• 제목/요약/키워드: 레이저분광학

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레이저를 이용한 분무 가시화 (Spray Visualization Using Laser Diagnostics)

  • 윤영빈
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2005년도 한국가시화정보학회 연소/내연기관 부문 학술강연회
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    • pp.87-112
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    • 2005
  • 분무를 정량적으로 측정하는 것은 노즐의 설계와 개발을 위해서 뿐만 아니라 연소 시스템 전반의 효율 및 불안정성의 제거, 공해 저감 등의 요구 조건을 만족하기 위해서 중요하다. 이를 위해 이전에는 분무장 내에 수집관을 삽입하는 기계적 패터네이터(Mechanical Patternator)와 같은 삽입식 측정 방식을 이용하여 왔으나, 최근에는 고속카메라, Malvern particle analyzer, PDPA, 광학 패터네이터(Optical Patternator)와 같은 분무장을 교란시키지 않으면서도 빠른 측정이 가능한 가시화 기술들이 적용되고 있다. 특히 광학 패터네이터는 레이저 평면광을 이용하여 분무를 측정하는 비삽입식 기술로 단시간 내에 분무장 내 액체 연료의 질량 및 액적 크기의 단면 분포를 동시에 얻어낼 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 분무 액적들의 수밀도가 증가하는 경우에는 이들 액적에 의한 입사광 및 신호 감쇠, 다중산란 등에 의한 오차가 심하게 발생하여, 기존의 PDPA, PLIF 등의 광학 기법으로는 충분히 신뢰할 만한 결과를 얻기가 어렵게 된다. 이러한 분무를 정량적으로 측정하기 위해서는 입사광의 감쇠뿐만 아니라 분무장 내 액적들에 의한 신호의 감쇠 과정에 대한 고려가 필요하다. 주면 액적들의 영향을 최소한으로 줄이기 위해서는 레이저 평면광을 사용하는 광학 패터네이터와 달리 레이저 광선을 분무장에 조사하여 고압에서 나타날 수 있는 다중 산란에 의한 오차를 최소화할 수 있다. 이러한 이미지 처리 기법을 이용하는 광학 선형 패터네이터(Optical Line Patternator)를 이용하여 기존 레이저 계측기법으로 측정이 곤란하였던 고압 환경 하에서의 스월 동축형 인젝터의 분무 특성을 해석할 수가 있다. 2015(년도) 6,388, 2025(년도) 13,367, 2035(년도) 18,756, 2045(년도) 22,595, 시장점유율 증가로 인한 수출액 증가분 누적(억원) : 2015(년도) 3,411, 2025(년도) 8,847, 2035(년도) 14,433, 2045(년도) 18,005 또한 시나리오 비교평가를 실시하여 본 결과, 본 연구에서 정의한 순편익 누적(Cumulative Net Profit) 변수를 적용하면 현재 연구비 추세 대비 $30\%$ 까지 연구비를 증가 시키는 것이 효율적임을 알 수 있었다.성, 생산 용이성, 제품 디자인의 우수한 정도가 a=0.01 수준 하에서 유의적으로 추정되었다. 이들 변수들 중에서 품질경쟁력에 가장 큰 영향을 미치는 측정변수는 제품의 기본 성능, 수명(내구성), 신뢰성, 제품 디자인의 순서로 추정되었다. 이것은 한국 제조업이 아직 산업 디자인이 품질경쟁력에 크게 영향을 미치는 성숙단계에 이르지 못하였음을 의미한다. (2) 제품 디자인에게 영향을 끼치는 유의적인 변수는 연구개발력, 연구개발투자 수준, 혁신활동 수준(5S, TPM, 6Sigma 운동, QC 등)이며, 제품 디자인은 우선 품질경쟁력을 높여 간접적으로 고객만족과 고객 충성을 유발하는 것으로 추정되었다. 상기의 분석결과로부터, 본 연구는 다음과 같은 정책적 함의를 도출하였다. 첫째, 신상품 개발과 혁신을 위한 포괄적인 연구개발 프로젝트를 품질 경쟁력의 주요 결정요인(제품의 기본성능, 신뢰성, 수명(내구성) 및 제품 디자인)과 연계하여 추진해야 할 것이다. 둘째, 기업은 디자인 경영 마인드 제고와 디자인 전문인력 양성을, 대학은 디자인 현장 업무를 통하여 창의력 증진과 기획 및 마케팅 능력 교육을, 정부는 디자

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전기화학적증착법(ECD)을 사용해 형성한 성장 시간에 따른 Al-doped ZnO 나노결정체의 구조적 성질 및 광학적 성질

  • 추동훈;김기현;노영수;이대욱;김태환
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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    • pp.262.2-262.2
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    • 2013
  • ZnO는 광학적 및 전기적 성질의 여러 가지 장점 때문에 메모리, 나노발전기, 트랜지스터, 태양전지, 광탐지기 및 레이저와 같은 전자소자 및 광소자로 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. Al이 도핑된 ZnO 나노결정체를 전기화학적 증착법을 이용하여 형성하고, 형성시간의 변화에 따른 구조적 및 광학적 성질을 관찰했다. ITO로 코팅된 유리 기판에 전기화학증착법을 이용해 Al 도핑된 ZnO를 성장시켰다. Sputtering, pulsed laser vapor deposition, 화학기상증착, atomic layer epitaxy, 전자빔증발법 등으로 Al 도핑된 ZnO 나노구조를 형성할 수 있지만, 본 연구에서는 간단한 공정과정, 저온증착, 고속, 저가의 특성 등으로 경제적인 면에서 효율적인 전기화학증착법을 이용했다. 반복실험을 통하여 Al의 도핑 농도는 Zn와 Al의 비율이 98:2이 되도록, ITO 양극과 Pt 음극의 전위차가 -2.25 V가 되도록 실험조건을 고정했고, 성장시간을 각각 1분, 5분, 10분으로 변화하였다. 주사전자현미경 사진을 보면 Al 도핑된 ZnO는 성장 시간이 증가함에 따라 나노구조의 직경이 커지는 것을 알 수 있다. 광루미네센스 측정 결과는 산소 공핍의 증가로 보이는 500~600 nm대의 파장에서 나타난 피크의 위치가 에너지가 큰 쪽으로 증가했다. 위 결과로부터 성장 시간에 따른 Al 도핑된 ZnO의 구조적 및 광학적 특성변화를 관찰했고, 이 연구 결과는 Al 도핑된 ZnO 나노구조 기반 전자소자 및 광소자에 응용 가능성을 보여주고 있다.

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분할디스크형 글라스레이저 증폭기의 온도분포특성에 관한 연구 (Study on the properties of temperature distribution at the split-disk geometry glass laser amplifier)

  • 김병태
    • 한국광학회지
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    • 제3권4호
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    • pp.227-233
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    • 1992
  • 분할디스크형 글라스레이저 증폭기를 개발하기 위하여 이를 해석 설계할 수 있는 시뮬레이션 코드를 작성했다. 레이저매질에서의 열부하를 감소시키고, 플래시램프의 방사스펙트럼과 레이저글라스의 흡수 스펙트럼 간의 결합효율을 높이기 위해서는 전류밀도를 2000-4000A/$\textrm{cm}^{2}$로 유지하여 단파장에서의 방사에너지를 줄여야 한다. 디스크 증폭기에서 같은 부피를 갖는 매질을 3등분하여 냉각표면적을 3배로 늘렸을 때 온도상승치는 30% 정도로 떨어졌다. 단면펌핑 분할 디스크형 증폭기의 설계에서는 각 글라스 간의 $Nd^{3+}$ 도핑율에 차등을 주어야 하고 플래시램프 앞에 있는 매질의 흡수계수 $\alpha$ 와 두께 d의 곱인 $\alpha$d가 0.26 전후가 적절하다는 것을 알았다.

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Radio-over-Fiber 시스템을 위한 40 GHz 대역에서 직접 광스위칭 CDMA 연구 (Study on direct optical switching CDM at 40 GHz-band for Radio-over-Fiber(RoF) system)

  • 최재원;전영민;변영태;우덕하;박종대;서동선
    • 한국광학회지
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    • 제14권6호
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    • pp.600-605
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    • 2003
  • Radio-over-Fiber(RoF) 시스템에서 직접 광스위칭 CDMA(Direct Optical Switching CDMA : DOS-CDMA) 기법을 이용하여 기존 이동통신에서 연구되어왔던 수 ㎓ 대역보다 주파수가 훨씬 높은 40 ㎓ 대역의 MMW (millimeter wave)를 반송파로 사용한 차세대 이동통신을 위한 MMW DOS-CDMA 시스템 연구를 실험적으로 수행했다. 부호 분할 다중화에 사용된 직교 부호(orthogonal codes)는 단극성(unipolar) 형태의 상호상관이 2이하(crosscorrelation$\leq$2)인 부호열을 선택했으며, 부호 길이(code length)는 16 chips, 칩율(chip rate)은 2.5 Gchip/sec 였다. 광원은 10 ㎓ 광섬유 링 레이저를 유리고조모드 잠김시켜 진폭 균등화한 40 ㎓ 의 안정된 레이저 펄스를 발생시켜 사용하였다.

비접촉식 CRT 계측용 모듈개발 (Development of Non-contacting Module for CRT Measurement)

  • 강성구;김정기;권진혁
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2000년도 제11회 정기총회 및 00년 동계학술발표회 논문집
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    • pp.204-205
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    • 2000
  • 본 연구에서는 반도체 레이저 LD 혹은 백색광로부터 조사되는 빔을 CRT 모니터의 측정부에 입사시켜 패널 glass와 섀도우 마스크에서 반사되는 빔을 PSD에 조사하여 섀도우 마스크의 진동을 측정하였으며, CCD를 사용하여 열적변형과 패널 glass의 아랫면과 섀도우 마스크사이의 간격 Q값을 측정하였다. 사용한 PSD는 검출 영역은 12mm, 센서의 위치분해능은 0.2$mu extrm{m}$이며, 실시간적으로 처리할 수 있는 장점을 갖고 있다. CRT의 경우 전자빔의 충돌에 의한 섀도우 마스크의 열적 변형과 진동에 의한 섀도우 마스크의 떨림이 발생하여 화질이 저하된다. Q값의 정확한 계측과 섀도우 마스크의 열적변형 및 진동의 측정을 통하여 이들 현상이 발생되는 근본적인 취약구조를 발견함으로써 우수한 섀도우 마스크를 설계하고 제품의 성능을 향상시킬 수 있다. (중략)

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극초단 펄스 레이저의 이광자흡수를 이용한 나노분해능의 3차원 마이크로 구조 제작 (Three-Dimensional Microfabrication with Nano Resolution Using Two-Photon Absorption of Femto-Second Laser)

  • Yi, Shin-Wook;Lee, Seong-Ku;Kong, Hong-Jin;Park, Sang-Hu;Jeong, Chang-Gyun;Taewoo Lim;Yang, Dong-Yol
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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    • pp.64-65
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    • 2003
  • Stereo-lithography using the two photon absorption(TPA) makes micro structures with great resolution. The technique is applied to correcting photomask, 3-D photonic crystal, 3-D optical storage, 3-D lithography and so on. In contrast to a conventional stereo-lithography with single-photon absorption which has a size problem caused by the geometrical diffraction limit, the stereo-lithography with TPA has no size limit. (omitted)

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미세현미경 성대수술시 Weerdar개폐식 후두경을 통한 고빈도 제트환기

  • 김현정;이국현;이상철;김광현
    • 대한기관식도과학회:학술대회논문집
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    • 대한기관식도과학회 1995년도 이비인후과 종합학술대회 초록집
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    • pp.92.1-92
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    • 1995
  • Weerdar 개폐식 후두경은 Kleinsasser 후두경과 Killian-Lynch 현가 후두경의 장점을 혼합하여 개발한 것으로서 광학장치, 흡인관, injection cannula 등을 후두경에 부착할 수 있다. 그리고 후두경 내강에 injection cannula를 장치하여 고빈도 제트환기법, 고빈도 진동법, 고빈도 양압환기법을 시행할 수 있다. 이 경우 기관내 삽관을 배제하여 cannula선단이 성대 위에 위치하기 때문에 성대의 후교련까지 시야를 확보할 수 있고, 후두경 양측에 넓은 틈이 있기에 수술조작이 용이하며, 레이저 사용시에 화재의 위험을 최소로 할 수 있다. 이에 성대수술시 cannula를 통한 제트환기 중 시간 경과에 따른 활력징후, 동맥혈산소화, 이산화탄소의 배출상태 변화를 관찰하였다. 그 결과 수슬시간 30분까지 동맥혈 산소분압의 감소나 이산화탄소 축적은 관찰되지 않았기에 30분 이내의 성대수술시 기관내 삽관없이도 시행할 수 있는 안전한 마취관리의 한 방법이라 생각한다.

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난류 미분탄화염 내 입자거동에 관한 연구 (A Study on the Particle Behavior in Turbulent Pulverized Coal Flame)

  • 황승민
    • 대한환경공학회지
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    • 제32권12호
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    • pp.1111-1118
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    • 2010
  • 비접촉법으로 유동장이나 온도, 화학종 농도의 계측이 가능한 레이저 응용 계측기술은 연소 메카니즘의 해명뿐만 아니라 수치해석 결과의 정당성을 입증하는 수단으로 최근 주목받고 있다. 본 연구에서는 레이저 도플러 유속계와 쉐도우 도플러 입자 분석계를 이용하여 난류 미분탄 화염 내 입자거동에 대하여 관찰하였다. 버너는 여러 광학계측을 용이하게 하기 위하여 대기개방형으로 하였으며, 실험실 규모의 안정된 난류 미분탄화염이 형성 가능한 소형 모델버너를 제작 하였다. 그 결과 미분탄 입자의 평균입경은 연소과정이 진행함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 원인은 다수의 소입경의 미분탄 입자가 휘발분을 방출하여 연소반응에 의해 소실되기 때문이다. 또한 화염 중심부에서 미분탄 입자의 속도장은 입경의 크기에 크게 의존하지 않지만, 화염 외주부에서의 미분탄 입자의 속도장은 입경에 크게 의존하고 있음을 알 수 있다.

고공간분해능 연속 광원을 이용한 미세먼지 라이다의 신호 특성에 관한 연구 (A Study of the Characteristics of Highly Spatially Resolved CW-laser-based Aerosol Lidar)

  • 심주현;김태경;주소희;노영민;김덕현
    • 한국광학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.1-10
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    • 2022
  • 본 연구에서는 고가의 일반 펄스 레이저 없이 비교적 근거리에서 강한 거리 분해능을 지니며, 원거리에서도 공간 분해능을 지닌 연속광원 레이저를 이용한 미세먼지 라이다를 제안한다. 일반적인 라이다 시스템은 짧은 펄스의 레이저를 사용하고, 특정 거리 사이의 time-of-flight (TOF) 왕복시간을 측정하여 거리 정보를 얻고 있으나, 본 연구에서는 상용 카메라와 연속광 레이저 빔을 조사하여 얻은 영상을 사용하여 공간 분해능을 얻는 새로운 에어로졸 라이다를 소개한다. 본 연구에서는 라이다 신호와 함께 얻은 레이저의 이미지를 사용하여 주어진 하나의 화소에 해당하는 산란 에어로졸까지의 거리와 그 화소에 기여하는 에어로졸의 범위를 계산하였다. 이러한 거리와 기여 범위를 사용하여 거리 분해능을 갖는 에어로졸의 소멸계수를 계산하였으며, 기존 에어로졸 라이더의 경우 400 m 이상에서만 에어로졸 소산계수를 얻을 수 있었지만 제안 된 방법과 주어진 카메라의 조건을 사용하면 수십 미터 이하까지 그 소산계수를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

길이변조용 압전소자의 휨 측정과 보정 (Characterization and correction of bemding deformation in pizeoelectric ceramics displacement)

  • 김재완;남승희;한재원
    • 한국광학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.300-304
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    • 2001
  • 압전소자에 전압을 가했을 때 길이가 늘어나며 휘어지는 것을 측정하고 보정하는 방법을 제시한다. 압전소자에 부착된 거울에서 반사되는 레이저빔의 각도 변화를 $0.36\mu$rad의 불확도로 측정하여 압전소자가 휘는 각도와 방향을 알수 있는 장치를 구성하였다. 압전소자의 전극을 세부분을 분할하고 축전기를 직렬 연결하여 하나의 전원으로도 각 전극에 인가되는 전압을 달리 조절할 수 있었다. 압전소자가 휘어지는 크기와 방향에 따라 각 전극에 연결되는 축전기의 용량을 달리함으로써 보정 전에 비해 휨을 6.3%로 줄일수 있었다. 휨이 보정된 압전소를 광자감쇠공동의 길이 변조에 이용하였을 때 압전소자가 휘기 때문에 야기되었던 감쇠시간 요동이 효과적으로 제거되는 것을 확인하였다.

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