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생의학 의용을 위한 마이크로 웨이브 대기압 플라즈마 장비

  • 강성길;이재구
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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    • pp.259-260
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    • 2011
  • 대기압 플라즈마는 멸균과 살균, 지혈, 피부재생, 치아 미백 등 여러 의학 분야를 대상으로 그 효과를 나타내고 있으며, 플라즈마 장비를 만들어 내기 위해 부피가 큰 진공 장비가 필요하지 않다는 점에서 대기압 플라즈마는 그 활용과 효과에 있어 큰 기대를 받고 있다. 대기압에서 플라즈마는 다양한 주파수를 이용하여 만들어져 왔으며, 본 연구실에서 연구하고 있는 수백 MHz-수 GHz 대역의 파워를 사용하는 플라즈마의 경우 대기압 플라즈마를 의학 분야에 사용할 때 만족해야 할 조건들에 만족하는 특성을 보여준다. 기존의 고주파를 사용하는 장비의 경우 추가적인 Matching 장비로 인해 플라즈마를 만들기 위해 큰 장비와 높은 파워가 필요한 단점이 있었다. 하지만 이 마이크로웨이브 장비는 전송선 이론을 기반으로 장비 자체가 구조적인 Matching이 이루어 지도록 설계되었다(그림 1). 즉, 추가적인 Matching 장비의 필요 없이 외부에서 파워를 주는 것만으로 플라즈마를 발생 시킬 수 있으며, 50% 이상의 파워 효율을 보여준다. 또한 그 크기도 손에 쥐고 사용할 수 있을 볼펜 정도의 크기이며, 3W의 정도의 저 전력으로 플라즈마를 발생 시켰다. 높은 에너지를 가지는 전자들은 공급되는 기체뿐만 아니라, 주변 공기와의 반응하여 여러 응용분야에 적합한 활성 종을 다량 만들어내게 된다. 본 연구실의 강점인 플라즈마 시뮬레이션으로 얻은 결과에서 주파수가 올라 갈수록 높은 에너지를 가지는 전자들이 많아지는 것을 보여준다. 그리고 발생시킨 플라즈마의 광학 특성에서도 생의학 분야에 적합한 많은 활성 종들이 발생 되는 것을 확인하였다. 일반적으로 의학 분야에 사용되는 플라즈마의 경우 플라즈마에서 발생하는 열에 의한 피해를 최소화 하는 것이 중요하다. 마이크로웨이브 플라즈마의 경우, 그 플라즈마의 온도가 50$50^{\circ}$C 미만으로 의학 분야에 사용하기 적합하다. 또한 구동 주파수가 올라갈수록 플라즈마를 유지하는데 필요한 전압이 상대적으로 낮아지게 되는데, 이는 전기적 쇼크 등 플라즈마 의용에서 발생하는 안전성 문제에 있어서도 마이크로 웨이브 장비가 좋은 점이다. 본 플라즈마 장비를 구동하기 위한 손바닥 크기 정도의 소형의 전용 파워 장치를 개발함으로써 저전력 소형 플라즈마 장치를 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 마이크로 웨이브 장비는 여러 가지 분야에서 그 효과를 검증 받았다. 혈액 응고 실험에서 30초 정도의 짧은 처리만으로도 자연 응고에 비해 탁월한 지혈 효과를 보여줬다 (그림 2). 충치를 발생시키는 대표적인 구강균인 S.mutans의 살균 실험에서 Ti02와의 복합적인 처리를 통해 30초 미만의 처리로 처리하지 않은 것에 비해 10-6 만큼의 줄어드는 살균 효과를 보여줬다. 뿐만 아니라 치아의 미백에 있어서도 탁월한 효과를 나타냈다. 현재 본연구실에서는 마이크로 웨이브 장비의 기본적인 구조를 응용하여, 좀더 넓은 영역을 처리할 수 있는 대면적 마이크로 웨이브 장비를 위한 연구를 수행 중이다.

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알칼리 붕소 수소화물 용액에서 수소발생을 위한 촉매에 관한 연구 (A Study of Catalysts for Hydrogen Generation from Alkali Borohydride Solution)

  • 정성욱;조은애;오인환;김성현;남석우
    • 한국에너지공학회:학술대회논문집
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    • 한국에너지공학회 2004년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.119-124
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    • 2004
  • 최근 소형 다기능, 고기능 전자장비의 개발로 인하여 고밀도 전원이 필요성이 대두되고 있다. 연료전지는 높은 전력 밀도를 가짐으로 인하여 소형 전원 장비에 가능성을 가지는 것으로 여겨지고 있다. 연료전지 중 특히 고분자 전해질 연료전지는 높은 전력밀도와 낮은 작동온도 등으로 인하여 이차전지의 자리를 대체할 수 있을 것으로 보여지지만 현재까지 연료 공급장치의 문제로 인하여 실용화되지 못하고 있다. 본 연구에서는 여러 가지 수소저장 물질 중에서 알칼리 붕소 수소화물을 이용하여 연료전지에 수소를 공급하고자 하며, 수소발생에 사용되는 촉매에 대한 연구를 진행하였다. 알칼리 붕소 수소화물의 수소발생 반응에 사용되는 촉매로는 Pt, Ru, Co, Ni 등이 사용되어질 수 있다. 이중에서 가장 수소발생 능력이 높은 촉매는 Ru이며, 비귀금속 촉매 중에는 Co가 높은 활성을 나타내었다. 본 연구에서는 Ru 촉매와 Co 촉매의 특성을 비교하였으며 연료전지에 수소를 공급할 수 있는 가능성을 확인하였다. Ru와 Co 촉매의 공통적인 특징은 알칼리 붕소화물인 NaBH$_4$의 농도가 높아질수록, 온도가 높아질수록 수소의 발생속도를 높이는 현상을 보였다. 또한 안정화제인 NaOH에 대하여, Ru의 경우는 농도가 높아질수록 수소발생 속도가 낮아졌으며, Co는 그 반대의 결과를 보였다. NaBH$_4$의 분해 반응으로 발생된 수소를 연료전지에 공급하여 2W급의 휴대폰용 연료전지를 구동할 수 있었다. 이로써 알칼리 붕소수소화물로부터 발생된 수소를 이용하여 안정적으로 연료전지를 구동할 수 있는 가능성을 확인하였다. 유류 분해정도를 파악하는 지시자로써 특정 무기 오염물질을 이용할 수 있을 가능성이 있으므로 좀더 이들 관계성에 대한 연구가 진행될 필요성이 있다고 판단된다.고 과학적으로 분석할 수 있는 방법이 될 수 있을 것으로 기대된다. 의미를 되새기는 것으로 짧은 연구를 시작하겠다. 등은 활성 값이 70% 이상으로 퇴적물 독성이 상대적으로 낮았다. 이중나선 DNA 함량은 28.4 % - 49%로 대조군에 비해서 감소가 크다. 대부분의 정점이 대조군의 30% 내외로 정점 간의 차이는 크지는 않다. 그러나 다른 측정자료와 같이 정점 22에서 18%로 최소치를 나타내고, 정점 2, 12에서 20% 내외의 값을 보인다. 종합적으로 볼 때 오염물질의 유입이 크고, 광양제철 인근 정점 들이 모두 다른 정점에 비해서 낮아서, 퇴적물 독성이 높은 정점으로 조사되었다.hiwo의 광합성 능력은 낮은 농도들에서는 대조구와 유사하였으나, 5 $\mu\textrm{g}$/l의 높은 농도에서는 초기에 매우 낮은 광합성 능력을 보이다가 시간이 경과하면서 대조군보다 더 높은 경향을 나타냈다. 이러한 결과는 식물플랑크톤이 benso[a]pyrene의 낮은 농도에서 노출될 때는 이 물질을 탄소원으로 사용할 가능성이 있음을 시사한다. 본 연구의 결과들은 연안해역에 benso[a]pyrene과 같은 지속성 유기오염물질이 유입되었을 때 내정여부에 따라 식물플랑크톤 군집내 종 천이와 일차생산력에 크게 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.TEX>5.2개)였으며, 등급별 회수율은 각각 GI(8.5%), GII(13.4%), GIII(43.9%), GIV(34.2%)로 나타

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소형선박용 X-Band FMCW 레이더 신호처리부 설계 및 구현 (X-Band FMCW RADAR Signal Processing for small ship)

  • 김정연;정길도;김태영
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제10권11호
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    • pp.3121-3129
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    • 2009
  • 기존의 해상용 레이더는 원거리 탐지 목적의 고출력 송신을 할 수 있는 펄스 레이더로써, 장착 및 유지비용에 대한 부담으로 대부분 중대형 선박에서 사용되고 있다. 근거리탐지로 충돌 회피가 가능한 소형선박에 기존의 펄스레이더 대신 저전력으로 운용가능하며 분해능이 높은 FMCW방식의 레이더를 적용하고자 한다. FMCW방식의 송수신 신호를 이론적으로 분석하고, 실제 FMCW레이더 구현시 적용 가능한 신호처리 설계 및 모의실험을 수행하여 거리 및 속도를 검출하였다. FMCW 레이더의 신호처리 시뮬레이션을 수행하기 위하여 가상 송수신 신호를 혼합한 중간주파수(IF : Intermediate Frequency) 신호를 생성하고 저역통과 필터를 거쳐 잡음 제거를 한 후, A/D변환기를 사용하지 않는 대신에 FFT크기에 대한 샘플간격으로 주파수 최대값을 검출하여 물체와의 거리 및 속도 주파수를 구하고, 최종적으로 거리 및 속도를 계산하는 신호처리 과정을 모의 실험하였다. 실제 FMCW레이더 신호처리 과정에서 거리 및 속도 검출에 사용되는 차주파수 신호의 특징을 분석하기 위해서 송수신 신호의 차 공식을 이용하여 MATLAB으로 가상 차주파수 신호를 설계하였다. 이를 이용하여 임의의 거리 및 속도에 대한 가상 차주파수 신호를 발생시켜 각 신호에 대한 특징을 비교 분석하였다.

중형 공진주 시험기를 이용한 국내 쇄석 강화노반재료의 동적특성 평가 (Evaluation of Dynamic Properties of Crushed Stones Used as Reinforced Trackbed Foundation Materials Using Midsize Resonant Column Test apparatus)

  • 임유진;이성혁;이진욱;조호진
    • 한국철도학회논문집
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    • 제15권5호
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    • pp.476-484
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    • 2012
  • 본 연구에서는 국내에서 보편적으로 사용되는 최대입경이 38mm에 이르는 쇄석 강화노반재료에 대한 동적 변형특성을 평가하기 위하여 직경 D=10cm, 길이 L=20cm의 시편을 시험할 수 있는 Stokoe방식의 고정단-자유단 중형 공진주 시험기 및 구동시스템과 해석프로그램을 제작하였다. 이렇게 완성된 중형 공진주 시험기를 이용하여 우리나라의 대표적인 석산 쇄석 강화노반재료에 대하여 공진주 시험을 수행하였다. 또한 소형(D=5cm) 공진주 시험기를 이용하여 동일한 재료로 시험을 수행하여 전단탄성계수(G) 감소곡선과 정규화 전단탄성계수($G/G_{max}$) 및 감쇠비(D) 곡선을 구하고 소형과 중형 공진주 시험결과에 대한 비교 분석을 실시하였다.

서울 도심의 실제 도로 주행 조건에서 소형자동차의 주행인자와 CO2 배출 특성에 관한 연구 (The Characteristics of Driving Parameters and CO2 Emissions of Light-Duty Vehicles in Real-Driving Conditions at Urban Area in Seoul)

  • 박준홍;이종태;김선문;김정수;안근환
    • 한국기후변화학회지
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    • 제4권4호
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    • pp.359-369
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    • 2013
  • 본 논문에서는 소형자동차에 이동식 배출가스 측정장비(PEMS)를 탑재하여 서울 도심의 실제 도로를 주행하고, 주행인자와 $CO_2$ 배출량 간의 상관관계를 분석하였다. 주요 주행인자로는 평균차속, 상대가속도(RPA-Relative Positive Acceleration), 정지비율을 선정하였고, 도로유형을 단속류와 연속류로 구분하여 분석하였다. 주행거리 기반의 이동평균구간 계산 방법을 적용하여 다양한 주행조건에서의 평균값을 구하고, 다중 선형 회귀분석 방법을 통해 주행인자와 $CO_2$ 배출량 간의 상관관계를 조사하였다. 이러한 분석을 통해 자동차의 $CO_2$ 배출량은 평균차속이 증가함에 따라 감소하고, RPA와 정지비율의 증가에 따라 증가하는 경향이 있음을 통계적인 방법으로 확인하였다. 단속류는 연속류와 비교하였을 때 평균차속이 상당히 낮고, RPA와 정지비율은 높게 나타나는데, 이러한 주행인자분포의 차이로 인해 단속류의 단위주행거리 당 $CO_2$ 배출량이 높은 것으로 판단된다.

온도상승 환경 처리가 논토양과 용수에서 탄소량 변화와 벼 생육에 미치는 영향 (Elevated Temperature Treatment Induced Rice Growth and Changes of Carbon Content in Paddy Water and Soil)

  • 홍성창;허승오;최순군;최동호;장은숙
    • 한국환경농학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.15-20
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    • 2018
  • 상승온도 처리에 따른 논토양 탄소의 변동과 벼 생육을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 소형 상부개방형 챔버를 이용하여 대기온도 보다 $0.4^{\circ}C$, $0.5^{\circ}C$, $0.9^{\circ}C$ 상승온도 환경을 조성하여 상승온도를 처리할 수 있었다. 사각챔버의 내부온도는 대기보다 평균온도와 최고온도가 높고 최저온도는 낮은 특징을 나타내었다. 상승온도 처리구의 포트 내 표면수의 TOC 농도는 대조구 보다 상승온도 처리구에서 높았고 시간이 경과함에 따라 점차 낮아졌다. 벼 재배후 토양의 TOC 함량은 대조구 보다 상승온도 처리구에서 낮았다. 상승온도 처리로 벼 식물체의 탄소함량은 감소하고 질소함량은 증가하여 C/N 율은 감소하는 경향을 나타내었다. 상승온도 처리로 대조구 보다 벼의 줄기 길이와 줄기무게가 유의하게 증가하였으나 이삭수와 벼 낱알 무게는 유의한 차이를 나타내지 않았다.

구치부 복합레진의 인장강도에 관한 실험적 연구 (AN EXPERIMENTAL STUDY ON THE TENSILE STRENGTH OF POSTERIOR RESIN-BASED COMPOSITES)

  • 김재곤;이용희;양철희;백병주
    • 대한소아치과학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.464-470
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    • 2001
  • 1960년대 수복재로서 복합레진이 소개된 이래, 심미성이 우수하고 치질에 대한 접착성이 있는 복합레진이 전치부 수복용 재료로서 널리 사용되어 왔으며, 최근 레진과 필러의 개선에 의해 기계적 성질, 내마모성 등의 물리적 성질이 크게 증가하면서 구치부 수복용 재료로서도 점차 그의 응용이 확대되고 있지만, 높은 응력이 작용하는 구치부의 경우 그 사용이 제한적이고 임상적인 예후가 불확실하다는 단점이 있어왔다. 초기의 구치용 복합레진의 예후의 보고에 의하면 비교적 초기에 변연파절이 발현하고 있는 듯하다. 이런 원인으로써는 재료 자신의 강도 접착기법, 환경요인등 여러 가지 물성 이 복잡하게 영향하고 있다고 생각되어지기 때문에 간단히는 설명할수 없지만, 일반적으로 취성재료가 인장응력으로 파단하는 것을 생각하면 구치용 복합레진의 인장강도에 대해서 상세히 검사할 필요가 있다고 생각한다. 본 연구에서는 구치부 수복용 복합레진의 인장강도를 평가하기 위해 5종의 광중합 복합레진(Denfil(Vericom, Korea), P60(3M, U.S.A.), Unifil S(GC, Japan), Z100(3M, U.S.A.), Z250(3M, U.S.A.))을 시험재료로 선택하여 소형 인장시험편을 제작한 다음 thermal cycyling 및 과 시효처리를 시행한 후 직접인장시험법에 의해 인장강도를 측정하고 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. P60의 인장강도는 타 실험군인 Denfil, Unifil S, Z100에 비해 유의성 있게 높은 수치를 보였다(p<0.05). 그러나 Z250과는 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 2. Denfil은 타 실험군인 P60, Unifil S, Z100, Z250 모두에 비해 유의성 있게 낮은 수치를 보였다(p<0.05). 3. Unifil S와 Z100은 P60과 Z250보다 낮은 수치를 나타냈으나(p<0.05), Denfil보다는 증가된 수치를 나타냈다. (p<0.05) Unifil S와 Z100간의 유의한 차이는 없었다(p<0.05).

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A Study on Minimum Cabin Crew Requirements for Korean Low Cost Air Carriers

  • Yoo, Kyung-In;Kim, Mun-Kyung
    • 항공우주정책ㆍ법학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.291-314
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    • 2018
  • 최근 3년간 우리나라의 저비용항공사는 총 6개사(소형항공운송업 항공사 포함 8개사)로서 국내시장 점유 뿐 아니라 일본, 중국, 동남아 및 미국령까지 그 영역을 확대하고 있다. 현재에도 약 3개 항공사가 저비용항공사로 출범하고자 항공운송사업증명을 신청한 상태로서 이 확장세는 지속될 전망이다. 이러한 국내 및 외국의 저비용항공사의 공격적인 항공사 운영 실태에 대응하며 경쟁력을 제고하고자 각 저비용항공사는 객실서비스 증진에 많은 전략을 강구하고 있다. 따라서 객실승무원의 업무량이 확장세에 비례하여 증가되어 안전업무 수행 능력과 직결되는 피로를 가중시키고 있다. 우리나라는 승객 좌석 50석 당 최소 1인의 객실승무원이 탑승하도록 항공안전법 시행규칙에 규정하고 있으며, 이를 기반으로 모든 저비용항공사에는 최소 객실승무원만 탑승하고 있다. 때로는 객실승무원의 주 업무인 비상 시 비상탈출에 필요한 비상구(창문형 비상구 제외)에 착석이 불가능하게 되어 비상 시 승객의 혼란을 야기할 수밖에 없는 상황에 처해 있다. 또한 최소 객실승무원 중 1인이 부상 등으로 업무수행 불능상태가 되면 비상탈출 업무를 수행하는데 큰 장애요소로 작용하게 되고, 정상상황에서도 최소 객실승무원의 성원을 이룰 수 없으므로 위규가 되어, 모든 승객이 다른 가용한 항공사 비행편으로 이동할 수밖에 없는 불편을 초래하게 된다. 국제민간항공협약 부속서 6에는 최소 객실승무원의 수를 정할 때 안전하고 신속한 비상탈출을 위하여 승객좌석 수 또는 탑승 승객 수만을 기반으로 정하도록 국제표준으로 규정하고 있다. 객실안전의 강화 및 승객의 편의를 위하여 객실승무원의 다양한 업무특성(서비스, 안전, 보안, 응급처치)에서 발생할 수 있는 피로 및 비상구 착석(창문형 비상구 제외)을 최소 객실승무원 수 산정에 고려할 필요가 있다. 정부의 항공사 관리.감독 차원에서도 저비용항공사 객실승무원의 업무량에 기인한 피로, 비상구 착석불가 상황 등을 검토하여 최소 객실승무원 수 규정에 반영함으로써 승객과 승무원의 객실안전을 강화할 필요가 있다고 사료된다.

집적형 하이브리드 구동장치의 성능시험 (Performance Testing of an Integrated Hybrid Actuator)

  • 현철봉;김태렬;구남서;배병운;김태흔;고한서;윤기원
    • 한국항공우주학회지
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    • 제41권1호
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    • pp.25-30
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    • 2013
  • 집적형 하이브리드 구동장치는 적층형 압전재료(압전스택)를 이용한 마이크로 펌프에서 토출되는 유체로 피스톤을 구동시키는데 크기는 작으면서도 큰 구동력과 높은 속도를 동시에 출력할 수 있는 새로운 개념의 통합 구동장치로서 현재 소형화 및 고출력을 요구하는 항공 우주, 유도무기 등 다양한 분야에서 광범위하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 하이브리드 구동장치의 구동원리 및 성능 시험에 대해 소개하였다. 우선 구동장치의 주 동력인 압전 스택의 성능 시험을 수행함으로써 압전 스택의 구동전력과 구동시간에 따른 성능 변화를 관찰하였고 다음 구동장치의 성능 시험을 통해 구동장치의 최대 이송속도와 최대 구동력을 측정하였다. 구동장치의 최대 이송속도는 53.3 mm/s로, 최대 구동력은 240.7 N으로, 최대 일률은 3.2 W로 측정되었다.

스텝-리지도피관의 차단모드특성 (cutoff Mode characteristics in step-rigded waveguide)

  • 양인응;김붕렬
    • 대한전자공학회논문지
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    • 제11권4호
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    • pp.29-37
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    • 1974
  • 횡공진등가회로에서 전송선 매트릭스식을 세워 스텝-리지도파관의 속단파장을 주는 특성방정식을 유도하고 반복근사법으로 수치해석하였다. 또한 전자계성분 및 이들간의 관계를 불연속전계에 의한 고차항을 도입하여 근사적으로 표시하고 이것에서 특성임피이던스를 평균전력의 개념에서 구하고 이들을 실험으로 확인하였다. 차단파장은 도파관의 윗면과 스텝면과의 갭이 작을수록 커지며 또한 스텝의 옆폭이 늘어 남에 따라 증가하고 최적치는 갭의 비가 일정시, S /a이 0.3∼0.5이고 S /a가 0.7∼0.85일 때임을 나타내었다. 특성임피던스는 빈도파관때보다 낮은 값을 나타내어 낮은 특성임피던스를 갖는 다른 도액관이나 전송선과 임괴던스정합을 행하기에 적합하며 X대역용 도파관의 크기이면서 낮은 편파수인 3∼4GHz까지 통과시킬 수 있는 광대역인 소형 도파관을 실현할 수 있었다.

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