• 한국전자파학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.1073-1084
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• 2010

본 논문에서는 지속적인 고출력 전자기파 근접 노출 환경에서 인체 두부에서의 온도 변화를 살펴보았다. 근접 전자기파 발생 장치로 반파장 다이폴 안테나를 사용하고, 안테나의 위치는 귀 옆과 눈 앞 두 종류의 환경을 설정하였다. 이때, 안테나의 주파수는 두 종류의 단일 주파수 835 MHz와 1,800 MHz를 고려하였다. 전자기파 노출에 의한 인체의 전자파 흡수율(Specific Absorption Rate: SAR) 값은 시간 영역 유한 차분법(Finite-Difference Time-Domain: FDTD)으로 계산하였고, 인체에서의 온도 변화는 생체 열 방정식(Bio-Heat Equation: BHE)를 이용해 계산하였다. 또한, 연속적인 고출력 노출 환경에서 인체의 온도 변화를 보다 정확히 예측하기 위해서 온도조절 기능(thermoregulation)을 고려하였다. 온도 조절 기능을 고려하지 않을 경우에는 최대 온도 상승은 안테나 출력에 비례하는 것을 확인하였다. 반면에, 온도 조절 기능을 고려하면, 피부의 온도가 $5^{\circ}C$ 이상 증가한 구간에서는 안테나 출력에 비례하는 특성이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 수치 해석 방법으로, 인체조직에 손상을 일으키는 온도 상승(뇌: $3.5^{\circ}C$, 피부: $10^{\circ}C$)을 야기할 수 있는 전자기파 노출 환경을 예측하기 위해서는 온도 조절 기능을 포함한 해석을 수행해야 한다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제41권6호
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• pp.93-99
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• 2004

무선랜에 대한 수요의 급격한 증가로 HyperLAN(5.1-533GHz, 5.725-5.825GHz)이 전세계 적으로 무선랜을 위하여 새롭게 할당되고 있다. 또한 대부분의 이동통신기기는 크기가 작으므로 안테나의 크기는 효과적인 설계를 위해 매우 중요하다. 본 논문에서는 5GHz 무선랜을 위해 소형 광대역 안테나를 설계하였다. U슬롯 안테나는 간단한 구조이지만 $10-40\%$의 광대역을 가지고 있으며, 또한 좋은 방사특성을 가지고 있다. 그러나, 일반적으로 U슬롯 안테나의 크기는 크므로 PDA나 노트북과 같은 무선통신기기에 적용하기에 어려움이 있다. 제안된 안테나는 사각패치에 U형 슬롯을 이용하여 광대역 특성을 얻었고, 두 개의 유전체 기판과 스티로폼을 이용함으로써 소형화하였다. U슬롯 안테나의 설계를 위해 유한차분시간영역(FDTD) 법이 적용되었고 MPI 병렬화기법을 이용하여 FDTD법의 분석속도를 향상하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.261-269
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• 2004

콘크리트 보의 내력 증강을 위해, 탄소 섬유시트와 유리 섬유시트 등의 보강재를 보의 하부에 접착시킴으로써, 기존 콘크리트 부재를 보강할 수 있다. 이러한 보강법에 대한 다양한 설계 방법 및 적용 기법들이 개발되고 있지만, 보강 후 접착 성능을 포함한 건전도 평가는 아직 실용화되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 콘크리트 보에 부착된 보강재의 박리 여부를 검사하기 위해 전자기파의 모델링 기법을 적용하였고, 이는 박리검사용 실험 장치를 개발하기 위한 토대를 마련하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 3GHz와 5GHz의 가우스 파와 사인 파를 입사파로 사용하여, 박리 두께가 각각 1mm와 3mm 인 콘크리트 시편에 전자파를 보내는 경우를 유한차분 시간영역법(FD-TD method)으로 모델링 하였다. 그 결과, 파형과 중심 주파수에 따라 정확도의 차이는 있었으나 박리의 유무와 위치를 찾아 낼 수 있었다.

• Journal of Magnetics
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• 제20권3호
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• pp.308-311
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• 2015

We design a crisscrossed double-layer birdcage (DLBC) coil by modifying the coil geometry of a standard single-layer BC (SLBC) coil to enhance the homogeneity of transmitting magnetic flux density ($B_1{^+}$) along the main magnetic field ($B_0$)-direction for small-animal magnetic resonance imaging (MRI) at 300 MHz. The performance assessment of the crisscrossed DLBC coil is conducted by computational analysis with the finite-difference time domain method (FDTD) and compared with SLBC coil in terms of the $B_1$ and the $B_1{^+}$ distribution. As per the computational calculation studies, the mean value in the two-dimensional $B_1{^+}$ map obtained at the mid-axial slice with the proposed DLBC coil is slightly lower than that obtained with the SLBC coil, but the $B_1{^+}$ value of the DLBC coil in the outermost plane (40 mm away from the central plane) shows improvements of 19.3% and 24.8% over the SLBC coil $B_1{^+}$ value when simulating a spherical phantom and realistic mouse body modeling. These simulation results indicate that, the $B_1{^+}$ homogeneity along the z-direction was improved by using DLBC configuration. Our approach enables $B_1{^+}$ homogeneity improvement along the zdirection, and it can also be applied to ultra-high field (UHF) MRI systems.

• 한국전자파학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.143-150
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• 2000

본 논분에서는 시간영역 유한 차분법을 이용하여 마이크로스트립 안테나의 급전홈에 대한 최적 크기를 제시 하였다. 먼저 여러 모양과 형태의 급전홈을 가지는 마이크로스트립 안테나의 반사손실을 주어진 주파수와 기판에 대하여 수치 해석적으로 계산 하였다. 다음으로 주어진 조건에 대하여 반복 계산 과정을 통하여 최적의 급전홈의 크기름 제시하였다. 그 결과 안테나의 너비가 안테나 길이의 0.78배일 경우에 급전홈의 최적 폭은 50Q 급 전선로 폭의 약 0.42배임을 알았고. 급전홈의 최적 길이는 안테나 패치 길이의 약 0.36배 임을 알 수 있었다. 이 결과는 여러 형태의 급전홈을 갖는 마이크로스트립 안테나를 제작하여 측정함으로써 검증되었다. 또한 급전홈의 최적의 크기는 주파수, 안테나 기판의 높이, 유전율에 대하여 영향 받지 않음을 알 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.884-890
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• 2003

본 논문은 휴대폰 전자파에 노출된 항부에서 SAR 값을 저감하기 위하여 전자파 흡수체를 단말기 표면에 부착하여 해석 및 측정하였다. 개발된 전자파 흡수체는 Mn-Zn계로 구성되었으며, 유전율은 7.30-j0.05 이고, 투자율은 2.20-j1.55이다 전자파 흡수체 부착에 의한 SAR 값은 비선형 FDTD 알고리즘을 적용하여 계산하였으며, 동작주파수 835 MHz에서 phantom 모델을 제작하여 SAR 값을 측정하였다. 그 결과, 전자파 흡수체 부착에 의한 SAR 값은 약 18 % 감소하였고, 안테나의 정재파비 및 패턴은 기존의 것과 거의 일치하였으며, 이득은 약 0.3 dB 감소하였다. 그러나 휴대폰의 수신감도는 전반적으로 약 1 dB 향상되었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.277-290
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• 1999

유한차분 시간영역 수치해석 기법을 사용하여 휴대폰과 인체 간의 전자파 결합 현상을 시율레이션하였고, 인체 두부의 모형을 제작하기 위한 생체 뼈 유사 물질의 합성에 관한 연구를 수행했다. 휴대폰 모형을 제작 하여 자유 공간에서 안테나 반사계수 및 복사 패턴을 측정하였다. 인체와 안테나 사이의 거리를 매개 변수로 하여 안테나의 입력 임피던스, 반사계수, 복사 패턴, 효율, 그리고 인체 두부의 전력 홉수량을 계산하였다. 인 체 근접 효과에 의하여 안테나 공진 주파수가 약 12 %까지 감소되었으며, 출력이 0.6W일 때, 두부와 안테나 사이의 거리가 30mm이상 떨어져 있을 경우, l-g 평균 최대 SAR가 ANSVIEEE 안전 기준인 1.6 W /kg 이 하로 계산되었다. 뼈 유사 물질의 합성에는 에폭시, 응고제, 그리고 흑연 분말을 기본 물질로 하고, 전도도를 제어하기 위해 소량의 전도성 에폭시를 첨가하였다. 850 MHz에서 비유전율이 18.04, 전도도가 0.347로서 생체 뼈의 특성에 매우 근접하는 시료가 합성되었음을 보였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.407-415
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• 2011

본 논문에서는 등방성(isotropic) 특성과 작은 분산 오차(low dispersion error)를 갖는 3차원 등방성 시간 영역 유한 차분법(ID-FDTD: Isotropic Dispersion Finite Difference Time Domain) 방법의 stability condition과 광대역 해석 특성에 대해 논의하였다. 3차원 ID-FDTD 방법은 기존의 Yee FDTD 방법의 비등방성 특성과 큰 분산 오차를 개선하기 위해 제안되었다. 기존 연구에서는 3차원 ID-FDTD 방법의 stability condition을 수치적으로 계산하였지만, 이에 대한 검증이 충분히 이뤄지지 않은 상태이다. 이에 본 논문에서는 단일 주파수와 광대역 주파수 신호를 입력원으로 한 모의 실험 환경에서 3차원 ID-FDTD 방법의 stability condition 검증을 수행하였다. 또한 광대역 특성에 대해 3차원 ID-FDTD 방법과 유사한 알고리즘들을 비교 분석해 해보았고, 마지막으로 3D ID-FDTD을 적용하여 대형 크기 구 모델에 대해 radar cross section(RCS) 해석을 수행함으로써, 실질적 해석을 통한 알고리즘 검증 및 분석을 마무리 하였다.

• 한국재료학회지
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• 제24권8호
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• pp.417-422
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• 2014

In this study, we investigated localized surface plasmon resonance and the related coupling phenomena with respect to various geometric parameters of Ag nanoparticles, including the size and inter-particle distance. The plasmon resonances of Ag nanoparticles were studied using three-dimensional finite difference time domain(FDTD) calculations. From the FDTD calculations, we discovered the existence of a symmetric and an anti-symmetric plasmon coupling modes in the coupled Ag nanoparticles. The dependence of the resonance wavelength with respect to the inter-particle distance was also investigated, revealing that the anti-symmetric mode is more closely correlated with the inter-particle distance of the Ag nanoparticles than the symmetric mode. We also found that higher order resonance modes are appeared in the extinction spectrum for closely spaced Ag nanoparticles. Plasmon resonance calculations for the Ag particles coated with a $SiO_2$ layer showed enhanced plasmon coupling due to the strengthened plasmon resonance, suggesting that the inter-particle distance of the Ag nanoparticles can be estimated by measuring the transmission and absorption spectra with the plasmon resonance of symmetric and anti-symmetric localized surface plasmons.

• 지구물리와물리탐사
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• 제4권2호
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• pp.45-54
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• 2001

지표 레이다(Ground Penetrating Radar; GPR) 탐사를 모사하기 위해서, 시간 영역 유한 차분법을 이용하여 송수신 안테나를 고려한 3차원 모델링 알고리듬을 개발하였다. 국내에서 주로 사용되는 GPR탐사기기인 쌍극자 안테나를 모사하고, 안테나 끝점에서의 내부반사(ringing) 현상을 줄이기 위해 subcellular법을 사용하였다. 반무한 매질에서 종단 저항에 따른 출력 전압의 변화를 비교하여, 종단 저항의 수가 많아지면 내부반사가 줄어드는 반면 출력 전압이 작아진다는 사실을 알 수 있었고, 이 결과를 토대로 내부반사를 줄이는 쌍극자 안테나를 구현하였다. 각도에 따른 전기장 분포를 알기 위해 안테나에 직교하는 면과 안테나를 포함하는 면에서 방사 패턴을 구하였다. 안테나를 포함하는 면의 전기장 에너지가 안테나에 직교하는 면보다 안테나 직하부로 집중되는 현상을 볼 수 있었다.