Separate confinement heterostructure(SCH) 구조를 갖는 InGaAs/InGaAsP 다중양자우물구조의 상호섞임을 이용하여 광도파로를 제작하였다. 광도파로는 $CH_4/H_2$ 혼합가스를 이용한 반응성 이온 식각 방식으로 제작하였으며, 제작된 광도파로는 폭이 $5{\mu}m$이고, 식각 깊이가 $1.2{\mu}m$이다. 광도파로의 전송손실은 tunable laser를 이용한 Fabry-Perot 간섭현상을 이용하여 측정하였다. $800^{\circ}C$, 30s 열처리한 후 제작된 광도파로는 1550,nm TE 모드에서 3.76dB/cm, TM 모드에서 3.95dB/cm의 전송손실을 보였다. 이 전송 손실은 지금까지 ,IFVD를 이용해 제작한 광도파로와 비교해서 매우 작은 값이다. 따라서, 이 방법은 광도파로등의 수동소자와 전자소자의 집적에 응용될 수 있다.
무한 지속 가능한 지열 에너지를 활용한 공조시스템인 지열원 냉난방 시스템은 기존의 공조 시스템보다 열원이 안정적이기 때문에 높은 효율과 우수한 성능을 가지므로, 기후변화협약 대응의 주요수단으로서 기술개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템에 대한 실증 연구를 통하여 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 하절기 냉방 성능을 분석하였다. 대수층 축열 냉난방 시스템은 주입정과 양수정의 2개의 우물공이 설치되어 있으며, 겨울 난방 운전 중에 한 개의 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입한 후 낮은 온도의 지하수를 타 우물공에 축열하고, 하절기에 겨울에 저온으로 축열된 우물공으로부터 지하수를 열펌프로 유입하여 온도가 증가된 지하수를 타 우물공에 주입한다. 즉, 계절별로 열펌프에서 생성된 냉수와 온수의 대수층 축열을 위하여 계절별로 주입정과 양수정이 바뀌게 된다. 본 연구의 대수층 축열 지열원 열펌프 시스템의 2009년 8월의 주요일자별 시스템 운전 중의 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 각각 4.7과 3.4이상의 우수한 성능을 나타냈다. 또한, 모든 일자에 대하여 외기온도가 $31.6^{\circ}C$서 $22^{\circ}C$까지 변화가 크게 나타났지만 열펌프 유닛 COP와 시스템 COP의 변화는 미소하였다. 이는 양수정으로부터의 지중 순환수가 운전기간 중에 $17.5^{\circ}C$로 일정하게 유지되었기 때문이다. 양수정과 주입정 사이에 5개의 관측공을 설치하였으며, 양수정 측에 인접한 관측공의 온도는 거의 변화가 없었으며, 단기간이지만 널리 사용되고 있는 수직밀폐형 시스템과 달리 지속적인 냉방운전 중의 양수 온도의 증가는 발생하지 않아 안정적인 성능을 나타냈다. 주입정에 인접한 모니터링 홀의 온도는 심도가 깊은 곳의 온도가 낮은 곳보다 높게 나타났다. 이는 냉방 운전 시 열펌프 유닛의 실외열교환기에서 지중 순환수가 냉매로부터 열을 취득하여 온도가 상승하면서 주입정측에 온열이 축열이 진행되었기 때문으로 분석되며, 하절기의 냉방 운전 시간이 증가할 경우 축열 효과는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 양수정과 주입정 중간의 모니터링 홀의 온도는 2009년 8월 가동 중에 온도변화는 없었는데, 이는 양수정과 주입정 사이의 열간섭이 발생하지 않았기 때문으로 분석된다. 일자별로 운전 중의 열펌프 유닛 COP는 차이가 없었지만, 운전 및 정지 시간을 모두 포함한 시스템 소비전력과 냉방용량을 모두 합산하여 산정한 일일 평균 냉방 열펌프 유닛 COP와 냉방 시스템 COP는 일자별로 다소 차이가 발생하였는데, 이는 각 일자별로 열펌프 유닛 가동율의 차이로 인하여 열펌프 유닛 가동 전에 먼저 작동되는 지중순환펌프의 운전 소비전력의 차이와 열펌프의 단속운전 시의 열손실과 추거 소비전력의 차이 때문이다.
균열암반 이중대수층 (1대수층과 2대수층)내 지하수흐름을 모식화한 프락탈모델이 개발되었다 이때 양수정내 지하수유입은 1대수층에서만 유래한다. 본 모델은 우물저장과 우물손실을 고려할 수 있어서 양수초기의 지하수위 변화를 정확하게 파악할 수 있는 잇점이 있다. 여러 가지 유동차원에 대해서, 1대수층의 수리전도도가 2대수층보다 더 크고, 비저유율이 2대수층보다 더 낮은 경우 (case 1)와 1대수층의 수리전도도가 2대수층보다 더 작고, 비저유율이 2대수층보다 더 큰 경우 (case 1)에 대해서 표준곡선을 작성하였으며, 이들 곡선의 특성을 분석하였다. 본 모델은 양수정과 관측정의 수위하강이 서로 다른 거동을 보여주는 양수시험자료를 해석하는데 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.
본 논문은 수직 구조와 고성능 특성을 가진 InGaAsP 다중양자우물(MQW; Multiple Quantum Well) 비대칭 페브리페롯 변조기(AFPM; Asymmetric Fabry-Perot Modulators)에 관한 연구결과로써 광대역 동작특성과 저가격이 요구되는 피코셀과 같은 차세대 광대역 무선통신 시스템에 응용 가능성을 제안하고자 한다. 이 AFPM은 <-2V 동작전압과 광섬유와 간단히 결합되어 결합손실이 3dB 내외인 장점과 -3dB 주파수응답 특성이 10GHz인 특성을 보이므로 광대역 및 다중 무선서비스가 요구되는 시스템에 적용 가능할 것으로 기대된다. 이를 위한 간단한 링크실험 결과 92dB/Hz의 SFDR(Spurious Free Dynamic Range)과 약 40dB의 IMD(Inter-Modulation Distortion)의 결과를 보였다.
주입전류가 문턱전류 이상일 때 선폭증가계수, 구속계수, 내부손실과 레이저의 길이가 λ/4 위상천이 DFB레이저의 단일모드 이득차와 발진주파수의 변화에 미치는 영향에 대하여 체계적으로 연구하였다. 구속계수나 선폭증가계수와 구속계수의 곱으로 주어지는 변수보다 선폭증가계수가 단일모드 이득차 및 발진주파수에 미치는 영향이 크다. 내부손실이나 레이저 길이 각각의 값보다 내부손실과 레이저 길이의 곱으로 정의되는 정규화된 내부손실이 DFB 레이저의 단일모드 이득차 및 발진주파수의 변화에 미치는 영향이 크다. 정규화된 내부손실이 같은 경우에는 내부손실계수보다 레이저의 길이가 동작특성에 미치는 영향이 큼을 알 수 있었다. 또한 양자우물 레이저가 builk 레이저에 비하여 선폭증가계수가 작기 때문에 구속계수와 정규화된 내부손실 값의 변화에 따른 단일모드 이득차의 감소와 발진주파수의 변화가 작음을 보았다.
개인 휴대통신의 서비스 대역에 대응하는 4중 대역 p-HEMT SP6T 스위치를 구현하였다. 낮은 삽입손실과 높은 격리특성을 달성하기 위하여, 트랜지스터 단위소자의 최적화를 통해 On-Off간 상호 보완적 관계를 고려하였으며, 특히 송수선간 격리 특성의 경우, 큰 커패시터 삽입을 통하여 우수한 격리 특성을 달성하는 동시에 단일의 전압제어와 백비아를 사용한 접지를 통해 소형화를 달성하였다. 구현된 SP6T 스위치는 $950um{\times}100um$의 크기를 가지며 공정상 게이트 우물의 오류를 감안할 때, 각 주파수 대역에서 우수한 삽입손실 및 격리특성을 확인 할 수 있었다.
김남원 등(2004a, b)에 의해 개발된 SWAT-MODFLOW 모형은 SWAT 모형과 MODFLOW 모형의 Recharge Package와 River Package를 직렬로 연결한 모형이다. 그러나 MODFLOW 모형에는 지하수 흐름방정식의 해석에 관련된 Package를 제외하더라도 Well, Drain, Evapotranspiration 등의 Package가 더 있어 대수층으로부터의 우물의 함양과 배출, 배수관을 통한 지하수의 배출, 지하수의 증발산으로 인한 손실 등을 수행할 수 있다. MODFLOW 모형의 Well Package는 SWAT 모형에서 대수층의 물이동, Drain Package는 SWAT 모형의 토관배수, Evapotranspiration Package는 SWAT 모형의 얕은 대수층에서의 증발산과 밀접한 관계가 있다. 본 연구에서는 이들 세 개의 Package를 SWAT 모형과 완전 연동시킴으로써 사용자가 좀 더 다양한 조건에 대하여 SWAT-MODFLOW 결합모형을 적용할 수 있도록 기능을 향상시켰다.
흡수 회절결자를 가지는 복소결합 다중양자우물 구조의 DFB 레이저가 작은 문턱이득, 좋은 변조 특성 그리고 작은 선폭계수를 보이며 또한 큰 제작 공차를 가지는 최적의 복소 회절격자 구조를 보였다. 이러한 구조를 찾기 위해 확장된 새로운 층 방법을 사용하여 복소 결합계수와 복소결합계수비를 계산하였으며 흡수 회절격자 층에서의 모달 손실을 포함하는 문턱이득을 직각사각형과 사다리꼴 회절격자에 대하여 계산하였다. 제안된 여러 구조에 대한 계산 결과의 비교를 통하여 작은 문턱이득과 큰 제작 공차를 얻기 위한 설계 지침을 얻었다. 제안된 여러 구조 중에서 이중 회절격자 층 방법을 이용한 구조중 흡수 회절격자가 윗층에 있는 구조가 복소 결합계수의 크기와 문턱이득에 대한 제작 공차가 가장 컸다. 복소결합계수비에 대한 제작 공차는 모든 구조에서 매우 큰 값을 가지고 있어 회절격자 설계시 중요한 고려 대상이 아님을 볼 수 있었다.
본 연구에서는 단일모드 사각형 링 공진기에 테이퍼-스텝 구조를 적용하여 단 방향 발진을 구현하였으며, 다양한 테이퍼-스텝 구조 변수를 갖는 소자를 제작하여 그 특성을 분석하였다. 소자는 InP기판을 기반으로 성장된 InGaAsP/InGaAs 다중 양자 우물구조의 반도체에 제작하였으며, 제작된 소자의 출력과 광 손실을 측정하였다. 이를 바탕으로 주어진 반도체 에피 구조와 단일모드 사각 링 공진기에서의 최적화된 구조 변수를 도출할 수 있었다.
GaAs/AlGaAs 물질계를 기반으로 한 양자폭포레이저를 제작하였다. 양자폭포레이저는 활성층의 위까지만 식각된 shallow mesa 구조와 활성층까지 식각된 deep mesa 구조로 제작되었다. shallow mesa 구조의 경우 문턱전류 밀도가 $26-32\;kA/cm^2$이었지만 deep mesa 구조의 경우 문턱전류 밀도는 $13\;kA/cm^2$로 대단히 감소되었다. Deep mesa 구조에서의 문턱전류 감소는 측면 방향으로의 전류 손실이 감소되었기 때문으로 설명되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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