레이저 아크 하이브리드 플라즈마의 해석 및 모니터링에 관한 연구

Abstract

본 연구는 레이저 아크 하이브리드 플라즈마의 해석 및 모니터링을 통해 그 특성을 이해하고 응용하는데 있다. 해석을 위해 먼저 모재의 열전달 방정식을 풀어 온도 분포를 구하고 모재로부터 나오는 금속 증기의 해석을 한 후 Ar-Fe, He-Fe 혼합 플라즈마에 대한 해석을 수행하였다. 그 특성으로 레이저가 조사되는 지점에 플라즈마의 온도 상승이 이루어짐을 알 수 있고 CO2 레이저와 아르곤 보호가스를 사용하면 레이저 빔이 플라즈마를 통과 하면서 많은 양이 흡수 됨을 알 수 있었다. 또한 고출력 레이저에서 키홀 형상을 가정하여 플라즈마 해석을 수행하였다. 실시간으로 하이브리드 플라즈마의 온도를 측정하는 방법을 개발하였다. 먼저 CCD를 이용하여 빛의 강도를 얻고 아벨 역산을 통해 3차원으로 정보를 복원한 후 온도 결정식을 이용하여 플라즈마의 온도 분포를 얻었다. 이를 위해 실시간 아벨 역산 방법을 개발하였으며 레이저 아크 하이브리드 플라즈마의 온도를 측정하는데 사용되었다. 레이저가 아크에 주는 집중효과, 안정화 효과 등이 실험을 통해 확인 되었다.