 수문자료는 강수량, 수위, 유량, 저수량 자료 등이 있다. 이중 저수량은 주로 댐수위-저수용량 곡선식을 이용하여 계산한다. 댐수위-저수용량 곡선식은 댐 부근에서 계측 되는 한 개의 수위자료를 이용하여 저수용량을 산정하며, 이는 큰 저수지 면적과 저수지 수면이 일정하지 않다는 것을 고려할 때 큰 오차가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 음향 도플러 유속계 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 이용하여 보성강댐 저수지 수면경사를 실측하고, 동시에 실시간 이동측위시스템인 RTK-GPS(Real Time Kinematic)를 이용하여 이를 검증하였다. ADCP는 유수의 흐름을 방해하지 않으면서 수중에 발사된 음파의 도플러 효과를 이용하여 유속, 유량 및 측량이 가능한 장비이며, RTK-GPS의 경우 정밀한 위치정보를 가지고 있는 기준국의 위상에 대한 보정치를 실시간으로 이용하여 오차가 ±0.03m 이하인 것으로 알려졌다. 보성강댐의 하류에서 ADCP와 RTK-GPS를 장착한 보트를 저수지 종방향으로 처음부터 끝까지 이동하여 약 7.5km 종단측량을 실시하였고 저수지 지형적 특성을 고려하여 약 700m마다 횡단측량을 실시하여 종방향뿐만 아니라 횡방향 수면차도 조사하였다. 그 결과 보성강댐의 상류로 갈수록 수면경사가 전체적으로 상승하는 경향을 보였지만 일부구간에서 수위가 하강하는 경우도 발생하였다. 이는 미약하지만 저수지 내에 흐름이 발생하고 이 흐름에 따른 통제가 변화되는 것과 중간에 유입되는 지류의 영향 등으로 구간별로 수면경사 차이가 발생하는 것으로 추정된다. 횡방향 수면차는 지류가 유입되는 일부구간에서 다소 차이를 보였지만 큰 영향을 없는 것으로 판단된다. 보성강댐 저수지 수면을 종방향 및 횡방향으로 실측한 결과 구간별로 차이를 보였으며 최대 EL. 126.60m, 최소 EL. 126.33m 나타났다. 댐 상류 부근의 수면높이 EL. 126.50m와 비교하면 +0.10m, -0.17m 차이를 보였으며 이는 저수량 산정에 큰 오차를 발생시킨다. 효과적인 댐 운영을 위해서는 유입량 및 유출량을 정확하게 산정하는 것도 필요하지만 저수량을 정확하게 파악하는 것 역시 필요하다. 저수량을 정확하게 산정하려면 수킬로미터가 넘는 저수지 크기를 고려하여 수면경사를 실시간으로 계측하는 등의 노력이 필요한 것으로 판단된다.