앞의 논문에서 살펴 본바와 같이 밀도 범함수 이론에 바탕을 둔 제일 원리적 에너지 띠 계산 방법의 하나인 FLAPW(Full-potential Linearized Augmented Plane Wave) 방법 에 의해 표면, 계면, 초격자에서의 전자 구조및 자기적 성질, 그리고 구조적 성질이 잘 설명될수 있음을 보았다. 이러한 성공적 결과에도 불구하고 전자구조 계산 방법은 풀어야할 새로운 문제에 직면하고 있는데 그 중 중요한 것은 스핀-궤도 결합(spin-orbit coupling : SOC)을 어떻게 취급하며, 그 결과로 나타나는 자기 결정 이방성( magnetocrystallinge anisotropy : MCA)과 강자성 금속에서 나타나는 광자기적 효과를 설명하는 것이다.
TDR 함수량계는 전자기파를 이용하여 흙의 밀도와 함수비를 비파괴적으로 신속하게 평가하는 유망한 기술이다. TDR 시험법은 10~20cm 길이의 2~3개의 탐침을 지중에 관입시킨 후 전자기파의 이동시간을 측정하여 유전상수($K_a$)를 산정한다. 제안식을 이용하여 유전상수로부터 체적함수비(${\theta}$)의 산정이 가능하므로, 이 시험법은 흙의 함수비를 측정할 수 있는 비파괴시험 장치로 개발되어 활용되고 있다. 또한, 흙의 종류에 따른 보정상수가 파악되어 있는 경우에는 현장 밀도와 현장 함수비를 동시에 평가할 수 있으므로, TDR 함수량계를 이용하여 성토지만비나 노상토에 대한 신속하고 간편한 다짐관리가 기능하다.
원자와 빛과의 상호작용으로 인해 원자에 결맞음이 유도될 수 있는데, 이 결맞음은 새로운 현상을 보여 줄 수 있다. 그 중 전자기 유도 흡수는 결합광의 영향으로 조사광의 흡수가 증가하는 현상인데, 다중-V 타입 원자계에서 관측될 수 있다. 본 논문에서는 주파수가 다른 조사광이 결합광과 같은 천이선에 인가되는 경우 전자기 유도 흡수현상을 이론적으로 연구하기 위한 방법을 제시하였다. 조사광과 원자의 상호작용을 시간의존 해밀토니안으로 표시하였으며, 밀도 행렬요소의 변화는 밀도행렬방정식을 풀어서 조사하였고, 행렬 요소 변화의 진폭으로부터 전자기 유도 흡수를 계산하였다.
최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.
AGN(Active Galactic Nuclei)의 핵과 BLR(Broad Line Region) 영역의 변광 연구를 위해, 밝은 Seyfert 1 은하들에 대한 밝기 변화 감시 캠페인들이 있었다. 이러한 노력은 주로 지상 관측과 IUE 관측을 통해서 이루어졌으며, 가시광에서 감마선까지 모든 파장영역의 동시 관측도 시도되었다. 우리는 IUE를 이용한 주요 모니터링 대상이었던 NGC 4151과 NGC 5548에 대한 관측자료를 정리하여, 이들 중 SWP(Short Wavelength Prime), 저분산, 대구경 슬릿, 분광 관측 자료들을 분석하였다. Si III] 1892와 C III] 1909의 플럭스비를 통해 BLR의 전자 밀도를 구하였고, C IV 1550 와 C III] 1909 비를 통해 BLR의 온도와 이온호 정도를 가늠하였다. NGC 4151과 NGC 5548의 밀도 변화 폭은 각각 4배, 8배 정도로 작은 변화만을 보여주었다. 이들의 변화를 조사하여 BLR의 물리적 조건과 블랙홀 주위 활동성과 기하학적 특성 파악을 시도하였다. BLR 크기와 C III] 선폭으로부터 구한 중심 블랙홀의 질량은 모두 107 $M_{\odot}$ 정도로 추정된다.
글로벌 모델을 사용하여 $CF_4$ 플라즈마 내부에서의 각 중성 및 이온 라디칼 밀도를 계산하였다. 중성 입자로서는 플루오린 원자가 가장 많고, 높은 입력 전력 조건의 경우 CF 나 $CF^+$와 같은 저 분자 해리종이 주종을 이룬다. 압력이 증가 할수록 하전 입자의 밀도는 증가하나 전자 온도의 감소로 이온화율은 감소한다. 공급 가스인 $CF_4$의 해리율은 압력에 따 라 증가한후 다시 감소하는 양상을 보인다. 전자 온도 및 밀도는 입력유량에 대해서 거의 변화가 없다. $CF_4$의 해리율은 유량 증가에 따라 선형적으로 감소하며 이는 $CF_3$의 증가와 CF의 감소로 이어진다. 식각 실험 결과와의 비교를 통해 플루오로 카본 이온종 및 높은 C/F비를 갖는 중성 라디칼의 상대적 밀도 증가가 $SiO_2$/Si식각 선택도 향상에 주요함을 알 수 있다.
대기압에서 산소 플라즈마가 생성될 때 생기는 화학종의 밀도와 전자 온도를 정성적으로 분석하기 위하여 전산모사 방법 중 하나인 공간 평균 모델을 개발하였다. 본 논문에서는 플라즈마 바늘(plasma needle) 장치를 이용하여 전산모사를 수행하였다. 생성된 화학종 중, O, $O_3$, $O_2*$, ${O_2}^+$ 순서대로 높은 밀도를 가지고, 전자 에너지의 대부분이 산소 분자와의 이온화 과정과 여기화 과정에서 소모가 된다. 입력 파워가 증가할 때 대다수의 화학종의 밀도는 입력 파워가 증가한 비율만큼 증가하고, 산소 가스의 온도가 300 K에서 700 K으로 증가할 때는 오존 생성을 위한 삼체 충돌 현상이 약해져 오존 밀도가 감소한다. 방전 공간의 표면적에 대한 부피 비 또한 플라즈마 밀도와 전자 온도에 영향을 준다.
포항가속기 연구소에서 4세대 전자를 가속시키기 위하여 RF 공급원으로 사용하는 펄스 모듈레이터의 고전압 안정도는 100ppm 이하의 고전압이 요구된다. 따라서 본 연구소에서 산업체와 연계하여 인버터를 적용한 고정밀 고전압 CCPS를 개발하였다. 개발된 고정밀 고전압 CCPS의 사양은 50 kV, 5 kJ/sec, 100 ppm 이하 1set와 50 kV, 30 kJ/sec, 1000 ppm 4set이다. 고정밀 고전압 CCPS를 시험하기 위하여 4세대용 200 MW 모듈레이터를 설치하여 시험하였다. 본 논문에서는 고정밀 고전압 CCPS의 개발하고 제작하여 모듈레이터에 적용하여 시험한 내용을 보이고자 한다.
전원주파수 5-13[KHz]로 구동되는 형광램프(38mm 40W) 양광주 내의 수은의 여기원자 밀도를 시간과 반경방향에 대하여 계산하였다. 계산과정에서 수은의 에너지 준위는 기저 준위, 63P0, 63P1, 63P2와 이온화 준위가 고려되었으며, 전자의 에너지 분포함수는 2 Electron Group Model이 사용되었다. 계산결과는 일반적으로 사용하는 반경방향의 여기원자 밀도가 포물선 혹은 0차 Bessel 함수 형태라는 가정과 크게 다른 것으로 나타났다.
유도 결합 플라즈마의 안테나 크기에 따른 플라즈마 밀도와 온도 분포 등 플라즈마 변수들을 측정하였다. 플라즈마 진단을 위해서 단일 량뮤어 탐침(Single Langmuir probe)을 사용했으며 전자 에너지 분포함수 측정을 통해 플라즈마 변수들을 측정하였다. 단일 감은 수의 세 개의 안테나를 준비하고 각각의 안테나에 파워를 인가하고 플라즈마 변수들을 측정하였다. 안테나 크기에 따른 플라즈마 분포의 변화는 압력에 따라 많이 변했는데, 낮은 압력에서는 안테나의 의존성은 크지 않았으며 높은 압력에서는 밀도 분포의 변화가 크게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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