Heat dissipation technology for semiconductors and electronic packaging has a substantial impact on performance and lifespan, but efficient heat dissipation is currently facing limited improvement. Owing to the high integration density in electronic packaging, heat dissipation components must become thinner and increase their performance. Therefore, heat dissipation materials are being devised considering conductive heat transfer, carbon-based directional thermal conductivity improvements, functional heat dissipation composite materials with added fillers, and liquid-metal thermal interface materials. Additionally, in heat dissipation structure design, 3D printing-based complex heat dissipation fins, packages that expand the heat dissipation area, chip embedded structures that minimize contact thermal resistance, differential scanning calorimetry structures, and through-silicon-via technologies and their replacement technologies are being actively developed. Regarding dry cooling using single-phase and phase-change heat transfer, technologies for improving the vapor chamber performance and structural diversification are being investigated along with the miniaturization of heat pipes and high-performance capillary wicks. Meanwhile, in wet cooling with high heat flux, technologies for designing and manufacturing miniaturized flow paths, heat dissipating materials within flow paths, increasing heat dissipation area, and reducing pressure drops are being developed. We also analyze the development of direct cooling and immersion cooling technologies, which are gradually expanding to achieve near-junction cooling.
본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.
본 연구는 기업의 핵심 기술전략 중 하나인 기술협력과 관련하여 기업들이 어디에 위치한 기술협력파트너를 더 선호하는지에 대하여 알아본다. 가까운 거리일수록 지식의 전달이나 확산이 효과적이라는 점에서 근접한 파트너가 유리할 수 있지만, 새롭고 다양한 지식의 확보가 기술협력의 목적이라면 원거리 파트너의 장점 역시 간과할 수 없다. 또한, 기업들이 많이 모여있는 집적지에서 발생하는 외부경제 및 불경제 현상 역시 고려할 필요가 있다. 따라서 이번 연구에서는 두 협력파트너가 서로 가까이 위치하는가와 각각 얼마나 많은 기업이 밀집한 곳에 위치하는가를 통해 지리적 특징이 기업의 파트너 선택에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다. 2008년도 기술혁신조사를 이용한 실증분석 결과를 요약하면, 기업은 기술협력파트너를 선택하는 데에 있어서 파트너의 지리적 근접성을 매우 중요하게 생각한다. 효과적인 의사소통이 가능하고, 정보비대칭성을 줄이며, 협력관계 중에도 꾸준한 모니터링이 용이하기 때문이다. 하지만, 파트너가 집적지에 위치한다는 것은 파트너 선택에 별다른 영향을 주지 못한다. 반면, 자신이 집적지에 위치해있다는 것은 중요한 요소로 여기는데, 관련산업의 집적지에 위치할 경우 파트너를 가까운 곳에서 찾으려는 경향이 있지만, 비관련산업이 많은 곳에 위치했을 경우 파트너를 외부에서 찾으려는 경향을 보인다. 관련산업 집적지 내의 파트너에게서 자신에게 유용한 혁신 정보를 얻을 수 있는 반면, 비관련산업의 집적지는 혼잡비용, 의도치않은 지식유출, 기술적 구속 등의 단점에 대한 우려가 더 큰 것으로 보인다. 이러한 특성은 경쟁사, 공급자, 수요자, 대학, 정부연구소 등 파트너의 종류에 관계없이 상당부분 일정하게 나타나며, 다만 정부연구소와의 협력의 경우에만 지리적 근접성의 효과가 약화된다. 본 연구는 기업의 혁신 행태를 분석하는 데에 여러 시사점을 제시한다. 우선, 기업은 효과적인 지식확산을 위해 근접한 파트너를 선택하지만, 자신이 비관련 산업 집적지에 위치한 경우 외부의 파트너를 적극적으로 선택하려는 행태를 보인다. 가까운 파트너와 관련 기술을 집중적으로 연구하려는 유인과 외부의 파트너에게서 새로운 아이디어를 얻으려는 유인이 종합적으로 작용하고 있음을 유추할 수 있다. 이에 따라 정책 방향 역시, 산업클러스터 내에서 비슷한 기술을 가진 기업들끼리의 협력을 유도하는 한편, 클러스터-클러스터 간 혹은 다양한 지역 간에 여러 기술을 전파하고 공유할 수 있는 기회를 제공할 필요가 있다.
본 연구는 소하천을 대상으로 홍수로 인한 교량에서의 유송잡물 집적을 방지하기 위한 저감시설에 대한 실험연구이다. 일반적으로 소하천은 태풍 및 집중호우 시 유송잡물에 의한 구조물 피해가 빈번하게 발생하고 있으나 이러한 피해에 대한 저감대책은 전무한 실정이다. 국외에서는 유송잡물로 집적으로 인한 피해저감시설로 수직분리대방식, 말뚝시설방식, 스위퍼 방식에 대해 소개하고 있다. 이에 본 연구에서는 유송잡물 저감시설 중 스위퍼를 대상으로 실규모 집적실험을 통해 저감능력을 검토하고자 하였다. 스위퍼는 교각전면부에 설치하여 자력회전을 통해 유송잡물을 우회시켜 교각에 유송잡물이 집적되지 않게 만드는 시설이다. 실규모 실험을 위해 소교량 모형을 실물크기로 제작하였으며, 유송잡물 길이와 흐름조건에 따라 스위퍼 설치 전 후 집적실험을 통해 저감능력을 검토하였다. 실험결과 유송잡물의 길이가 길어지거나 유속이 적을 경우 집적률이 높게 나타나는 것으로 나타났다. 스위퍼 설치에서 따른 유송잡물의 집적률은 스위퍼 설치 전에 비해 최소 55%에서 최대 88%의 유송잡물 집적률이 저감되는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로 판단할 때 유송잡물 잠재능력이 높은 소하천에 스위퍼를 설치할 경우 유송잡물 집적으로 인한 교량의 안정성 확보 측면에서 유리할 것으로 판단된다.
본 연구는 염류집적 국화 재배지 토양적응성 인산분해미생물 탐색하고 선발된 미생물 시용을 통한 염류집적 국화 재배지 토양에서의 토양 화학성의 변화를 조사하였으며 이를 통하여 염류집적 국화 재배지 토양 환경 개선 기술을 개발하고자 수행되었다. 시험에 사용된 인산분해미생물은 염류집적토양에서 분리된 Pseudomonas putida(KSJ11), Acinetobacter calcoaceticus (KSJ3) 및 Acinetobacter calcoaceticus (WP20) 3종류이었으며 미생물의 제형은 버미큘라이트에 혼합되어 있는 상용화된 제품을 이용하였다. 시험장소는 광주광역시 광산구 소재 신우화훼농장의 15년간 작물이 재배되어 염류집적현상이 나타나는 국화재배지에서 처리구 $82m^2$에 각각의 미생물 제재 250 L씩 시용하였다. 염류집적이 이루어진 국화재배온실에 처리된 인산분해미생물 Acinetobacter calcoaceticus(KSJ3; WP20)는 유효인산을 효율적으로 분해하는 것으로 나타났으며, 특히 Acinetobacter calcoaceticus(WP20)는 염류의 분해능력이 높았다. 인산분해미생물 시용에 따라 토양내 칼륨, 칼슘 및 마그네슘의 함량의 증가가 A. calcoaceticus(KSJ3; WP20)처리구에서 뚜렷하게 나타났으며 이러한 변화의 영향으로 판단되는 토양내 전기전도도도 증가되었다. 또한 인산분해미생물 시용은 선충밀도의 감소효과를 나타내어 토양환경개선을 위한 재료로 활용될 가능성을 나타내었다. 결과적으로 염류집적이 이루어진 국화재배 온실에서의 인산분해미생물 시용은 처리된 미생물의 종류에 따라 차이를 나타내었지만 토양의 유효인산량 증가와 양이온의 유용화에는 분명한 효과를 나타내었다. 따라서 염류집적 토양에서의 인산분해미생물 시용은 토양양분의 효율적인 사용을 가능하게 할 수 있는 방안이 될 수 있기 때문에 시비량 절감 등의 방법으로 활용할 수 있다고 판단되었다.
소형화된 고기능성 휴대용 전자기기의 수요 급증에 따라 기존에 사용되던 수평구조의 2차원 회로의 크기를 줄이는 것은, 전기 배선의 신호지연 증가로 한계에 도달했다. 이러한 문제를 해결하기 위해 회로들을 수직으로 적층한 뒤, 수평구조의 긴 신호배선을 짧은 수직 배선으로 만들어 신호지연을 최소화하는 3차원 집적 회로 적층기술이 새롭게 제안되었다. 본 연구에서는 차세대 반도체 소자의 회로 집적도를 비약적으로 증가시킬 수 있고, 현재 문제점으로 대두 되고 있는 선로의 증가, 소비전력, 소자의 소형화, 다기능 회로 문제를 동시에 해결 할 수 있는 3차원 구조를 갖는 회로소자에 대한 특성을 연구하였다.
본 논문에서는 음성 트래픽을 동기 모드로, 데이타 트래픽을 비동기 모드로 집적시켜 전송하는 FDDI 통신망에 대하여 수학적 분석과 시뮬레이션을 수행하여 성능을 분석 한다. 음성과 데이타의 평균 패킷 대기 시간을 구하기 위하여, 음성은 Marcov 모델에서 발음 부분과 묵음 부분이 교대로 나타나는 모델로 하며, 데이타는 TRT와 TTRT의 차이 시간동안 전송하는 모델로 하는 경우, 음성과 데이타의 패킷 대기 시간을 구하여 동기모드와 비동기 모드 사이의 전송관계에 대하여 연구하였다. 연구 결과 동기/ 비동기 집적 방식으로 음성과 데이타를 집적하여 전송하여도 음성 채널 용량의 제약없이 데이타를 집적 시킬 수 있었으며, 데이타 전송도 작은 대기 시간내에 신속하게 전송할 수가 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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