이온빔 소스는 반도체 및 디스플레이 공정에 있어, 표면 에칭 및 증착 등 여러 응용 분야에 활발히 이용되고 있다. 본 연구에 사용된 원형 이온빔 소스는 선형 이온빔 소스의 가장자리에서의 특성 분석을 위해 제작되었으며, 높은 직류전압과 자기장 공간에서 플라즈마를 방전시키고 발생된 이온들을 가속시켜 높은 에너지의 이온빔을 발생시킨다. 이온빔 특성 분석을 위해 전위지연 탐침과 패러데이 탐침을 개발하였다. 전위지연 탐침은 격자판에 전압을 인가하여 선택적으로 이온을 수집하고, 이온의 에너지분포함수를 측정한다. 패러데이 탐침은 이온 수집기와 가드링으로 구성되어 수집기 표면에 일정한 플라즈마 쉬스를 형성하여 정확한 이온전류밀도를 측정한다. 본 연구에서는, 아르곤 기체를 이용하여 기체유량(8~12 sccm) 및 방전전압(1~2 kV)에 따라 방전전류 16~54 mA, 소모전력 16~108 mW의 특성을 보였다. 운전압력은 0.4~0.54 mTorr이며, 이온소스로부터 18 cm 거리에서 이온전류밀도와 이온에너지분포를 측정하였다. 또한, 중공음극선을 이용하여 인위적으로 전자를 이온 소스에서 발생된 플라즈마에 공급하고 이온빔 및 플라즈마의 특성 변화를 위 시스템에서 분석하였다.
MR 센서에 의해 지구자기장의 세기를 측정하여 방위각을 결정하는 전자 Compass의 정밀도는 MR센서 및 OP-Amp.의 온도 Drift, DC Offset등 소자에 의한 오차, 측정주변 자성체에 의한 자기장의 왜곡, 및 Compass Tilt에 의한 오차 등의 영향을 받는다. 본 연구에서는 Set/Reset Pulse 방법에 의해 MR 센서 및 OP-Amp의 온도 Drift 및 DC Offset에 의한 오차를 해결하였고, 주변 자성체에 의한 자기장의 왜곡에 의한 오차를 Hard-Iron Calibration 루틴 수행에 의해 보상하였으며, Compass Tilt에 의한 오차를 Euler Rotational Equation에 의해 보상할 수 있는 3축 MR 센서 및 3축 Accelerometer를 기반으로 하는 전자 Compass 를 설계하였다. 특히 이와 샅이 설계한 전자 Compass를 가지고 3측 MR 센서의 서로 다른 Sensitivity와 OP-Amp.의 서로 다른 Gain등을 규준화하기 위한 Sensitivity Calibration 루틴 수행 시 Tilt의 발생으로 야기되는 오차를 정량적으로 분석하였으며, 이를 바탕으로 $1^{\circ}$정도(精度) Compass를 설계할 수 있었다.
본 연구에서는 구조물 전면에서 발생하는 권파와 그 이후 발생하는 처오름과 월파의 유속장을 계측하기 위하여 수리모형실험을 실시하였으며, 실험결과를 이용하여 월파의 유속분포를 나타내는 경험식을 제안하였다. 구조물 전면에서 내습파랑이 쇄파된 이후, 구조물을 월파하는 동안에 유체의 흐름은 넓은 연행기포의 지역을 형성하며 다위상(multiphase)상태가 된다. 쇄파에 의한 구조물 주위에서의 유체흐름 중 연행기포가 없는 영역의 유속 측정에는 입자화상유속계(particle image velocimetry, PIV)기법을, 연행기포 영역에서의 유속 측정에는 기포화상유속계(particle image velocimetry, BIV)기법을 적용하였다. 두 기법을 이용하여 측정된 유속장으로부터 구조물 주위에서의 쇄파, 처오름 및 월파시의 최대유속을 계측하였다. 구조물 위로 월파된 유체 흐름 분포는 비선형적인 특성을 보여주며, 시간별 최대유속은 주로 유체의 전면부에서 발생하는 것으로 나타났다. 또한 무차원화된 유속분포로부터 구조물 위에서의 월파시 유속분포가 자기상사성(self-similarity)을 갖는다는 것을 알 수 있었으며, 이를 이용하여 월파의 유속분포를 위한 실험적 경험식을 제시하였다.
13.56 MHz 무선 에너지 전송 시스템의 효율적인 전자파 장해(EMI) 측정 및 분석 방법을 제안한다. 두 루프 안테나가 자유 공간과 PEC면 위에 있는 두 가지 경우에 대하여 영상법과 쌍대성을 이용하여 자계 결합 시스템의 등가회로 모델링 분석을 통하여 각 루프에 흐르는 전류 및 발생하는 전자장을 수식적으로 표현한다. 여기서 완전 도체(Perfect Electric Conductor: PEC)는 완전 도체의 무한한 평면의 형태를 가지며, 이후에는 PEC면이라고 지칭한다. 원점에서 부터 관측 지점까지의 거리보다 충분히 가까운 지점에서의 최대 전자장의 크기를 이용하여 원점에서 충분히 떨어진 지점의 최대 전자장의 크기를 이론적으로 유추할 수 있다. 근거리에서의 자기장의 크기로 이론적으로 유추한 10 m 떨어진 위치에서의 최대 전자장의 크기와 상용 수치 해석 툴을 이용하여 구한 10 m 떨어진 위치의 최대 전자장의 크기를 비교, 분석하였다. 또한, 이론적으로 구한 최대 자기장의 크기를 바탕으로 방사성 장해 허용 기준을 만족하는 최대 허용 전력의 크기도 쉽게 구할 수 있다.
고주파(100 kHz-200 MHz)에서 자성막의 초투자율을 측정하기 위해 가장 많이 사용하고 있는 8자 coil법과 이의 개량형인 s-parameter법을 소개하고 두 방법을 비교하였다. s-parameter법을 사용하여 투자율 측정기를 제작하고 투자율 측정시 발생할 수 있는 문제점 및 해결 방안을 제시 하였다. 측정용 program을 제작하여 단순한 button 조작 으로 빠른 시간 내에 자성막의 투자율을 측정할 수 잇었으며 감자장(demagnetizing field)을 고려하여 정확한 투자율을 계산 하였다. 이 투자율을 측정기를 사용하면 100 kHz-200 MHz 대역에서 최소 약 $1\mu\textrm{m}$ 정도의 permeance 까지 측정 가능하였다.
본 연구에서는 공진형 무선전력전송시스템에 의해 발생되는 자기장과 전기장 강도 및 이에 의한 인체 내부 전자파 비흡수율(Specific Absorption Rate: SAR) 분포를 분석하였다. 연구에서 사용된 동작주파수는 ISM 대역에 해당하는 6.78 MHz이다. 실제 시스템을 제작하고, 시스템의 송신측에 공급되는 가용 전력을 1 W로 제한하여 전기장 및 자기장 분포를 측정하고, 동일한 규격으로 시뮬레이션한 결과와 비교하였다. 피부, 지방, 근육의 순으로 조직층이 구성된 단순인체모델을 이용하여, WPT 시스템으로부터의 거리에 따른 인체 내부의 유도 전류밀도와 SAR 분포를 구하였다. 측정과 시뮬레이션을 통해 얻어진 전자파 노출 정도를 ICNIRP(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection)의 국제 권고기준과 비교하여 분석하였다.
목적: 자기공명 영상장치(MRI)의 송신 자기장 정보를 이용한 인체 내 도전율을 측정하는 기술이 최근 제안되었다. 송신 자기장 정보의 노이즈에 따른 도전율의 오차를 측정하고 도전율과 노이즈의 관계를 모델화 하였다. 대상과 방법: 송신 자기장의 분포는 원형 모델에 대해서 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션으로 생성된 송신 자기장의 분포에 가우시안 노이즈를 더해준 후 정량적인 도전율 측정에 어떤 영향을 주는지 공명 주파수, 물체의 크기, 송신 자기장의 신호 대 잡음 비에 대해서 수행하였다. 각 각의 변수에 따른 도전율 대 잡음 비를 측정하여 모델화 하였다. 결과: 시뮬레이션 결과 도전율 측정은 송신 주파수의 크기 오차보다 위상 오차에 더 큰 영향을 받는 것을 보였다. 또한, 송신 자기장의 신호 대 잡음 비, 공명 주파수, 도전율 값, 평균필터의 크기에 따라서 도전율 대 잡음비가 비례하는 경향성을 보였다. 하지만, 물체를 둘러싼 외부 물질의 크기는 도전율 측정에 큰 영향을 주지 않았다. 위의 시뮬레이션 결과는 3T 임상용 MRI에서 원형 모델 팬텀에 대해서 검증되었다. 결론: 시뮬레이션을 통해 얻어진 변수와 도전율 측정의 오차와의 관계를 통해서 정량적인 도전율 측정에서 발생되는 오차를 모델화 할 수 있었다. 또한 제시된 분석 방법을 통하여 자기공명 영상 장치를 이용한 도전율 측정의 필터링 및 재구성 알고리즘의 효과를 검증 할 수 있을 것으로 보인다.
본 논문은 도시전철에서 발생하는 전자파 잡음을 측정하여 확률통계적인 방법을 이용하여 모텔링을 하였다. 도시전철의 전자파 잡음의 측정을 위하여 자동 측정시스템을 구축하였고,9kHz 에서 30 MHz 까지의 자기 장, 30 MHz 에서 1,000 MHz 까지의 전기장을 측정하였다. 컴퓨터로 제어되는 측정시스템을 이용하여 국철과 지하철로 구분하여 각각의 진폭확률분포(APD: Ampli tude Probability Distribution)를 측정하였다. 측정된 APD 곡선은 6 개의 변수로 표현한 Middleton 의 방볍으로 해석하였다. 변수의 최적치를 빠른 시간내에 계산하기 위하여 합성 근사화 알고리즘을 사용하였다.
기상청은 2008년 현재 전국에 107개의 디지털 지진관측망을 운영하고 있다. 또한 지진관측 유관기관인 한국지질자원연구원, 한국원자력안전기술원, 한전전력연구원에서 각 기관의 목적에 맞게 지진관측소를 운영하고 있으며, 이들 지진관측자료의 공유를 목적으로 실시간으로 통합하는 통합지진과측망(KISS)을 2000년에 구축하여 지진분석에 쓰이고 있다. 한반도의 지진발생 현황은 1978년부터 2007년까지 776회로 약 26회/년 정도가 발생하였다. 최근 중국의 쓰촨성과 일본 이와테 지진으로 지진 및 지진예지에 대한 국민적 관심이 대두되고 있다. 한반도에서도 큰 규모의 지진이 발생할 가능성에 대비해 기상청에서는 지진관측망과 지진예지 목적의 지구물리관측망을 구축 중에 있다. 지구물리관측망은 INTERMAGNET에서 등록할 수 있는 수준의 관측소를 목표로 인위적인 자기장의 교란이 적은 지질학적인 요소들을 고려한 후보지 선정을 위하여 지구자기업무에 관한 기획연구(서만철 2007)를 수행 하였다. 그 결과 국가 중심 지구자기관측소의 위치는 충남 공주시와 청양군 사이에 있는 칠갑산 지역이 가장 좋은 후보지라고 제안하여 청양지역을 주변으로 국유림 및 군유지를 조사하여 충남 청양군 장평면 화산리 산 36-2번지에 후보지를 선정하여 최적의 입지 조건을 검증하기 위해 인천교육대학교의 이휘순 교수 MT탐사를 수행 주변의 배경잡음을 측정하여 양호한 조건을 갖춘 것으로 확인되었다. 지구자기관측소에는 Fluxgate Magnetometer 1대, Total field Magnetometer 1대, Theodolite 1대, SP(Self Potential) Monitoring system 1대와 장비들을 보호 할 수 있는 관측소가 설치될 예정이다
본 연구에서는 스핀-궤도 돌림힘의 광학적 측정 방법을 개발하였다. 사인파 전류에 의해 발생하는 스핀-궤도 돌림힘은 해당 주파수와 두 배 주파수로 진동하는 자화의 운동을 유발하는데, 이로 인해 변화하는 자화의 수직 성분을 극광자기 효과를 이용해 측정하였다. 스핀-궤도 돌림힘이 추가된 란다우-리프쉬츠-길버트 방정식의 평형 조건으로부터, 스핀-궤도 돌림힘에 의한 유효 자기장을 정량적으로 분석하였다. 이러한 측정법을 Pd/Co/Pt 박막 시료에 적용하여, 스핀-궤도 돌림힘 효율의 종 방향과 횡 방향의 성분 값을 각각 나누어 측정하는데 성공하였다. 본 연구에서 제시한 측정 및 분석 방법은 기존의 전기적 측정에 비해 오류가 적기 때문에, 스핀-궤도 돌림힘을 측정하는 더 개선된 방법으로 사용할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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