• 한국자기학회지
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• 제26권5호
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• pp.159-167
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• 2016

초등학교 6학년 과학교과 영구자석 주위의 자기장에 대한 학습에서 나타나는 학생들의 자기장 개념 유형을 조사하였다. 그리고 학생들의 영구자석 주위의 자기장에 대한 오개념 개선을 위한 나침반을 사용하는 대안실험을 제안하였으며 학생들의 인지양식에 따른 효과를 비교하였다. 영구자석 주위에 철가루를 뿌려 관찰한 자기장에 대해 부분 분포 모형, 극 분리 모형, 균질 분포 모형, 장 모형의 4가지 개념 모형이 나타났으며, 영구자석과 나침반을 이용하여 자기장을 관찰한 실험에서는 철가루 실험에서 나타났던 자기장 모형들이 연속, 변형, 복잡화되었는데 극 분리 모형, 복합 균질 분포 모형, 장 모형의 3가지 자기장 개념 모형으로 나타났다. 대안실험을 통해서 올바른 자기장 개념의 형성 비율이 장의존적인 학생들에게 유의미하게 높은 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.202-202
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• 2016

홀 플라즈마 엔진은 인공위성의 궤도유지 및 자세제어 등의 임무수행이나 우주선의 심우주 활용에 있어 필수적인 핵심 우주 부품이다. 홀추력기 연구개발의 최근 큰 관심사는 추력기의 장시간 운전성 확보 및 방전효율 향상이다. 최근 고리형 홀추력기에서 방전 영역 내 플라즈마와 유전체 벽 간의 충돌을 줄임으로써 전극 손상 및 전자온도 손실을 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 전자석 코일을 활용해 방전 채널 벽면과 평행한 방향의 자기장을 형성하여 플라즈마와 유전체 벽 간의 상호작용을 감소시키는 연구들이 소개되고 있으며, 이러한 방법을 자기차폐(magnetic shielding)라 한다. 본 연구에서는 자기차폐 개념이 적용된 방전 소모전력 500 W급 고리형 홀추력기의 방전 및 추력 발생 특성을 연구하였다. 자기장구조 제어를 통해 유전체 벽과 플라즈마 간 상호작용을 감소시킨 결과, 500 V 수준의 방전 전압에서도 유전체 벽에서의 이차전자 발생에 의한 방전전류의 급격한 증가없이 안정적인 방전이 가능하였으며, 이러한 방전 형태는 기존의 자기차폐 개념이 적용되지 않은 일반 고리형 홀 추력기에서 구현하기 어려운 방전 상태이다. 추력기의 자기장 구조 최적화 조건에서 제논 가스 방전을 통해 얻은 최대 추력은 $22{\pm}1mN$, 비추력 $2200{\pm}70s$, 양극효율 $51{\pm}2%$로 매우 우수한 성능을 보여 주었다

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.32-33
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• 2010

달의 기조력에 의한 조석현상으로 인하여 지구의 자전속도가 늦어지고, 결과적으로 층상구조를 이루고 있는 지구의 내부는 서로 다른 각속도로 자전한다는 차등자전 개념이 최근에 도입되었다. 지구내부의 각층에서 차등자전이 일어날 경우 각층의 경계면에서는 필연적으로 마찰열과 마찰 정전기가 발생하는 바, 특히 맨틀과 외핵의 경계부분에서 발생하는 마찰전기는 방전과정에서 대규모의 자기장, 즉 지구자기장을 발생시킬 것으로 예측된다. 본 연구에서는 마찰전기를 지속적으로 발생시키는 실험 장치를 개발하고, 고감도 자기센서로 자기장의 변화를 측정하였다. 실험 결과 유의미한 자기장의 변화를 측정하였고, 지구 자기장이 차등자전으로 인한 마찰전기에 의해 발생될 수 있음을 확인하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권4호
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• pp.234-239
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• 2003

본 연구에서는 몬테칼로 계산을 이용하여 외부 가로 자기장에 의한 깊이선량율(PDD)의 변화를 고찰하였다. 몬테칼로 계산은 자기장에서 전자의 편향을 고려하도록 수정한 EGS4 몬테칼로 코드를 사용하였다. 자기장에서 깊이선량율의 변화를 기술하기 위하여, 선량증가(DI； dose improvement)와 선량감소(DR； dose reduction)를 정의하였다. 10 MV 광자선에 대하여 1-5 T 자기장 범위에서 계산한 결과, 자기장의 세기에 따라 DI와 DR은 거의 선형으로 각각 증가, 감소하였다. 자기장 3 T의 경우에 조사면 10${\times}$10 $\textrm{cm}^2$와 자기장 인가깊이 5-10 cm에서 DI는 1.56 (56% 증가), DR은 0.68 (32% 감소)로 나타났다. 깊이선량율 변화의 원리는 로렌츠 법칙과 전자평형 개념으로부터 설명하였으며, 이러한 특성을 이용하여 방사선치료의 최적화를 달성할 수 있음을 제안하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1459-1460
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• 2011

자성유체에 60Hz의 교류자기장을 인가할 때 발생되는 냉각효과를 해석하기 위해 유한요소법을 결합하였다. 열원으로는 전류가 코일에 흐를 때 생성되는 줄열과 닐운동과 브라운운동으로 야기되는 전력손실에 의한 발열이 있다. 교류자기장은 주파수가 낮기 때문에 줄열이 주요한 열원이 된다. 그러므로 코일에서 자성유체로 일어나는 열전달과 자연대류현상은 코일의 표면에서 일어난다. 자연대류현상을 해석하기 위해서는 자성유체의 부력밀도를 고려해야 한다. 부가적으로 자계의 세기와 온도에 관한 함수인 자화와 자기체적력밀도로 인해 자기대류현상과 같은 강제대류가 일어난다. 이러한 두 가지 대류현상으로 인해 교류자기장을 인가한 자성유체에서 냉각효과가 일어난다. 자기체적력밀도는 유한요소법으로 보간된 가상공극개념을 이용하여 켈빈전자기력밀도를 이끌어 낸 후 이를 수치적으로 이용하여 구하였다. 랑제방함수는 켈빈전자기력밀도와 전력손실을 계산하는데 필요한 비선형 자화율을 고려하기 위해 사용하였다.

• 세라미스트
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• 제8권1호
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• pp.50-56
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• 2005

압전재료의 다양한 에너지 변환특성 중 기계-전기 에너지간 변환 특성만을 이용하고자 하는 경우로 한정하고, 압전재료의 물성 및 진동모드, 재료물성 평가 사례들을 요약하여 소개하였다. 그러나 이상에서 설명한 압전특성은 매우 개략적인 개념으로서 우수한 압전 응용부품을 개발하기 위해서는 몇 가지 유의할 사항들이 있다. 압전재료는 보다 기본적으로 열에너지, 기계에너지, 전기에너지, 나아가서 Maxwell 방정식에 의해서 전기장과 연결되는 자기에너지까지도 연결시켜서 상호간에 에너지 변환작용을 일으킬 수 있는 특성을 가진다. 기계적 변형(S) = 탄성변형효과 + 역압전효과 + 열팽창효과 전기적 변위(D) = 압전효과 + 유전효과 + 초전효과 즉, 압전 응용부품이 온도변화 및 자기장이 인가되는 환경에서 순수하게 압전현상만을 이용하고자 한다면, 응용분야 및 주위환경에 따라 압전세라믹 소자가 외부 환경변화에 반응을 하지 않도록 적절한 차단 대책을 수립하여야만 한다. 그러나 압전재료의 외부 자기장의 변화에 대한 반응도는 전기장에 대한 반응도에 비해서 매우 작으므로 통상 무시해도 무방하다고 본다. 그리고 압전재료에서 전기장-기계장의 선형성이 보장되는 크기에는 뚜렷한 한계가 있고, 선형성 영역을 벗어나면 이력특성에 의해 비선형 특성 및 포화상태를 보이게 된다는 점 또한 주의하여야 할 점이다. 또한 압전특성은 Curie 온도이하에서만 존재하고, 그 이상의 온도에서는 쌍극자들의 지나친 운동성에 의해 결정 대칭성이 변하여 압전특성이 소멸되므로 사용 온도 구간에 엄격한 제한을 두어야 함도 응용에 유의하여야 한다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제29권4호
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• pp.48-54
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• 2000

자성재료에 자기장을 걸어주변 가열되고 자기장을 제거하면 냉각되는 성질이 있는데, 이를 자기열량효과(magnetocaloric effect)라고 하며, 이것을 이용해서 저온을 생성시키는 방법을 자기냉동(magnetic refrigeration)이라고 한다. 큐리 온도(Curie temperature) 부근의 강자성체에 자 기장이 가해지면 전자례도내에서 쌍을 이루지 않은 전자들의 자기모벤트들이 자기장에 평행 하게 배열되는데, 이로 인해 열역학적 무질서의 척도인 엔트로피는 낮아지고 이러한 손실을 보상하기 위해 재료의 온도가 올라가게 된다.반대로 자기장이 제거되면 자기모벤트가 본래의 무질서한 상태로 돌아오며, 엔트로피가 증가하 고 재료의 온도는 떨어지게 되는 것이다. 역사적으로 보면 1881년에 Warburg가 큐리온도 부근의 철에서 자기열량효과를 처음 발견하였으며. 1926년과 1927년에 Debye와 Giauque가 각각 단열소자볍 (adiabatic demagnetization)을 제안함으로써 실용화되기 시작하여 주로 극저온을 얻는 방법으로 이용되어 왔다. 1950년도 이전의 연구는 절대온도 영도(OK)에 도달하고 자 하는 순수과학적인 노력으로서 개방사이클(open cycle)을 이용한 단열냉각 방식을 추구하 였으나, 1950년 이후부터는 공학적인 응용을 목적으로 밀폐사이클(closed cycle)을 형성하는 자기냉동기에 관한 연구가 진행되었다. 1976년에 Brown은 희토류(rare earth) 금속인 가돌리늄(Gd)을 사용하여 유체(물 80%와 에틸 알코올 20%)를 재생시킴으로써 상온에서 작동 하는 자기냉동기를 보고한 바 있다. 그는 7 T의 큰 자장을 이용하였으며, 고온부와 저온부의 온도는 각각 $46^{\circ}C와\;-1^{\circ}C로서\;47^{\circ}C$의 온도간격을 얻었다. 자기냉동에 있어서의 또 하나의 중요한 진전은 1978년과 1982년에 Steyert와 Barclay에 의해서 능동자기재생기(active magnetic r regenerator)의 개념이 소개되고 개발된 것으로, 이는 자성재료가 냉매로서 뿐만 아니라 열전달 유체의 재생기로도 사용되는 방식이다. 이상과 같은 자기냉동기술의 발달에 이어서 1997년에 미국의 Astronautics사(Wisconsin주 Madison시 소재)와 Ames 연구소(Iowa주 Ames 시 소재)의 공동연구팀이 발표한 두 가지의 새로운 진전으로 인해 공기조화 및 냉동분야에 적용할 수 있는 자기냉동기의 실용화 가능성이 한층 높아졌다. 이들의 연구결과는 (1) 자기냉동이 실온에서도 실현 가능한 기술이며 증기압 축식 냉동에 필적할 만하다는 것을 보인 것과 (2) 이미 알려져 있던 자기냉동재료보다 자기 열량효과가 훨씬 큰 새로운 재료를 발견한 것이다. 이로써 자기냉동에 대한 관심과 기대가 한결 커지고 있다. 본 원고에서는 자기냉동의 원리가 되는 자기열량효과와 이를 이용한 자기냉동의 방법 그리고 최근에 이루어진 새로운 진전에 대해 소개하고 공기조화 및 냉동분야에의 적용 가능성을 전망해 보고자 한다.

• 과학교육연구지
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• 제41권1호
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• pp.152-165
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• 2017

직선 도선 주위에 자기장이 생기는 현상은 중등 교육과정에서 다루는 전자기학의 핵심 개념 중 하나이다. 아울러 비가시적인 전류와 자기장의 관계를 설명하는 과정에서 시각적 표상이 사용되는 대표적 사례이다. 이 연구에서는 중학교 3학년 남녀 112명을 대상으로 전류가 흐르는 직선 도선 주위의 자기장에 관한 문제 상황을 제시하고, 시각적 표상에 관련하여 표상 해석, 구성, 적용 능력을 조사하였다. 분석 결과에 따르면 75% 이상의 응답자가 전류와 자기장을 뜻하는 화살표의 의미를 타당하게 해석하였다. 그러나 50% 남짓은 전하가 자기장을 따라 운동하는 것으로 혼동하였고 주어진 시각적 표상을 전체적으로 올바르게 해석한 학생은 3분의 1미만이었다. 또 전체 응답자의 60 % 이상이 직선 도선의 자기장을 원형 폐곡선 모양으로 표현했지만 자기력선의 조밀함을 올바르게 나타낸 경우는 6.3 %에 불과했다. 또 나침반의 방향으로 상황을 바꾸어 표상 적용 능력을 조사한 결과, 과학적 표현에 해당하는 응답자의 비율이 상당히 줄어들었다. 학생들의 표상 능력을 점수화 한 결과 시각적 표상의 해석, 구성, 적용 능력의 순으로 점수가 나타났고 이들 사이에는 유의미한 상관관계(0.3~0.5)가 있는 것으로 나타났다. 이는 세 가지 표상 능력 요소가 서로 연관이 있으면서도 독립적임을 시사한다. 이러한 연구 결과들은 과학 학습 과정에서 시각적 표상을 효과적으로 활용하고 학생들의 표상 능력을 높일 수 있는 방안에 대한 연구가 필요함을 시사한다.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.30-47
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• 2011

전자기 성형 공정은 강한 전이 자기장을 가공하고자 하는 금속에 직접 작용시켜 금속을 변형시키는 가공 기술로 최근 난성형성 소재의 성형 및 이종 소재의 접합 등에 장점을 가지고 있어 관심이 높아지고 있다. 또한, 전자기 성형 공정을 기존의 스템핑, 하이드로포밍과 같은 성형 공정의 단점을 보완하는 공정으로 이용하여 자동차 부품에 적용하려는 연구가 시도되고 있다. 전기, 자기, 열, 변형을 포함하는 복잡한 물리 현상이 관련되어 있는 전자기 성형 공정을 모사하기 위해서 각 물리 현상들을 연계하여 수치적으로 계산해 내는 기술에 대한 연구가 다각도로 진행 중이다. 본 고에서는 전자기 성형 기술에 대한 개념과 최신 국내외 기술 동향을 소개한 후, 전자기 성형의 수치 해석 기술에 대한 연구 동향을 정리하였다.

• 동양고전연구
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• 제69호
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• pp.531-561
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• 2017

"논어"의 시작이 되는 "학이"1:1은 학(學)을 통하여 군자에 도달하는 과정을 서술하였다면, 마무리가 되는 "요왈"20:3은 군자의 요건을 진술하는 것으로 상호 보완관계에 있는 구절이다. 이 글의 목표는 이 두 구절에 대해 다산의 주석이 지닌 의의를 고주(古注) 및 주자(朱子)의 주석과 대비를 통해 살펴보는 것이다. 이를 위해 우리는 먼저 "논어"를 시작하는 장과 마치는 장에 대한 고주 및 주자의 주석을 살펴보고, 이에 대한 다산의 비평과 주석을 검토하여, 다음과 같은 결론에 도달하였다. 먼저 "학이"1:1장에 대해 고주는 선왕의 경업을 평생 연중 일중에서 연령-시기별로 송독(誦讀) 수습(修習)하여, 사(師) 장(長) 군(君)으로 성장하는 과정에 대한 기술로 해석하였다. 그리고 주자는 여기서의 학(學)은 자기완성의 성학(聖學)으로서 천명(天命)으로 우리에게 주어진 본성의 선을 밝혀 그 처음을 회복하는 것이며, 이 장은 자기완성(成己)에서 시작하여 남에게 미치고(及人), 그런 다음 덕을 완성(成德)하는 구조로 되어 있다고 하였다. 이에 대해 다산은 전체적인 구조상에서는 주자의 해석에 동의하지만, 여기서 제시된 학(學)의 개념에 대해서는 비판적인 입장을 취하여, 주자가 미미한 것으로 간주한 어떤 대상에 관한 학(농학 등)에 대해서는 그것이 지닌 본래의 지위를 회복하려고 시도하였다. 마지막 장(부지명(不知命))의 해석에서 고주는 여기서의 명(命)을 궁곤(窮困) 현달(顯達)의 천분(天分)으로 해석하였고, 주자 또한 기(氣)의 측면으로 사생 요수 부귀 귀천의 운명(運命)이라고 해석하였다. 그런데 다산은 경전에 제시된 명(命)은 이러한 운명의 개념에만 제한되지 않는다는 점을 지적하면서, 하늘의 명령으로 인간에게 주어진 내재적인 명(命)(천명지위성(天命之謂性))의 의미를 우선적으로 제시하여 이 구절을 해석하였다. 다산은 이러한 명(命)개념 재정립은 군자를 주체적 자각적 인간으로 재정립하는 데에 기여하였다고 하겠다고 생각된다.