동수압적 미끄럼베어링의 작동원리는, 두개의 서로 경사진 면이 윤활제를 그 사이에 두고 상대적인 운동을 함에 있어서 두면사이에는 윤활유 막이 형성되어 압력이 형성되고 두면에 작용하는 하중의 지지하게 되므로 직접적 마찰없이 상대적 미끄럼운동을 한다는 것이다. 동수압적 유체윤활은 윤활틈새 내의 윤활유동에 동수압적 점성유체역학 이론을 적용하며 베어링윤활유막의 압력분포를 계산하기 위한 편미분 방정식의 발견이 그 근본을 이루고 있고, 미끄럼베어링에 대한 기본적연구는 1900년 이래로 계속 수행되고 있다. 크랭크샤프트와 피스톤 연결봉 사이의 베어링은 동하중을 크게 받으며 회전하므로 저어널과 축의 상대운동은 회전운동과 윤활면의 수직운동으로 나누어 해석할 수 있다.
$SiO_2$는 지각과 맨틀을 구성하는 풍부한 물질로 고압 상태의 $SiO_2$ 원자구조를 결정짓는 전자구조적 특성에 대한 상세한 이해는 지구 내부의 탄성과 열역학적 성질에 대한 통찰을 제공한다. $SiO_2$처럼 경원소(low-z)로 이루어진 지구 물질의 고압상 전자구조는 in situ 고압 XRS (x-ray Raman scattering) 실험을 통해 연구되어 왔다. 하지만 기존의 고압 실험 방법으로는 물질의 국소 원자구조와 XRS 스펙트럼 간 상관관계를 밝히는데 한계가 있다. 이를 극복하고 더 높은 압력에서 존재하는 $SiO_2$에 대한 XRS 정보를 얻기 위해 밀도 범함수 이론(density functional theory; DFT)에 기반을 둔 제1원리(ab initio) 계산법을 이용한 XRS 스펙트럼 계산 연구들이 진행되고 있다. 비탄성 X-선 산란에 의하여 원자핵 주변 1s 오비탈에 만들어지는 전자-정공(core-hole)은 경원소 물질의 국소 전자구조에 크게 영향을 미치기 때문에 O K-edge XRS 스펙트럼 형태를 계산할 때 중요하게 고려해야 한다. 본 연구에서는 온-퍼텐셜 선형보충파(full-potential linearized augmented plane wave; FP-LAPW) 방법론에 기반하는 WIEN2k 프로그램을 사용하여 ${\alpha}-quartz$, ${\alpha}-cristobalite$ 그리고 $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$에 대한 O 원자 전자 오비탈의 부분 상태밀도(partial density of states; PDOS)와 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하였다. 또한, $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$의 O 원자 PDOS의 전자-정공 효과의 적용 여부에 따른 차이를 비교하여, 원자핵 부근 전자구조 변화에 따른 PDOS의 피크 세기와 위치 변화가 크게 나타났다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 각 $SiO_2$ 구조의 O K-edge XRS 스펙트럼이 각 $SiO_2$ 구조에서 계산된 O 원자의 $p^*$ 오비탈의 PDOS 결과와 매우 유사한 형태를 갖고 있음을 확인하였다. 이는 O K-edge XRS 스펙트럼이 갖는 대부분의 특징적인 피크들이 O 원자의 점유 1s 오비탈에서 $2p^*$ 오비탈로의 전자전이에 기인하기 때문이다. 본 연구의 결과는 $SiO_2$에 대한 정확한 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하는데 있어 전자-정공 효과를 고려해야 한다는 사실을 보여준다. 또한, 실험적으로는 재현이 어려운 고압 환경에 존재하는 $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$ (~63 GPa)에 대한 O K-edge XRS 스펙트럼 계산을 통해, 제1원리 계산이 고압상 물질의 물성 연구에 이용될 수 있다는 사실을 보여준다.
본 연구에서는 제 1원리 계산을 기반으로 대표적인 p-type TCO 중 하나인 Cu-based delafossite ($CuMO_2$, M=Al, Ga, In, Sc, Y) 의 band structure 및 그에 따른 경향성을 분석하였다. 그 결과, 13족에 속하는 M (Al, Ga, In)은 valence band maximum (VBM)에서 2개의 flat한 line이 나타났고, 3족에 속하는 M (Sc, Y)는 Z point에서도 VBM과 비슷한 값이 나타났다.
Co 원자 4개를 포함한 cubane 구조의 분자자성체의 전자구조 및 자기적 성질을 제1원리의 범밀도함수법을 이용하여 계산하였다. 계산된 결과, Co 원자는 +2가를 가지며, 강한 내부 원자의 교환상호작용으로 high-spin 상태를 보여주었다. 스핀배열에 따른 총 에너지 계산에서 수직을 이루는 Co 원자 사이는 강자성, 더 큰 각도를 이루는 Co 원자 사이는 반강자성 교환상호작용이 일어남을 보여주었다. 이러한 원인은 $Co^{+2}(3d^7)$ 원자 사이의 초교환상호작용으로 설명할 수 있었었고, Co 분자자성체는 AFM1 = [${\uparrow}{\uparrow}{\downarrow}{\downarrow}$] 스핀구조를 가지고 있었다.
제1부에서는 소음기를 구성하는 각종 기본요소의 구조에 따른 음향성능의 특성을 간략히 살펴보았고, 제2부에서는 소음기의 음향특성을 해석할 때 쓰이는 각종 성능지수의 정의와 계산상 처리방법에 관하여 토론을 하였다. 본 3부에서는 선형음향해석시에 관련된 각 요소당 관련변수에 대해 알아보고, 소음계 설계에 있어서 기본적으로 염두에 두어야 할 사항들에 대해 논의하고자 한다. 최근에는 컴퓨터 원용설계가 일반적으로 적극 수용되고 있으며 여기서는 이를 이해하기 위한 음향해석의 기본원리를 토론하고, 개념설계시에 사용되는 기본요소들의 기초적 특성에 대하여 언급하고자 한다. 1. 선형 음향해석. 1.1 일반적 가정. 1.2 선형모델에 포함된 소음계 요소의 기하학적 변수. 1.3 각 소음계 요소의 전달 매트릭스. 2. 가장 기초적인 일반 설계 지침.
교육과정 개정시 교육과정의 기본철학아 바뀌면 그 바뀐 철학에서 보는 지식관에 대한 논의가 필요하다. 본 연구는 제7차 교육과정 및 2007 개정 교육과정의 기본 철학인 구성주의 이론의 지식관이란 관점을 준거로 교과서를 분석하였다. 이를 위해 제7차 교육과정과 개정 교육과정에 따라 편찬된 초등학교 1학년과 2학년 수학교과서를 수와 연산 영역을 중심으로 구성주의 지식관을 준거로 분석하였다. 연구자의 교과서 분석의 객관성을 확인하기 위해 교과서 한 단원을 정해 초등수학교육전문가들과 연구자의 분석을 Kappa 계수를 사용하여 비교하였다. 이를 통해 연구자의 분석의 객관성을 확보한 후 교과서를 분석하였다. 교과서를 분석하기 위한 준거로 기능, 개념, 계산 원리, 개념 원리, 일의성, 다양성, 계열성, 통합성의 교육과정 내용변인을 설정하여 분석하였다. 제7차 교육과정 및 개정 교육과정의 기본 철학인 구성주의 지식관이란 관점에서 교과서를 분석한 본 연구의 결과를 종합해 볼 때, 교육과정과 교과서 사이의 괴리를 확인할 수 있었다.
β-MnO₂ 전자상태와 화학결합을 하트리-폭-슬레이터 근사를 사용하는 제 1원리 분자 궤도법의 일종인 DV-X/sub α/ 법에 의해 이론적으로 조사하였다. 벌크상의 β-MnO₂에 대한 상태를 해석하기에 적합한 클러스터 모델을 결정하기 위하여, 여러 가지 다른 크기를 지닌 수종의 클러스터 모델들에 대한 계산을 행하였다. 실험적으로 측정된 XPS와 이론적으로 계산된 XPS를 비교함으로써, Mn/sub 15/O/sub 56/ 모델이 β-MnO₂의 전자 상태와 화학 결합을 계산하기에 가장 적합한 모델임을 결정하였다. 이 모델을 사용하여 에너지 준위, 상태 밀도, 유효 공유 결합 전하, 유효 전하, 전자 밀도 분포를 구하고, 이에 대한 고찰을 행하였다.
분자자성체 Mn-dimer의 전기구조 및 자기적 성질을 제1원리의 범밀도함수법을 이용하여 계산하였다. 계산 된 결과, 전자구조는 벌크 MnO와 비슷한 Mn 주위의 4개의 산소 원자에 의해 $t_{2g}$, $e_g$ 에너지 준위로 분리되어 있었다. 적은 수의 배위원자로 이 결정장 분리는 작았디. 총에너지 계산에서는 반강자성적 상호작용이 낮은 에너지를 가지고 있었다. 계산 된 $Mn^{+2}$ 원자 사이의 교환상호작용 크기는 다른 Mn-O 분자자성체보다 한 단위 큰 값을 얻었다. 이 원인은 Mn 3d 사이의 직접 상호작용과 Mn-O의 강한 결합으로 인한 초교환상호작용의 결과이다.
이온산란 분광법(ISS: Ion Scattering Spectroscopy)은 표면 원자의 구조를 러더포드 후방산란법(RBS: Rutherford Backscattering Spectroscopy) 등과 같이 실공간에 대하여 직접 정보를 얻는 방법이다. 그 중에서도 산란각도를 $180^{\circ}$로 고정하여 산란이온 검출기를 설치한 직충돌 이온산란 분광법(ICISS: Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy)은 산란된 이온의 궤적이 입사궤도와 거의 동일하기 때문에 산란궤적의 계산이 간단해지고, 최외층 뿐만 아니라 표면에서 수 층 깊이의 원자구조의 해석이 가능하다. 또한 비행시간형(TOF: Time-Of-Flight) 분석기를 채택하여 산란 이온 및 중성원자를 동시에 측정하면 입사 이온의 표면에서의 중성화에 관계 없이 산란 신호를 얻으므로 표면 원자의 결합 특성에 영향 받지 않고 사용할 수 있다. 본고에서는 ICISS의 원리, 장치, 측정방법 등을 소개한 제1편 및 반도체 표면구조, 금속/반도체 계면 등의 해석에 관하여 기술한 제2편에 이어서 세라믹 재료의 표면 원자 구조, 세라믹 박막의 원자 구조, 흡착 기체의 구조, 원소의 편석 등에 관한 연구 사례를 소개하고자 한다.
Cu 원자 4개를 포함한 cubane 구조의 분자자성체의 전기구조 및 자기적 성질을 제1원리의 범밀도함수법을 이용하여 계산하였다. 계산 된 결과, Cu 원자는 +2가를 가지며, 팔면체 배위자중 면내 짧은 4개의 배위산소원자로 인해 3d $x^2-y^2$ hole 궤도를 가지고 있었다. 스핀배열에 따른 총 에너지 계산에서 면내는 반강자성, 면간은 강자성 자기구조가 가장 안정되었다. 교환상호작용 J의 크기는 면내의 J가 훨씬 크고 반강자성 성질을 나타내었으며, 나머지 면간의 J값은 아주 작았다. 이러한 원인은 Cu $x^2-y^2$ hole 궤도정렬로 인하여 면내 강한 초교환상호작용의 결과이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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