• 제목/요약/키워드: vacuum arc

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Development of the DC-RF Hybrid Plasma Source

  • 김지훈;천세민;강인제;이헌주
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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    • pp.213-213
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    • 2011
  • DC arc plasmatron is powerful plasma source to apply etching and texturing processing. Even though DC arc plasmatron has many advantages, it is difficult to apply an industry due to the small applied area. To increase an effective processing area, we suggest a DC-RF hybrid plasma system. The DC-RF hybrid plasma system was designed and made. This system consists of a DC arc plasmatron, RF parts, reaction chamber, power feeder, gas control system and vacuum system. To investigate a DC-RF hybrid plasma, we used a Langmuir probe, OES (Optical emission spectroscopy), infrared (IR) light camera. For RF matching, PSIM software was used to simulate a current of an impedance coil. The results of Langmuir probe measurements, we obtain a homogeneous plasma density and electron temperature those are about $1{\times}1010$ #/cm3 and 1~4 eV. The DC-RF hybrid plasma source is applied for plasma etching experimental, and we obtain an etching rate of 10 ${\mu}m$/min. through a 90 mm of reaction chamber diameter.

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자장여과아크소스의 자장필터 꺾임 각도와 아크방전전류에 따라 증착된 ta-C 코팅의 마모 거동 연구 (A Study on the Wear Behavior of Tetrahedral Amorphous Carbon Coatings Based on Bending Angles of the Filtered Cathodic Vacuum Arc with Different Arc Discharge Currents)

  • 김원석;김송길;장영준;김종국
    • Tribology and Lubricants
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    • 제38권3호
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    • pp.101-108
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    • 2022
  • The structure and properties of tetrahedral amorphous carbon (ta-C) coatings depend on the main process parameters and bending angles of the magnetic field filter used in the filtered cathodic vacuum arc (FCVA). During the process, it is possible to effectively control the plasma flux of carbon ions incident on the substrate by controlling the arc discharge current, thereby influencing the mechanical properties of the coating film. Furthermore, we can control the size and amount of large particles mixed during carbon film formation while conforming with the bending angle of the mechanical filter mounted on the FCVA; therefore, it also influences the mechanical properties. In this study, we consider tribological characteristics for filtered bending angles of 45° and 90° as a function of arc discharge currents of 60 and 100 A, respectively. Experiment results indicate that the frictional behavior of the ta-C coating film is independent of the bending angle of the filter. However, its sliding wear behavior significantly changes according to the bending angle of the FCVA filter, unlike the effect of the discharge current. Further, upon changing the bending angle from 45° to 90°, abrasive wear gets accelerated, thereby changing the size and mixing amount of macro particles inside the coating film.

진공차단부 과계해석 및 전자력 계산 (Magnetic Field Analysis and Magnetic Force Calculation of Vacuum Interrupter)

  • 김익모;김진수;최명준
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2001년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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    • pp.186-188
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    • 2001
  • Recently, the vacuum interrupters have been most widely used in medium voltage level. In the vacuum circuit breaker the most influential part is vacuum interrupter. By performing the precise electromagnetic analysis of the interrupter, we increase the capability of large current interruption. In this paper, diffuse arc and constricted arc are modeled to perform 3D electromagnetic analysis, and also flux distributions and electromagnetic force is calculated at the contacts' separation. It is expected these results will be used importantly in developing the new vacuum interrupters.

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FEM 해석을 통한 Spiral type 진공인터럽터의 전극형상에 따른 아크구동력 비교 (Analysis of arc driving force for 3 petal and 4petal of spiral type vacuum interrupter by FEM analysis)

  • 김병철;윤재훈;허준;강성화;임기조
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2008년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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    • pp.245-246
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    • 2008
  • In this paper we calculated and compared the arc driving force of two spiral-tyre vacuum interrupter electrode models which have 3petals and 4petals respectively by means of commercial finite element method software Maxwell 3D. As a result we can find that the more petals the electrode has, the stronger arc driving force was generated. This simulation method can contribute to optimization of spiral-type electrode designs in a view of arc driving force.

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유한요소해석을 통한 횡자계 방식의 진공인터럽터 전극의 로렌츠 힘 분석 (Analysis of Lorentz force of radial magnetic field type vacuum interrupter using finite element method)

  • 김병철;윤재훈;허준;강성화;임기조
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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    • pp.1197-1198
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    • 2008
  • There have been few papers using finite element method(FEM) to analyze arc driving force for spiral type vacuum interrupter electrode up to date while there have been many papers dealing with AMF type electrode by means of FEM. AMF analysis is very important in AMF type electrode because it has proportional relation with effective area which means the area of magnetic flux density above critical magnetic flux density to diffuse arc. In the same manner, arc driving force is an important factor to drive arc by Lorentz force. In this paper two models were calculated and compared by using commercial FEM software Maxwell 3D.

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Shallow Emitter형 태양전지 적용을 위한 In2O3:Sn 박막층 가변에 따른 광학적, 구조적 특성 변화에 대한 연구

  • 봉성재;김선보;안시현;박형식;이준신
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.349-349
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    • 2014
  • ITO는 결정질 실리콘 태양전지의 anti-reflection coating (ARC) 층으로써 적합한 물질이다. ARC layer로써 구조적, 전기적 그리고 광학적 최적 조건의 특성을 얻기 위해는 높은 figure of merit(FOM)를 가져야 하고 결정방향 제어를 해야 한다. 본 연구에서는 결정질 실리콘 태양전지에 가장 적합한 ITO ARC layer의 특성 찾기 위해 Radio frequency magnetron sputter를 이용하여 공정 조건가변 실험을 진행 하였으며 높은 FOM을 갖는 ITO 반사방지막을 shallow emitter형 결정질 실리콘 태양전지에 적용하였으며 ITO 박막은 shallow emitter층과 완벽한 ohmic 접합을 이루었다. ITO ARC layer를 적용한 Shallow emitter형 태양전지는 81.59%의 fill factor와 $35.52mA/cm^2$의 단락전류를 보이며 17.27%의 광변환 효율을 보였다.

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양극으로의 에너지 플럭스 유입을 고려한 대기압 아르곤 자유연소아크 해석

  • 이원호;이종철
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.498-498
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    • 2012
  • 직류 아크 토치를 이용하여 열플라즈마를 발생시키는 방법은 전극의 구성에 따라 크게 비이송식(non-transferred)과 이송식(transferred)의 2가지 형태로 나눌 수 있다. 1950년대 H. Maecker 등에 의해 이론적 기초가 형성되기 시작한 이송식 아크 플라즈마 발생장치는 처리 대상물질을 전극으로 사용하여 양극에서의 에너지 전달을 직접 이용할 수 있으므로 열효율이 매우 높기 때문에 이를 이용한 고출력 토치에 관한 활발한 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 대기압 아르곤 자유연소아크 방전에 의해 발생되는 열플라즈마의 열유동 특성을 수치적으로 해석하기 위하여 아크 기둥의 온도, 압력 및 속도 특성을 Navier-Stokes 방정식과 Maxwell 방정식을 연계 계산하였다. 또한 아크-전극 상호작용(arc-electrode interaction) 모델링을 통한 양극(anode)인 처리 대상물질로의 에너지 플럭스 유입을 고려하여 전극 내부의 온도분포를 계산하였다. 해석결과를 검증하기 위하여 음극과 양극 사이 플라즈마 기둥(column)의 중심축 온도는 Haddad & Farmer(1984)의 실험데이터와 비교하였고, 양극으로의 에너지 플럭스 및 온도분포 데이터는 Bini 등(2006)의 실험 및 해석데이터와 비교하여 만족스런 일치를 확인하였다.

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FVA 증착법에 의해 합성된 ta-C 박막의 구조 및 물성 제어 (The control of the structure and properties of tetrahedral amorphous carbon films prepared by Filtered Vacuum Arc)

  • 이철승;신진국;김종국;이광렬;윤기현
    • 한국진공학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.8-15
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    • 2002
  • 진공 여과 음극 아크(Filtered Vacuum cathodic Arc, FVA) 증착법을 이용하여 초경질 다이아몬드상 카본 박막(tetrahedral amorphous carbon, ta-C)을 합성하였다. FVA 증착법은 이온화율이 높고, 치밀한 다이아몬드상 카본 박막 증착에 적당한 이온 에너지를 갖는 등의 장점을 갖고 있다. 하지만, 이때의 카본 이온 에너지는 아크 소스의 조작만으로는 쉽게 조절되지 못한다는 단점을 갖고 있다. 다양한 물성 조절을 위해, 본 연구에서는 기판에 바이어스 전압을 인가하여 ta-C박막의 기계적 물성을 제어하였다. 기판의 바이어스 전압이 증가함에 따라, 기계적 물성 및 밀도는 바이어스 전압이 -100 V인 경우에 최대값을 보였다. 최대 경도값 및 밀도는 각각 55$\pm$3 GPa, 3.6$\pm$0.4 g/㎤로 이는 RF PACVD나 이온빔으로 증착되는 DLC의 3~5배에 이르는 값이다. 조성 및 구조 분석은 Raman spectroscopy와 NEXAFS spectroscopy를 이용하여 조사하였다. 각 바이어스 전압에 따른 박막의 물성 변화는 박막내의 $sp^2$$sp^3$ 혼성결합 분율의 변화의 관점으로 이해할 수 있었다.