• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.311-323
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• 2014

분자동역학 모의실험을 이용하여 간단한 van der Waals 상호작용하는 이성분 혼합물 계의 섞임 자유에너지 및 섞임 엔트로피 등 섞임과 관련된 열역학 함수들을 계산하는 방법을 소개한다. 각 혼합물의 과잉 자유에너지는 열역학 적분 (thermodynamic integration)방법을 이용하여 계산하고, 이성분 혼합물의 섞임 관련 열역학 함수들은 Hess의 법칙을 확장함으로써 구한다. 계산 결과로부터 온도가 증가할수록 계의 섞임 Helmholtz 자유에너지는 감소하며, 섞임 내부에너지도 감소함을 알 수 있다. 섞임 엔트로피는 온도가 증가할수록 이상기체의 섞임 엔트로피에 접근함을 알 수 있다. 섞임 Helmholtz 자유에너지에 대한 섞임 내부에너지와 섞임 엔트로피 기여도를 조사한 결과 이 계의 섞임 과정을 주도하는 추진력은 엔트로피에 의한 것임을 알 수 있다. 본 연구 방법과 결과를 이용함으로써 학부생들이 혼합물의 열역학 성질을 이해하는데 도움을 주리라 기대한다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.7 no.4
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• pp.1-8
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• 1985

인류에 필수불가경한 에너지는, 석유, 석탄과 같은 화석연료에 의한 염에너지와 수력, 조력, 파력, 풍력 등의 비열에너지가 있으나, 에너지이용량중 열에너지가 절대적 우위를 점하고 있다. 열에너 지는 전기한 화석연료 뿐만 아니라, 태양집, 태양열발전소와 같은 태양열에너지의 직접이용, 핵에 너지의 열에너지전환, 지열, 해수의 온도차이용등, 열에너지는 다량하면서 막대한 에너지량을 보 유하고 있는 실정이지만, ㅈ로 석유자원에 의존하여 온 것이 현상이다. 그러나, 1970년대 초기에 엄습한 석유파동이래, 세계적으로 에너지위기감에 사로잡혀, 세계각국은 탈석유화에 따른 에너지 의 다양화와 에너지절약이 감소되게 되었다. 연료절약에 관하여 말하면, 에너지이요의 효율화를 적극적으로 도모함에 있어서 열에너지이용에 관한 평가방법에 새로운 검토가 가해져서, 더 합 리적인 평가방법의 확립이 필요하게 되었다. 이를 위해서는 종래의 열역학 제1법칙에 의한 열 에너지의 양적평가 뿐만 아니라, 열역학 제2법칙에 의한 질적평가의 중요성이 인식되어, 유효에 너지(available energy) 또는 엑세르기(Exergie)의 개념이 위상되고 있다. 물론 이 개념을 적용 하여 열역학 제2법칙에 의한 해석에 따른 일정산(heat balance)에 있어서 전혀 새로운 결과가 얻어지는 것은 아니지만, 지금까지는 열정산에 있어서 열역학 제1법칙에 의한 평가방법만이 강 조되어, 열역학 제2법칙에 의한 평가방법은 거의 도외시되어온 것이 실정이며, 우리나라에서 발 간되는 열역학에 관한 도서에서도 이에 관한 검토 내용이 거의 찾아볼수 없거나, 가령 언급된 것이 있다 하더라도 그 내용이 간략하여 그 중요성이 경시되어온 것이 사실이다. 그러나 열역학 제2법칙에 의한 에너지정산에 의하여, 제1법칙에 의한 것보다 열에너지의 합리적이고 또한 유 효한 과학적평가가 가능하게 되어, 장치나 기기의 개선에 구체적이면서 합리적인 지침이 주어 지게 된다. 그리하여 이들 개념과 방법의 소개가 필요하다고 생각되어, 지금부터 우리들이 잘 아는 용어를 사용하여 해설을 서로 하기로 한다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.89-100
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• 2013

생물정보학의 다양한 이론적 내용과 계산적 방법들이 갈수록 전문화 되어짐에 따라 신약 개발, 신 물질 합성, 단백질의 구조 예측 등 다양한 분야에서 필요성이 커져가고 있다. 이 중 molecular docking 기술은 단백질과 특정 분자간의 결합 형태를 분자 모델링 기법을 통해 알아내는 방법이며 신약개발 연구에 큰 영향을 미치고 있다. Molecular docking을 통하여 분자간의 결합 형태를 예측하는 과정에서 Protein-ligand complex의 정확한 에너지 측정을 가능하게 하는 scoring function이 필요하다. 그런데 본 연구에서 사용한 B-Raf kinase protein 은 active site 부분에서 ligand와 receptor 간에 aromatic ring로 인한 ${\pi}-{\pi}$ interaction이 정확한 에너지 계산을 어렵게 한다. 이러한 ${\pi}-{\pi}$ interaction 부분의 에너지를 정확하게 계산하기 위해 양자역학 계산을 실시하였다. Active site 부분에서 ligand와 receptor에서 발생하는 각각 다른 5개의 ${\pi}-{\pi}$ interaction 구조를 준비하여 Gaussian을 통해 양자역학 에너지를 계산하였다. 그리고 이러한 결과 값들이 ligand의 활성 값과 어떤 상관관계를 갖는지 살펴보았다. 그 결과 ${\pi}-{\pi}$ interaction을 양자역학으로 계산한 값이 그렇지 않은 것보다 더 좋은 상관관계를 보여주었다. 이는 특별한 구조의 영향으로 ligand와 receptor 간의 결합에너지를 정확하게 계산하기 어려운 문제에서 양자역학을 적용할 경우 더욱 좋은 결과값을 얻을 수 있었다. 또한 이러한 데이터가 신 물질 개발이나 신약 개발 등의 다양한 분야에서 계산화학 방법이 신뢰성을 얻는데 도움 될 수 있다고 생각된다.

• The Journal of Korean Institute for Practical Engineering Education
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• v.2 no.1
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• pp.146-153
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• 2010

The physics theory applied to the elliptical health trainers can be a good example in engineering education. From the point of view of the physics education the measurement of mechanical and thermal energy expenditure in elliptical trainers can be related to the muscle activity, quantity of motion, and metabolic cost. We realized that the low speed training is effective for high basal metabolism due to increasing the muscle activity even if the high speed training is effective for training down. Elliptical Trainer may provide an effective oxygen exhaustion and thus effective training down. However, the metabolic cost does not have much relation to the amount of training under the high speed of trainer.

• 에너지협의회보
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• s.68
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• pp.4-13
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• 2004

• Journal of The Korean Association For Science Education
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• v.24 no.3
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• pp.499-518
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• 2004

This study focused on research that illustrates the important interplay between learners' epistemological beliefs about science knowledge, physics textbook knowledge and knowing physics in the classroom. Also this study investigated learners' conceptual changes on the value of mechanical energy. To explore these topics, six sophomores were chosen as participants. Three categories were introduced to classify how participants' understanding of the nature of science knowledge, physics textbook knowledge has been linked with epistemological beliefs of knowing physics. The three categories were (1)receiving physics knowledge as authority, (2)receiving physics knowledge as the perception of teacher's role and (3)understanding physics knowledge as the perception that science knowledge is a product of a variety of human ideas. These categories were also concerned with construction of individual conceptions of mechanical energy. The participants who understood physics knowledge as the perception that science knowledge is a product of a variety of human ideas naturally used metacognitive strategy in classroom compared to other participants. And they had scientific conceptions about the value of mechanical energy. Others who were passive in classroom had unscientific conceptions about the value of mechanical energy due to definition of energy and epistemological beliefs about the nature of science knowledge. In the process of their conceptual changes on the value of mechanical energy, it was important to understand an instrumental aspect of scientific knowledge and to think about the relation between formulae and physical phenomena.

• Korean Journal of Applied Biomechanics
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• v.19 no.4
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• pp.697-705
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• 2009

The purpose of this study is to elucidate the possible cause of falling owing to mechanical energy in elderly women as compared to young women when performing the sit-to-walk movement. Two groups participated in this study: 10 elderly women and 10 young women. We used a ProReflex MCU camera (Qualisis, Sweden) and ground reaction force to evaluate the mechanical work. The muscle power (W) showed the same low negative work in both groups in the extension phase of the knee and hip joints while varying the angular velocity and net muscle moment of force. Elderly women, in particular, showed lower negative work. In mechanical work (J), the knee and hip joints of both groups showed the same amount of negative work in the extension phase. In the hip joint, elderly women showed lower negative work results in each phase. These result showed the possible reasons of falling for elderly women according to the weakness of the thigh muscle of the hip joint during the sit-to-walk movement.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.42-42
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• 1999

본 연구에서는 극 저 에너지 이온 주입에 관한 연구를 위하여 새로이 제안된 PLDAM(phenomenological local damage accumulation model)을 효과적인 분자동역학 이온 주입 분포 계산 방법(highly efficient molecular dynamics (MD) schemes)에 적용하여 극 저 에너지 이온 주입에 관하여 연구하였다. PLDAM은 셀에 축적된 에너지와 이온 발생 순서(history of recoil event) 및 열 전도를 고려하여 실리콘 자기 이완과 재결합을 고려하고 있다. 효과적인 분자동역학 이온 주입방법으로는 MDRANGE code를 사용하였다. 국부적인 격자결함을 고려하지 않은 MDRANGE의 결과는 불순물 분포의 실험치와 꼬리 부분에서 많은 차이를 보여주었다. 그러나 본 연구에서 사용된 국부적인 격자결함 축적을 고려한 MDRANGE의 결과는 극 저 에너지 이온 주입 실험치와 잘 일치하였다. 또한 본 연구에서는 <100> 실리콘 기판 위의 0.1$\mu\textrm{m}$$\times$0.1$\mu\textrm{m}$ 영역에 도즈에 해당하는 이온만큼을 주입하여 불순물 분포를 계산하였다. 붕소와 비소의 경우에, 도즈와 이온주입 에너지가 증가하에 따라서 국부적으로 축적된 격자결함이 불순물의 분포에 미치는 영향이 커지는 것을 알 수 있었다. 특별히 이온 주입 에너지와 함께 무관하게 도즈 1014/cm2 이상에서는 국부적으로 축적된 격자 결함이 불순물의 분포에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.150-150
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• 2023

기작기반의 역학적 모델과 자료기반의 딥러닝 모델은 수질예측에 다양하게 적용되고 있으나, 각각의 모델은 고유한 구조와 가정으로 인해 장·단점을 가지고 있다. 특히, 딥러닝 모델은 우수한 예측 성능에도 불구하고 훈련자료가 부족한 경우 오차와 과적합에 따른 분산(variance) 문제를 야기하며, 기작기반 모델과 달리 물리법칙이 결여된 예측 결과를 생산할 수 있다. 본 연구의 목적은 주요 상수원인 댐 저수지를 대상으로 수심별 수온과 탁도를 예측하기 위해 기작기반과 자료기반 모델의 장점을 융합한 PGDL(Process-Guided Deep Learninig) 모델을 개발하고, 물리적 법칙 만족도와 예측 성능을 평가하는데 있다. PGDL 모델 개발에 사용된 기작기반 및 자료기반 모델은 각각 CE-QUAL-W2와 순환 신경망 딥러닝 모델인 LSTM(Long Short-Term Memory) 모델이다. 각 모델은 2020년 1월부터 12월까지 소양강댐 댐 앞의 K-water 자동측정망 지점에서 실측한 수온과 탁도 자료를 이용하여 각각 보정하고 훈련하였다. 수온 및 탁도 예측을 위한 PGDL 모델의 주요 알고리즘은 LSTM 모델의 목적함수(또는 손실함수)에 실측값과 예측값의 오차항 이외에 역학적 모델의 에너지 및 질량 수지 항을 제약 조건에 추가하여 예측결과가 물리적 보존법칙을 만족하지 않는 경우 penalty를 부가하여 매개변수를 최적화시켰다. 또한, 자료 부족에 따른 LSTM 모델의 예측성능 저하 문제를 극복하기 위해 보정되지 않은 역학적 모델의 모의 결과를 모델의 훈련자료로 사용하는 pre-training 기법을 활용하여 실측자료 비율에 따른 모델의 예측성능을 평가하였다. 연구결과, PGDL 모델은 저수지 수온과 탁도 예측에 있어서 경계조건을 통한 에너지와 질량 변화와 저수지 내 수온 및 탁도 증감에 따른 공간적 에너지와 질량 변화의 일치도에 있어서 LSTM보다 우수하였다. 또한 역학적 모델 결과를 LSTM 모델의 훈련자료의 일부로 사용한 PGDL 모델은 적은 양의 실측자료를 사용하여도 CE-QUAL-W2와 LSTM 보다 우수한 예측 성능을 보였다. 연구결과는 다차원의 역학적 수리수질 모델과 자료기반 딥러닝 모델의 장점을 결합한 새로운 모델링 기술의 적용 가능성을 보여주며, 자료기반 모델의 훈련자료 부족에 따른 예측 성능 저하 문제를 극복하기 위해 역학적 모델이 유용하게 활용될 수 있음을 시사한다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.59 no.6
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• pp.508-519
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• 2015

In this study, the pre-service chemistry teachers’ understanding of potential energy curve was investigated. The subjects were 24 junior students and 26 senior students studying chemistry education in a college of education. A concept questionnaire consisted of thought experiments with different initial conditions was developed to survey the pre-service teachers’ conceptions of potential energy curve. The survey results showed that the pre-service chemistry teachers had difficulties to accept the negative values for potential energy and total energy. And they knew the mechanical energy conservation but they could not apply it properly to the thought experiment situations given in the questionnaire. Also they had the knowledge about the direction of force exerted between the two balls, but many of them believed that the balls would stop moving at the bottom of potential energy curve well. In addition, it was discovered that few pre-service teachers could relate the thought experiments to the chemical bonding, the liquefaction of gas, and the molecular vibration.