• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.46 no.2
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• pp.60.1-60.1
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• 2021

현재 중력파 관측은 레이저 간섭계 기반의 중력파 검출기를 통해 이루어지고 있고 검출기 성능이 개선되고 안정화 되어 초기 설계 사양 이상의 관측감도를 확보하였다. 이제 레이저 간섭계 기반의 중력파 관측 기술은 중력파 관측 가능성의 유무를 넘어 차세대 중력파 검출기의 건설을 앞당기는 수준이 되었으며 해외에서는 중력파 검출 기술을 선도하기 위한 공격적인 투자가 이루어 지고 있다. 이 발표에서는 현재 운영중인 레이저 간섭계 기반의 중력파 검출기의 중력파 검출 원리와 실제 중력파 검출기에서 사용되는 관련 핵심 기술들을 소개하고자 한다. 단순히 특정 분야의 일부 기술이 아닌 중력파 검출기 건설에 사용된 재료, 광학, 기계공학, 전자, 통신 등 다양한 분야의 기술을 소개하고 실제 중력파 검출기 관련 연구에 참여할 수 있는 연구 주제를 소개하고자 한다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.41 no.1
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• pp.31.1-31.1
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• 2016

중력파의 존재가 예측된 것은 100년전 일이지만 지난해 9월 14일에야 LIGO에 처음으로 직접 검출되었다. 줄력파는 질량을 가진 물질이 가속될 때 만들어져 빛의 속도로 전파되는 현상이다. LIGO는 레이저 간섭 현상을 이용해 서로 수직인 방향의 두 팔의 길이가 상대적으로 진동하는 것을 측정하는 기기로서 지난 2002년 첫 관측을 시작한 이래 지속적인 감도 향상을 통해 아주 미세한 진폭을 가지는 중력파를 직접 검출하는데 성공하였다. 이번에 관측된 중력파는 두개의 블랙홀로 이루어진 쌍성이 궤도 운동을 하면서 중력파를 방출함에 따라 궤도 반지름이 점차 줄어들어 궁극적으로 충돌하기 직전 0.1초 정도 사이에 방출한 것으로서 이론적인 파형과의 비교를 통해 기존의 어떤 방법보다도 정확하게 블랙홀들의 질량과 거리를 측정할 수 있게 해 주었다. LIGO의 감도가 앞으로도 더욱 향상될 것이며 이에 따라 더 많은 중력파 천체가 발견될 것이다. 중력파 관측을 통해 우리는 기존의 망원경으로 볼 수 없었던 새로운 천체 현상을 자구 관측하게 될 것이며 이에 따라 블랙홀이나 중성자별과 같은 밀집 천체를 더 자세하게 탐구할 수 있을 뿐 아니라 우주의 구조나 진화에 대한 새로운 연구가 가능해질 것이다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.41 no.1
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• pp.31.2-31.2
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• 2016

아인슈타인이 1916년 예측한 중력파의 이론에서 부터 이를 실험적으로 증명하기 위한 도전의 100년간의 길고 지루했던 역사에 대해 소개한다. 특히 1960년 이후 웨버에 의해 시작된 상온 공명 바검출기에서 레이저 간섭계로 이어지는 중력파 검출 실험의 주요 변천과정과 함께 중력파 검출의 성공을 이끌었던 어드밴스드 라이고의 현황에 대해 보고한다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.46 no.2
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• pp.60.3-60.3
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• 2021

Squeezed vacuum injection을 이용한 중력파 검출기의 관측감도 향상 기술은 중력파 검출기 광신호의 양자 잡음을 제어하여 관측감도를 높이는 기술로 이론적으로는 10dB에 가까운 신호 대 잡음비 향상을 달성할 수 있다. 실험실 환경에서는 이미 10dB 이상의 신호 대 잡음비 향상을 달성했으며 실제 중력파 검출기에서는 GEO600의 6dB의 신호 대 잡음비 향상이 현재까지 가장 높은 수준이다. 한국천문연구원에서는 2019년부터 차세대 중력파 검출기 기술개발로 1064 nm 파장의 squeezer 개발을 추진했으며 현재 parametric down conversion을 이용해 squeezed vacuum을 생성하는 공진기를 제작하여 시험하는 단계에 있다. 이 발표에서는 한국천문연구원의 1064 nm squeezer 개발 연구와 개발 현황에 대해 소개하고자 한다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.46 no.2
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• pp.60.2-60.2
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• 2021

중력파 관측은 2015년에 사상 최초로 검출에 성공한 이래, 불과 5년 만에 주 1 회 이상 안정적으로 검출되고 있으며 검출기들의 성능이 계속 향상됨에 따라 관측 범위와 빈도가 급격히 확대되는 추세에 있다. 이제 중력파는 전자기파 외에 우주를 보는 새로운 창으로서 확고한 지위를 구축하고 있으며 향후 무궁무진한 발전의 잠재력을 보여주고 있다. 이러한 가능성을 일찌감치 내다본 미국과 유럽의 선도 국가들은 현재 운영 중인 LIGO와 Virgo 검출기의 지속적인 업그레이드는 물론 Cosmic Explorer, Einstein Telescope 등 차세대 거대 검출기 개발을 병행해서 진행하고 있으며, 일본, 인도, 중국, 호주 등 후발주자들도 제각기 다양한 중력파 검출기 계획들을 추진하고 있다. 이에 한국천문연구원에서도 2019년부터 중력파 검출기술 연구를 시작하였으며, 특히 한국과학기술원 물리학과와 협력하여 차세대 핵심기술인 양자잡음 저감기술을 중점적으로 개발하고 있다. 이 발표에서는 본 연구팀의 최근 연구 진행상황을 요약하고 국제 중력파 검출기 공동개발 참여 현황을 소개한다.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
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• v.5 no.1
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• pp.385-388
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• 2019

Considering spherically symmetric spacetimes embedded in a 5-dimensional static Lorentzian manifold, within the large distance limit of DGP model, we study null geodesic equations. We discuss possible relations of particles following the geodesics with the gravitational waves detected recently, in comparison with the electromagnetic waves propagaing in these brane spacetimes.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.30 no.2
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• pp.51-60
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• 2018

This study was conducted to observe the effects of gravity and infra-gravity wave of detached submerged breakwater in the coast of Yeongnang-dong, Sokcho, as analyzing continuous wave data by performing field observations on the front area (W0) and rear area (W1, W2). Wave transmission coefficient ($K_t$) of submerged breakwater was analyzed in two parts, short-period wave (gravity wave) and infra-gravity wave. The wave energy reduction effect was analyzed and compared with the value of the design. In case of above wave height 2.0 m at the front area (W0) of the submerged breakwater, the short-period wave height at point W1 is reduced by about 65% and the short-period wave height at point W2 is reduced by about 59%. The depth of crest of submerged breakwater conducted in a sea area differs from the design, and the wave energy reduction effect is analyzed to be smaller than the design plan. The infra-gravity waves were amplified to 2.11 and 1.71 at the W1 and W2 points, respectively, and the wave height at W2 point was smaller than that at W1 point.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.31 no.1
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• pp.17-27
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• 2019

We carry out the numerical simulation to test a hypothesis that freak waves can be triggered by the infragravity waves of bound mode underlying the ever-present swells and its constructive interaction with swells using the Tool Box called the ihFoam that has its roots on the OpenFoam, and Bi-spectrum. Numerical simulation is implemented for the SamChcuk LNG Plant where freak waves have been reported in front of the private wharf during its construction phase due to the uncompleted northern breakwater. Infra-gravity waves of bound mode is generated using the difference wave-wave interaction between the local wind waves of 7 s and a swell of 11.4 s based on the Bi-spectrum. For the sake of comparison, numerical simulation for infra-gravity waves of free mode is also carried out. Numerical results show that stem waves along the private wharf for SamChcuk LNG Plant can be triggered by the infra-gravity waves of bound mode coming from the north, which eventually leads to freak waves when encounters the reflected waves from the south jetty.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.14 no.1
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• pp.51-64
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• 2002

To investigate long-period wave responses in Sokcho Harbor and Cheongcho lagoon, field measurements were made for long-and short-period waves and current velocities using a Directional Waverider, a ultrasonic-type wave gauge, four pressure-type wave gauges, and a current meter. From the data analysis, it was found that the Helmholtz resonant periods of Sokcho Harbor and Cheongcho lagoon are about 13.6 and 54.5 minutes, respectively, and the dominant period of wave induced current in the passage between Sokcho Harbor and Cheongcho lagoon is about 55.2 minutes which depends on Helmholtz resonant condition of the Cheongcho lagoon. It was also found that the energy level of the far-infra-gravity waves during storm conditions is very high compared with that during calm sea conditions. To investigate relationships between far-infra-gravity waves and short-period waves at offshore station, regression analyses were carried out especially for 1) heights, 2) periods, 3) direction and height, 4) height and period between short-and far-infra-gravity waves, respectively. The results showed that the long-period wave height is highly correlated with the short-period wave height. However, no special trend was found for the other relations. In the future far-infra-gravity wave heights on return period around Sokcho Harbor region can be suggested by using extreme value analyses of long term measured data.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.26 no.3
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• pp.131-139
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• 2014

Infra-gravity waves (IGWs) with a period of 1~3 minutes are a factor that directly influences the motion analysis of moored ships inside a harbor and longshore sediment transport analysis. If significant levels of IGWs from far seas are transferred to a harbor and amplified, they may cause downtime of large ships and induce economic loss. In this study, transfer characteristics of the IGWs intruding from outside to inside Pohang New Harbor were analyzed using statistical analysis and transfer function of wave data measured at both outside and inside the harbor for around 5 years. Transfer characteristic analysis was limited to events where IGWs had wave heights above 0.1 m. The wave height distribution of inside the harbor was similar to that of outside the harbor, while the wave period variance of the former was larger than that of the latter. The parameters of the transfer function was optimally estimated according to each event. The estimated average RMS error of the wave height inside the harbor was around 0.013 m. The estimated parameters had a strong correlation with the linear combination information of IGW wave height, period, and direction (R = 0.95). The transfer function suggested in this study can quickly and easily estimate information on IGWs inside the harbor using IGW information predicted beforehand, and is expected to reduce damage due to unexpected restrictions on harbor usage.