본 문서에서는 RF 에너지 전송기술의 동향을 살펴보고, 분석된 내용을 바탕으로 국가적인 차원에서 RF 에너지 전송기술을 어떠한 방향으로 이끌어 가야 하는지에 대해 기술하고자 한다. 국가가 반드시 수행해야 할 기반원천기술, 산업적 특성에 따른 신시장 혹은 신기술 구현을 위한 실용원천기술 개발분야를 살펴볼 것이다. 또한 기존 자기공명방식에 대한 한계를 분석하여 한계를 극복하기 위한 핵심원천기술을 서술하였다. 마지막으로 RF 에너지 전송산업이 국내에 잘 정착하기 위한 선도전파정책을 구현하기 위한 연구분야에 대하여 살펴보고자 한다.
LPCVD를 이용하여 증착한 SiN과 ECR plasma CVD를 이용하여 증착한 SiC의 물 성과 적용가능성을 시험하였다. LPCVD로 증착된 SiN은 열처리 없이 저 응력의 박막형성이 가능했으며 가시광투과도 표면 평활도 역시 우수하였다. 탄성계수 값이 크지 않아 자성센서 의 지지구조로 사용할 경우 자기공명에 의한 진동을 크게 구속하지 않아 유리할것으로 기대 된다. 반면 ECR plasma CVD로 증착된 SiC는 SiN보다는 못하지만 다른 방법에 의해 증착 된 SiC에 비해서는 가시광 투과도 및 표면 평활도가 후수하므로 X-선 조사에 대한 안정성 과 더불어 X-선 마스크용 membrane으로서 사용이 적절할 것으로생각된다.
EIT에 의한 흡수의 감소현상은 관측되고 이해되었으나 반대효과라 할 수 있는 원자결맞음으로 인한 흡수의 증가현상에 대한 연구는 최근에 Akulshin 등이 $^{85}$ Rb D2 전이선에서 자기장에 의한 유도 흡수 현상을 관측하고, 이론적인 결과를 보고했을 뿐이다$^{(1-3)}$ . 이들은 조사광과 결합광이 같은 주파수로 공진할 때, 특별한 조건에서 EIT 신호와는 반대부호의 공명신호 즉, 전자기-유도-흡수(Electromagnetically Induced Absorption; EIA$^{(1)}$ 를 처음으로 관측하였다. (중략)
전자 회전 공명 플라즈마 발생 장치에서 CF4를 방전시켰을 때 각종 플루오로카본 래디칼의 절대적, 상대적 밀도 변화를 수소 철가율, 동작 압력 그리고 축방향에 따라 appearace mass spectrometry(AMS)를 통해 조사하였으며, 플루오린 원자의 상대적 밀도 변화가 actinometry법에 의해 조사되었다. 수소첨가에 따른 CF2 래디칼의 거동을 actinometry와 AMS로 살펴보았을 때 서로 일치하는 경향을 얻었으며 마이크로웨이브전력 500W, 압력 7.5mTorr에서 CF3와 CF2 래디칼의 밀도가 CF에 비해 높았으며 각각 2X1013/㎤, 1X1013/㎤의 값을 가졌다. 수소를 첨가함에 따라 플루오린 원자와 CF3의 밀도는 감소하는 반면 CF2와 CF의 밀도는 현저히 증가하여 수소가 40% 첨가된 경우 CF2의 밀도가 CF3보다 커짐을 확인하였다. 또한, CF2가 증가하면서 C2F4의 존재가 확인되었으며, 수소가 30% 첨가된 경우 축방향을 따라 C2F4래디캄만이 증가하였고 플루오린 원자는 감소하는 반면 다른 CFx(x=1~3)래디칼은 거의 변화가 없었다. 이러한 실험 결과를 토대로 CF4+H2 플라즈마를 이용한 산화막 식각 특성이 설명되었다.
근접 통신 시스템(NFC)의 전력 전송 효율과 수동형 RFID의 동작 거리 향상을 위해 자기 공명 공진코일을 이용한 무선전력전송 방식을 근접 통신 단말에 적용하였다. 소스코일과 디바이스코일 사이에 공진코일을 배치시켜 시스템을 구성하였으며, 효율을 13.56MHz 대역의 RFID 리더와 태그 시스템을 사용하여 측정하였고, 3차원 시뮬레이터를 통하여 시뮬레이션 하였다. RFID 리더와 태그를 통해 측정한 결과, 자기 공명 공진코일을 적용한 경우 신호의 송수신 최대 거리는 96.72%, RFID 태그의 수신된 전압은 17.95% 증가함을 보였다.
3-차원 원통 구조의 공명관에 Krylov-Schur 순환 법을 적용하였다. 균질한 메질에서 공명파의 세기를 기술하는 벡터 Helmholtz 방정식을 FEM을 이용하여 분석하였다. 고유 방정식은 사면 배위 구조 요소의 변-접선 벡터에 기반을 두어 구성하였다. 이 방정식은 Helmholtz 작용자의 curl-curl과 연관된 정방형 행렬들로 이루어져 있다. 고유-값들과 고유-모드들은 이들에 대하여 Krylov-Schur 순환 법을 적용하고, Schur 행렬의 대각 성분들과 변환 행렬들로 부터 구하였다. 결과로써 이들 고유-값과 고유-모드 쌍들을 시각적으로 묘사하였다. 그리고 각각의 경계조건에 따른 고유-쌍들을 서로 비교하였다.
전자싸이클로트론공명플라즈마 화학기상증착법(ECR-PECVD)에 의한 Pt 및 $RuO_2$ 기판에서의 PZT 박막의 증착특성 및 전기적 특성을 조사하였다. $RuO_2$ 기판에서는 Pt 기판에 비하여 Pb-관련 이차상이 형성되기 쉬웠고, PZT 페로브스카이트 핵생성이 어려웠다. 하지만, $RuO_2$ 기판에서도 금속유기 원료기체의 정확한 유량조절(특히, $Pb(DPM)_2$ 유량)과 Ti-oxide 씨앗층의 도입을 통하여 $450^{\circ}C$의 비교적 낮은 증착온도에서 단일한페로브스카이트 박막 제조가 가능하였으며, $RuO_2$ 기판에서도 미세구조가 향상된 PZT 박막의 경우 $10^{-6}A/cm^2@100kV/cm$의 우수한 누설전류 특성을 나타내었다. 4 가지 전극배열의 PZT 커패시터들 중에서 $RuO_2//RuO_2$ 커패시터는 누설전류밀도가 $10^{-4}A/cm^2@100kV/cm$ 정도로 높았지만, 피로현상은 나타나지 않았다. 일방향 전계 (unipolar) 피로특성에서 나타난 polarization-shift 현상과 양방향 전계 (bipolar) 피로특성의 온도의존성 결과는 PZT 박막내 charged defect의 이동이 어려움을 나타내었다. Bipolar 신호에 의한 피로현상은 인가전계에 의한 분극반전 과정에서 Pt 계면에서 charged defect의 형성과 관련이 있는 것으로 판단되었다. 또한, 상하부 전극물질 이 다른 경우에는 상하부 계면의 charged defect 밀도에 차이가 생겨 내부전계가 형성되는 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 소결온도와 치환원소에 따른 서클레이터/아이솔레이터용 YIG 페라이트의 미세구조와 전자기적 특성을 고찰하고자 하였다. Ca, V, In을 치환시킨 YIG 페라이트를 분무건조기를 사용하여 준구형 과립상태로 만들고, 일반적인 세라믹 제조 공정에 따라 12$50^{\circ}C$, 1275$^{\circ}C$, 130$0^{\circ}C$, 13$25^{\circ}C$에서 각각 소결하였다. 제조된 YIG 페라이트에 대한 기본 물성과 자기 특성을 밀도측정기, XRD, SEM, VSM, FMR(Ferromagnetic Resonance) 등을 이용하여 측정 분석하였다. $Y_{1.6}$C $a_{1.4}$F $e_4$$V_{0.7}$I $n_{0.3}$$O_{12}$ 조성의 YIG 페라이트에 대한 전자기적 특성 측정 결과 130$0^{\circ}C$에서 소결한 YIG 페라이트가 높은 포화자화(4$\pi$Ms) 값과 낮은 자기공명반치폭($\Delta$H)을 지닌 우수한 전자기적 특성을 나타내었다. 전자기적 특성을 나타내었다.나타내었다.다.
농산물 수확 이후 저장 유통 과정에서 일어나는 생리적 현상 변화에 따른 내부품질의 측정 분석연구가 활발히 진행되고 있다. 이 연구에서는 비파괴 측정 방법들 중 하나인 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 기술을 활용하여 후숙 과일인 키위의 저장 일수에 따른 형태 및 내부 구조의 변화를 조사하였다. 공시재료는 국내에서 판매되고 있는 키위들 중 3품종(뉴질랜드산 Sun Gold, 뉴질랜드산 Green, 칠레산 Jin Green)별로 균일한 크기의 과일 5개씩을 이용하였으며, 시료를 실험실내($16.6^{\circ}C$, 38% RH)에서 18~19 일간 보관하면서 3~5일 간격으로 5회 시험하였다. 전북대 농업과학기술연구소가 보유하고 있는 MRI(M10, Aspect Imaging, Israel)를 활용하여 영상 이미지를 얻었으며, 저장 기간에 따른 무게 감소는 전자저울(한성, HK-series)을 이용하였다. 자기공명영상 이미지는 Gradient-Eco 펄스열을 사용하였고, 횡단면(Axial)의 영상면(Image-direction)을 중심으로 영상영역(Field of View, FOV)은 $80mm{\times}80mm$로 1회 촬영 할 때 마다 30개의 영상들을 얻었다. 저장 기간이 길어질수록 내부 공동현상이 커지는 것으로 나타났고, 뉴질랜드산 Sun Gold 품종은 다른 두 품종보다 내부 공동이 빠르게 나타났다. 실험이 끝나는 날에는 껍질이 연화되어 타원형의 형체를 계속 유지하지 못하고 붕괴되는 이미지를 MRI를 통해서 관찰 할 수 있었다. 시간이 지남에 따라 영상들의 위치가 일정하지 않고 일부 회전을 한 것처럼 나타났다. 이는 키위 전용 홀더를 만들어 고정하지 않고 측정하다보니 생긴 오차로 생각 되었다. 키위를 건조한 공간에 오래 보관하였기 때문에 시간이 지남에 따라 수분증발과 연화된 껍질 사이로 과육이 흘러 일부를 제외한 대부분의 키위 무게가 일정하게 감소하는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 금속의 표면 플라즈몬 공명으로 인한 금속-유전체 경계면에서의 국소적 전자기장의 강화 효과를 이용하여 표면 플라즈몬을 유발하는 금 박막을 유리 기판위에 증착하고, 프리즘 커플러를 이용한 소산장의 공명 흡수현상을 이차원 영상 으로 얻었다. 특히 DNA/단백질 칩 등 향후 가능한 다채널 시스템에의 응용을 고려하여11-MUA, 11-MUOH 등 자기조립 단분자막(SAM)을 크롬 마스크와 리토그래피, 그리고 Shadow mask와 광 산화반응을 이용하여 금 표면 위에 패터닝 하였다. 텅스텐-할로겐 램프와 중심파장이 ${\lambda}_0=633$ nm의 대역통과 필터를 사용하여 이 평행광을 프리즘 커플러에 입사시켜 반사되어 나오는 반사광의 이차원 영상을 얻었다. 이와는 별도로 ${\lambda}_0=633$ nm의 레이저를 이용하여 단분자막이 코팅되어 있을 때와 없을 때의 공명각의 변화를 관찰하였다. 얻어진 이차원 영상의 위치에 따른 화소 값의 변화를 단분자 막의 두께의 변화에 따라 보정하고, 알려진 매질의 SPR 특성을 Fresnel 방정식에 따라 이론적으로 계산하면 다채널 표면 영상으로부터 항원-항체 등 단백질의 결합 정도를 정량적으로 측정할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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