• 광학세계
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• 통권144호
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• pp.16-24
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• 2013

펨토초는 1000조 분의 1초를 말한다. $10^{-15}$를 의미하는 단위명이 펨토(Femto)이기 때문에 붙여진 이름이다. 눈을 한 번 깜박이는 시간이 약 10분의 1초, 총알이 물체를 통과하는 데 걸리는 시간이 약 100만 분의 5초인 점을 감안하면 펨토초는 상상하기도 힘들 정도로 빠른 시간인 셈이다. 이런 펨토초 동안 벌어지는 물리, 화학, 생물학적 현상을 연구하는 학문이 펨토과학이며 주로 펨토초 레이저를 이용해 관찰한다. 현재 전 세계적으로 펨토초의 극히 짧은 시간에 1000조 와트(페타와트)의 고출력 레이저를 발생시킬 수 있는 광양자빔 연구시설 구축 사업이 활발하게 진행되고 있다. 국내에서는 광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소가 '극초단 광양자빔 연구시설 설치 운영사업(사업책임자: 이종민 교수)'을 통해 국가 대형 레이저 연구시설인 '페타와트 극초단 초강력 레이저 연구시설(PULSER)'을 최근 구축 완료했다. 이번호에서는 21세기를 이끌 신성장동력 중 하나로 각광 받고 있는 펨토과학기술의 국내 연구 현황과 페타와트 극초단 초강력 레이저 연구시설(PULSER)에 대해 자세히 소개하고자 한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.8-8
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• 2004

펨토기술은 펨토초영역에서 일어나는 물리화학적 현상을 이용하여 공학적으로 이용하는 학문이다. 펨토초(femtosecond)는 시간의 단위로서 1펨토초는 1000조분의 1초($10^{-15}$)에 해당된다. 일반적으로 사람의 머리카락 두께는 약 100fm 인데 100 펨토초라고 하더라도 빛이 머리카락 두께의 1/2도 진행하지 못하는 극도의 짧은 시간에 불과하다. 이러한 펨토기술은 극초단 레이저의 발달로 가능해졌다. 1960년대 초 레이저 펄스폭을 줄일 수 있는 기술이 개발돼 나노초 시대가 열린 이후 60년대 중반에 펄스폭을 더욱 줄일 수 있는 모든 잠금기술이 개발돼 피코초 시대가 도래했다.(중략)

• 한국통신학회논문지
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• 제38B권4호
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• pp.257-265
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• 2013

본 연구에서는 펨토 기지국 (Access Point: AP) 밀도가 높은 Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) 기반 펨토셀 네트워크 환경에서 하향링크 시스템 성능 향상을 위한 그래프 컬러링 기반 동적채널할당 (Graph Coloring based Dynamic Channel Assignment: GC-DCA) 방법을 연구한다. 제안하는 GC-DCA는 그래프 컬러링을 이용한 펨토 AP 그룹화 단계와 펨토 사용자 단말 (User Equipment: UE)의 신호 대 잡음비 (Signal to Interference plus Noise Ratio: SINR)을 고려한 동적채널할당 단계로 구성된다. 시뮬레이션을 통해 평균 펨토 UE 전송률과 펨토 UE 가 요구하는 전송률을 만족하지 못하는 펨토 UE 확률을 분석한 후, 제안하는 GC-DCA 가 다른 채널할당 방법들 보다 우수함을 보인다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1558-1559
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• 2006

펨토세컨드 원적외선 가속장치(Femtosecond Far-infrared Accelerator)에는 5 밴드의 클라이스트론이 사용되고 있으며, 이를 구동시키기 위하여 신뢰성이 높고 컴펙트하며 효율성이 좋은 펄스 모듈레이터가 필요하다. 전통적인 방식의 라인타입 공진충전 펄스 모듈레이터는 직류전원을 만들기 위하여 많은 고전압 소자들을 사용한다. 이러한 소자들로는 SCRs, 3상 트렌스포머, 정류 다이오드, 필터 초크, 필터 커패시터, 충전 인덕터, 충전 다이오드, deQing 회로, de-spiking 초크 둥으로 구성된다. 펨토세컨드 원적외선 가속장치의 펄스 모듈레이터에는 이러한 소자들을 사용하는 대신에 고전압 인버터전원장치를 사용함으로써 신뢰성이 높고 컴펙트하며 효율성이 좋은 펄스 모듈레이터를 제작하였다. 전통적인 방식의 라인타입 공진충전 펄스 모듈레이터는 deQing 회로를 사용해야만 하지만, 펨토세컨드 원적외선 가속장치의 펄스 모듈레이터의 빔 전압의 변동폭은 deQing 회로를 사용하지 않고도 0.5 % 범위안에서 동작하기 때문에 출력이 매우 안정적이다. 고전압 인버터전원장치의 사양은 10 KJ, 50KV, 200mA의 전원장치 4개를 병렬로 사용하여 30 Hz로 운전하고 있다. 본 논문에서는 펨토세컨드 원적외선 가속장치의 펄스 모듈레이터의 디자인개념과 출력전압의 변동폭에 관하여 논의하고자한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1322-1323
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• 2008

기존의 펨토 초 레이저를 이용하여 발생시킨 테라 헤르츠 광원의 한계를 극복하기 위하여 대용량의 가속기를 이용한 테라 헤르츠 광원의 발생에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 포항방사광 가속기연구소에서도 펨토 초 테라 헤르츠 빔을 이용한 분광학적인 방법을 사용하여 단백질 접힘과 DNA-단백질 간 상호작용, 화학적, 생물학적인 반응 동력학 등에 관한 연구와 영상 기술개발 등을 할 계획을 가지고 펨토초 테라 헤르츠 빔 라인을 건설 중에 있다. 펨토 초-테라 헤르츠 빔 라인의 마이크로웨이브를 가속하는 장치에 사용되는 전원장치의 설계와 제작 및 시험과정을 외국기술에 의존하지 않고 순수 국내기술로 실현하였다. 본 논문에서는 펄스 모듈레이터의 설계와 실험결과를 보이고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.24-24
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• 2015

최근 생체재료의 개발이 눈부시게 발전되고 생체적합성이 우수한 표면을 요구함에 따라 생체재료의 표면처리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Laser Deposition법은 항공기 부품제조 분야에 주로 사용되고 있으며 최근에 오하이오 주립대 타이타늄합금연구센터를 중심으로 표면처리에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 특히 이를 이용하여 치과재료의 표면처리에 응용을 시도하였다. 치과에서 응용될 수 있는 경우는 주로 임플란트는 부분 또는 완전 무치악 환자의 보철수복에 사용되는 보철물의 제작등에 사용될 수 있으며 이중에서도 특히 생체용 임플란트의 표면처리응용으로 임플란트와 조직간의 접합성을 개선하는 표면처리법으로 연구되었다. 임플란트의 성공과 실패는 물성적인 측면에서 임플란트의 형태, 표면거칠기 및 표면처리방법, 초기하중 등에 의하여 좌우되며 임플란트 재료에 작용하는 응력차폐는 생체적합성을 좌우하는 큰 요인이 되고 있다. 이를 위하여 저 탄성계수합금을 설계하지만 하중을 버티는 강도가 낮아지는 단점이 있어 레이저증착법을 이용하여 임플란트재료인 Ti6Al4V합금에 탄성계수가 낮은 Ta, Nb등을 코팅하는 방법을 통하여 이를 해결하고자하는 시도가 이루어지고 있다. 이 방법은 최근의 3D 프린팅의 원리가 되고 있다. 따라서 발표에서는 Laser Deposition방법을 이용하여 치의학분야에서 응용되고 있는 예를 강연하고 응용 가능 분야에 대하여 토론 하고자한다. 또한 펨토레이저를 이용하여 생체합금의 표면처리는 생체활성화를 더욱 증진시키며 이를 위하여 많은 연구 수행되고 있다. 본 발표에서는 매식용 합금 표면에 펨토레이저를 이용하여 텍스춰링하여 세포가 잘 성장 할 수 있는 크기의 조절함으로써 기존의 표면처리와는 다른 효과를 얻을 수 있는 장점을 알아본다. 펨토레이저를 이용하면 여러 가지 형태의 텍스춰링이 가능하며 원형, 사각형등등 자유자제로 형태의 묘사가 가능하고 깊이 또한 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다. 지금까지는 표면 개질에 사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 (${\lambda}=532nm$)를 사용하거나, 자외선파장영역의 레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보편화되었다. 이를 이용하여 제조된 Ti합금에 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 나노크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 나노튜브를 형성하여 그 표면특성의 변화를 알아보고 펨토레이저가 의료분야에 적용되고 있는 예를 살펴보고자 한다.

• 과학과기술
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• 12호통권415호
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• pp.20-23
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• 2003

한국과학기술단체총연합회(회장 김시중)가 주최하고 한국경제신문사가 후원한 '국제 펨토포럼'이 지난 3일부터 5일까지 국내에서는 처음으로 제주 오리엔탈호텔에서 열렸다. 이번 행사에는 국내외 석학과 전문가 1백여 명이 참석, '펨토과학기술 - 미래와 전망'이란 주제로 연구성과 발표와 토론을 벌였다. 그 내용을 지상중계한다.

• 벤처창업연구
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• 제8권1호
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• pp.1-11
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• 2013

펨토 융합기술은 펨토초($10^{-15}$초) 레이저 및 이를 활용한 융합 기술을 의미한다. 펨토 융합기술은 공간상의 극한기술인 나노($10^{-9}$)기술과 비견되는 기술로 시간영역의 극한 기술이다. 국가주력성장산업인 모바일, 반도체, 디스플레이 산업은 모두가 초소형화, 고집적화가 진행되고 있으며, 이를 구현하기 위해서는 초미세, 초정밀 펨토 융합 공정기술들의 개발이 필요하다. 하지만 펨토 융합기술 개발에 필수적인 펨토초 레이저 제작 기술은 국내 일부 연구진만이 보유하고 있는 실정이다. 이런 국내 현실을 반영하여 정부 차원에서 정보통신산업 연구기반 구축 사업으로 "펨토 융합기술 기반 구축"사업을 시행하고 있다. 본 연구는 펨토 융합기술 기반 구축"사업의 타당성을 분석을 하는데 그 목적이 있다. 사업 타당성 분석 방법으로 AHP(analytic hierarchy processing) 분석 방법을 적용하였고, AHP 분석결과 종합평점이 0.55이상이면 그 사업이 타당성이 있는 것으로 판단하며 평가자 전원 모두가 종합 평점에 있어서 0.55이상의 평가를 하고 있으며, 종합평점이 0.846 이므로, 이사업에 대한 타당성이 있는 것으로 분석되었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.471-479
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• 2012

셀룰러 펨토 시스템에서 펨토 기지국(f-BS: femto base station)은 좁은 영역에 중복 설치 및 과밀 설치될 수 있다. 이러한 불필요한 설치는 채널을 공유하는 인접 f-BS간 간섭문제를 야기하여서 시스템의 용량과 커버리지에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문은 셀룰러 펨토 시스템에서 발생할 수 있는 이러한 성능하락 문제를 해결하기 위하여 강제 핸드오버를 이용한 부하분산과 확률적 자원 이용방법을 제시한다. 제안하는 기법은 중앙 컨트롤러의 조정이 아닌 이웃 f-BS간의 통신을 통한 분산적인 방법이며, f-BS가 주변 정보를 수집하여 스스로 과밀지역에 분포하였음을 인식하고 부하 및 자원 이용의 조절하는 방법을 포함한다. 평균 셀 수율, 사용자당 평균 수율을 바탕으로 제안하는 기법의 성능 향상을 모의실험을 통해 검증하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.307-312
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• 2011

본 논문은 매크로/펨토 셀룰러 망에서 모든 셀들 간의 서비스 공평성을 유지함으로써 시스템을 안정화하고 데이터 전송속도를 향상시키기 위한 채널 분배 기법을 제안한다. 특히 매크로셀과 펨토셀 간에 분배하는 채널의 비율이 시스템에 주는 구체적인 영향을 파악하기 위하여 IP 기반의 매크로/펨토 셀룰러 망에 대한 대기행렬 모형을 제시한다. 이를 바탕으로 실질적인 채널 분배 전략을 제안하고, 실험을 통하여 다양하게 변화하는 시스템 환경에 따라 제안 기법의 동작을 분석한다. 또한 그 결과를 통하여 효율적인 시스템 구조의 설계 방향에 대하여 논의한다.