폴리카본산계 기능성 고분자를 합성해서 고성능 감수제 원료로 활용하여 고유동화 혼화제를 개발하고자 한다. 폴리카본산계 기능성 고분자를 합성한 후, 이를 고유동, 고강도 혼화제 원료로의 제반 물성을 확인하고, 이를 현장에 적용하여 현재의 제품을 획기적으로 개선하고, 혼화제 품질의 우위성을 확보하기 위해 1) 시멘트 및 골재 표면에서의 적절한 계면활성을 갖는 분자설계를 하였으며, 2)분자량의 조절 기술의 개발을 개발하였다. 합성에 있어서 첫째, 시멘트 및 골재 표면에서의 적절한 계면활성을 갖는 분자설계와 둘째, Mw 5,000정도의 분자량을 갖는 감수제의 합성기술을 개발하였다. 이렇게 제조된 고성능 유동화제의 화학구조 해석을 해석하고 분자량 및 분자량 분포를 측정한 다음, 시멘트 페이스트의 유동성, 점도, 슬럼프로스 등을 측정하여 고성능 유동화제의 성능인 시멘트 페이스트의 유동성을 시험하였다. 그 결과 고유동성을 갖는 것과 장시간 안정한 유동성을 나타내었으며, 경과 시간에 따른 겉보기 점도변화를 측정한 결과 점도의 상승이 초기에 일어나다가 시간의 경과에 따라 점도가 감소하는 경향을 나타내었다. 따라서 경과시간에 따른 유동성 손실을 억제할 것으로 기대한다.
그리드 컴퓨팅은 다양한 이기종 분산 컴퓨팅 환경에서 다양한 소프트웨어들에 대한 설치, 운영, 업그레이드, 유지보수 등이 요구된다. 이러한 환경에서 응용 소프트웨어(특히, 레가시 소프트웨어) 지원은 매우 어려운 작업이다. 웹 포탈 기술은 이러한 문제에 대한 효과적 대안이다. 그러나 웹 포털의 경우 다양한 사용자 인터페이스 제공이 난해하여 긴밀한 사용자와 컴퓨터간 상호작용이 요구되는 응용과학 분야 연구에 적용이 어렵다. MGrid 포탈은 BT/NT분야에서 광범위하게 사용되는 연구기법인 분자 시뮬레이션을 지원하도록 설계된 그리드 포탈 시스템으로 분자 시뮬레이션 작업들에 대한 상세한 모니터링 및 통제 기능을 지원하도록 설계되어 있다.
새로운 농약을 탐색하고 개발하는데 있어서 고효율 유기함성 (HTOS) 기술과 고효율 검색 (HTS) 기술 등의 발전과 더불어 컴퓨터 화학을 이용한 분자설계 (CAMD) 방법으로 보편화되고 있는 비교 분자장 분석(CoMFA)과 비교 분자 유사성 지수분석(CoMSIA) 등, 3D QSAR 기법들을 위시하여 분자 홀로그램 구조 - 활성관계 (HQSAR) 분석방법 등, QSAR 기법들을 요약하고 그 활용 사례들을 간략하게 소개하였다.
첨단 산업의 급속한 팽창에 기인한 대용량, 고진공 성능의 진공시스템 수요가 증대되고 있다. 이로써 고진공 펌프 국산화의 일환으로 터보분자 펌프 개발이 진행중에 있으며 터보분자 펌프의 특성평가시스템을 자체적으로 설계/제작하였다. 특성평가의 하나로 극한조건 조성, 실제 공정 모사 조건의 기계적 안정성, 공정 대응 내구성의 신뢰성을 단기간에 확보하기 위한것으로 파괴장치가 설계/제작 되었다. 본 연구에서는 400 L/s의 터보분자 펌프를 이용하였고, 다양한 공정 모사 조건하에서 torque, pressure, power, vibration, temperature 등의 특성 변화를 관찰하여 파괴장치의 검증과 신뢰성 확인 및 database를 확보하고자 한다.
화학은 처음 중성원자로서의 수소가 생겨난 이후 옥텟규칙에 따라 최초의 분자인 수소분자가 우주공간에서 만들어지면서 분자과학으로서의 막을 올리게 된 것이다. 지금까지 화학은 원자들을 꿰어서 약 1천8백만가지의 화합물질을 만들어 냈다. 화학자들은 또 자연에 의존하는 화합물중에서 유용한 것을 골라내기도 하지만 전혀 새롭고 유용한 화합물을 설계하고 만들어왔는데 이처럼 다양하고 신비로운 화학의 세계를 들여다 본다.
복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공(10-8 Pa)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐 내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시 되고 압력으로는 10-1 Pa 이하의 분자영역에서 그 성능을 최고로 발휘 할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. 10-8 Pa (10-10torr)~10 Pa (1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다(oil free). 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화하였을 뿐만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 본 논문에서는 이러한 복합분자펌프의 개발을 위하여, 상기 연구기관에서 수행된 내용을 소개하고 있으며, 펌프 시스템의 기본 설계 및 자기베어링 시스템의 설계 결과 및 수치해석 결과를 나타내었다.
이 연구에서는 분자들이 노즐과 터빈내부에서 운동하는 거동을 모사하기 위해 분자동력학 시뮬레이션 시스템의 모델을 설계하고 개발하였다. Lennard-Jones Potential 모델을 이용하여 분자들간에 상호 작용을 계산하고, Verlet 알고리듬을 뉴턴의 운동 방정식을 적산하기 위한 수치해석 방법으로 사용하였다. Lennard-Jones Potential 함수를 계산하기 위해, 분자 개수 N에 대해 $O(N^2)$ 계산량을 cutoff $r_c$를 이용하여 O(N)으로 줄여서 계산하여 CPU 시간을 절약할 수 있도록 구현하였다.
본 개발에서는 초고속복합분자펌프 구동을 위한 디지털 구동장치를 설계하였다. BLDC구동을 위한 디지털 제어 시스템의 핵심제어 보드 설계 및 모듈 설계를 하여 보드제작 및 기본성능평가를 하고 고속 회전 실험을 하였다. AMB제어기는 넓은 제어대역폭을 확보하기 위하여 FPGA 1개와 마이크로 콘트롤러 2개를 사용하여 구성하였으며 FPGA로 AMB구동을 위한 PWM기능과 CPU 2개의 원활한 Data 통신을 위하여 Dual Memory을 구현하였으며 PWM의 디지털노이즈 회피를 위하여 AMB구동용 PWM과 동기화하여 Gap Sensor 및 전류센서신호 샘플링할 수 있도록 ADC를 구동 및 샘플링한다. 그리고 Gap Sensor 구동 회로와 제어기회로를 하나의 보드로 구연하였다.
터보 분자 펌프는 수 만 rpm의 고속으로 회전하여 분자 유동 영역에서 효율적으로 기체를 배기하는 특성을 가지고 있지만 실제 플라즈마 공정에서는 챔버의 압력이 수 mTorr이상이므로 점성 유동 영역이나 전이 유동 영역에 해당한다. 따라서 터보 분자 펌프의 rotor, blade, stator등의 설계가 점성 유동 영역에서 반응성 가스 및 플라즈마 특성에 의해서 어떤 영향을 받는지 수치 모델을 통하여 해석을 시도하였다.
분자 에너지 준위, 분자구조, 흡수, 방출, 상호분자 반응, 또는 약하게 결합된 분자에너지, 광화학, 형광, PDT치료에 관한 연구를 수행하는데 분광계에서 CCD는 매우 중요하다. CCD는 현대 물리화학 분야에서 레이저 분광학에 의한 의공학 및 분자 구조의 연구에 필수적이다. 그리하여 CCD를 이용한 전자기 분광계의 설계 및 제작을 연구하였으며 프린트된 전자회로 및 포르폴린을 분석하였다. 예전에 CCD는 방송장비에만 사용한다고 생각했지만 현대에는 산업발전에 의한 응용으로 로봇공학, 기기분석 및 관측에 대한 산업적 요구에 더욱 많이 활용된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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