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피향정(披香亭) 일원의 입지 및 공간구성에 관한 연구 (A Study on the Location and Spatial Composition of Pihyang-jeong Zone)

  • 이현우
    • 한국전통조경학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.85-97
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    • 2010
  • 본 연구는 전라북도 내 5대 정자 중에서도 으뜸으로 손꼽히며 '호남제일정'이라 일컫는 정읍시 태인면에 위치한 피향정 일원의 입지 및 공간구성에 관해 고찰한 바, 집약된 연구결과는 다음과 같다. 1. 피향정의 조영은 신라 헌강왕대 최치원이 이곳을 소요하며 풍월을 읊었다는 구전이 전할 뿐 창건기록은 전무하다. 다만 1618년 이지굉이 초라한 건물을 확장하였고, 1664년 박숭고 1715년 유근의 중수기록이 전한다. 2. 피향정의 입지는 태인면 북쪽의 성황산(189m)과 동쪽의 항가산(106m) 및 남쪽의 태산(33m)을 비롯하여, 북서쪽의 평야로 이루어진 북고남저(北高南低) 지형으로, 전형적인 배산임수 형국임을 파악하였다. 3. 피향정 일원의 공간구성은 하연지(下蓮池)를 향해 피향정이 남남서(SSW)향으로 세워졌으며, 피향정 누상으로의 진입은 동서(좌우)의 석계(石階)로 접근토록 계획되었다. 4. 피향정 일원의 건축물은 '객관의 누정인 피향정 연지의 함벽루 관리인 시설' 등이다. 피향정은 정면 5칸 측면 4칸의 겹처마 팔작지붕의 장방형 건물이며, 함벽루는 1918년 목조 2층 단청누각으로 초창 후 1971년 장방형 목조와즙 단층 5칸 팔작지붕집으로 개조하였다. 이후 2010년 육각정으로 신축되어 원형과는 전혀 다른 외관임을 파악하였다. 5. 피향정 일원의 점경물은 피향정 경내의 총 21기의 비석군과 피향정을 둘러싼 160m 전통한식 막돌담장을 확인하였고, 맞배지붕 일각문으로 3문 형식을 띤 3개의 출입문과 피향정일곽 외부의 동편에서는 하마석이 확인되었다. 6. 피향정 일원의 수경관은 관아인근의 자연못의 물을 끌어들이고 그 주변에 누정을 건립한 대표적 예이다. 7. 피향정 일원의 식생은 일곽경계에서는 느티나무, 남측 소공원에서는 느티나무 배롱나무 반송 소나무 영산홍 자산홍 잔디 등이, 하연지 상의 함벽루에서는 느릅나무 느티나무 소나무 등이 양호한 생육상태로 확인되었다.

Origin of limestone conglomerates in the Choson Supergroup(Cambro-Ordovician), mid-east Korea

  • Kwon Y.K.;Chough S.K.;Choi D.K.;Lee D.J.
    • 한국석유지질학회:학술대회논문집
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    • 한국석유지질학회 2001년도 제8차 학술발표회 발표논문집
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    • pp.63-65
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    • 2001
  • The Chosen Supergroup (Cambro-Ordovician), mid-east Korea consists mainly of shallow marine carbonates and contains a variety of limestone conglomerates. These conglomerates largely comprise oligomictic, rounded lime-mudstone clasts of various size and shape (equant, oval, discoidal, tabular, and irregular) and dolomitic shale matrices. Most clasts are characterized by jigsaw-fit (mosaic), disorganized, or edgewise fabric and autoclastic lithology. Each conglomerate layer is commonly interbedded with limestone-dolomitic shale couplets and occasionally underlain by fractured limestone layer, capped by calcareous shale. According to composition, characteristic sedimentary structures, and fabric, limestone conglomerates in the Hwajol, Tumugol, Makkol, and Mungok formations of Chosen Supergroup can be classified into 4 types: (1) disorganized polymictic conglomerate (Cd), (2) horizontally stratified polymictic conglomerate (Cs), (3) mosaic conglomerate (Cm), and (4) disorganized/edgewise oligomictic conglomerate (Cd/e). These conglomerates are either depositional (Cd and Cs) or diagenetic (Cm and Cd/e) in origin. Depositional conglomerates are interpreted as storm deposits, tidal channel fills, or transgressive lag deposits. On the other hand, diagenetic conglomerates are not deposited by normal sedimentary processes, but formed by post-depositional diagenetic processes. Diagenetic conglomerates in the Chosen Supergroup are characterized by autoclastic and oligomictic lithology of lime-mudstone clasts, jigsaw-fit (mosaic) fabric, edgewise fabric, and a gradual transition from the underlying bed (Table 1). Autoclastic and oligomictic lithologies may be indicative of subsurface brecciation (fragmentation). Consolidation of lime-mudstone clasts pre-requisite for brecciation may result from dissolution and reprecipitation of CaCO3 by degradation of organic matter during burial. Jigsaw-fit fabric has been considered as evidence for in situ fragmentation. The edgewise fabric is most likely formed by expulsion of pore fluid during compaction. The lower boundary of intraformational conglomerates of depositional origin is commonly sharp and erosional. In contrast, diagenetic conglomerate layers mostly show a gradual transition from the underlying unit, which is indicative of progressive fragmentation upward (Fig. 1). The underlying fractured limestone layer also shows evidence for in situ fragmentation such as jigsaw-fit fabric and the same lithology as the overlying conglomerate layer (Fig, 1). Evidence from the conglomerate beds in the Chosen Supergroup suggests that diagenetic conglomerates are formed by in situ subsurface fragmentation of limestone layers and rounding of the fragments. In situ subsurface fragmentation may be primarily due to compaction, dewatering (upward-moving pore fluids), and dissolution, accompanying volume reduction. This process commonly occurs under the conditions of (1) alternating layers of carbonate-rich and carbonate-poor sediments and (B) early differential cementation of carbonate-rich layers. Differential cementation commonly takes place between alternating beds of carbonate-rich and clay-rich layers, because high carbonate content promotes cementation, whereas clay inhibits cementation. After deposition of alternating beds and differential cementation, with progressive burial, upward-moving pore fluid may raise pore-pressure in the upper part of limestone layers, due to commonly overlying impermeable shale layers (or beds). The high pore-pressure may reinforce propagation of fragmentation and cause upward-expulsion of pore fluid which probably produces edgewise fabric of tabular clasts. The fluidized flow then extends laterally, causing reorientation and further rounding of clasts. This process is analogous to that of autobrecciation, which can be analogously termed autoconglomeration. This is a fragmentation and rounding process whereby earlier semiconsolidated portions of limestone are incorporated into still fluid portions. The rounding may be due mainly to immiscibility and surface tension of lime-mud. The progressive rounding of the fragmented clasts probably results from grain attrition by fluidized flow. A synthetic study of limestone conglomerate beds in the Chosen Supergroup suggests that very small percent of the conglomerate layers are of depositional origin, whereas the rest, more than $80\%$, are of diagenetic origin. The common occurrence of diagenetic conglomerates warrants further study on limestone conglomerates elsewhere in the world.

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Metal artifact 감소를 위한 CT simulator 영상 재구성의 유용성 평가 (Evaluation of the reconstruction of image acquired from CT simulator to reduce metal artifact)

  • 최지훈;박진홍;최병돈;원희수;장남준;구장현;홍주완
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.191-197
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    • 2014
  • 목 적 : CT simulation 시 고 밀도 인공물에 의해 발생된 metal artifact는 주변조직의 관찰능력 감소 및 CT number 변화에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 CT 촬영 시 Metal Artifact Reduction for Orthopedic implants(O-MAR)의 유용성을 평가해 보고자 한다. 대상 및 방법 : CT simulator를 이용하여 Gammex phantom과 Rando phantom의 original 영상, 고 밀도 인공물을 삽입 후 획득한 non O-MAR 영상과 O-MAR 적용 영상을 획득하였다. CT 영상 평가를 위해 Gammex phantom CT 영상 내 5개 조직과 artifact 영향을 직접 받는 3개 지점에 관심영역(region of interest, ROI)을 각각 설정하고, CT number와 노이즈(standard deviation, SD)를 평균값으로 비교, 분석하였다. 고 밀도 인공물 주변조직의 CT number 변화에 따른 선량변화 확인을 위해 전산화치료계획시스템 Eclipse를 이용하여 Rando phantom CT 영상 3곳에 원기둥 체적을 형성하였다. 치료계획은 6 MV 광자선, 7개 조사면, 조사야 $15{\time}15cm$, 1회당 처방선량 100 cGy를 적용하여 수립하고 평균선량을 비교, 분석하였다. 두 실험 모두 original 영상을 기준으로 분석하였다. 결 과 : Gammex phantom을 이용한 영상평가 실험에서 각 영상별 5개 조직의 CT number 차이는 작았으며, artifact 영향을 직접 받는 3개 지점은 O-MAR 적용 시 original 영상과 유사하게 나타났다. 그리고 O-MAR 적용 시 8개 지점의 SD는 non O-MAR 영상보다 모두 감소되었다. Rando phantom을 이용한 선량변화 실험 또한 O-MAR 적용 시 original 영상과 유사하게 나타났다. 결 론 : O-MAR 적용 시 고 밀도 인공물 artifact로 인한 영상 왜곡 및 SD 감소로 영상의 질이 향상되었으며 CT number 보정에 유용하였다. 이는 체표윤곽도(contour) 생성 및 치료계획 수립에 이점이 있을 것이라 사료된다.

비정질 알칼리 규산염 원자구조의 철 함량 효과에 관한 고체 NMR 분광학 연구 (The Effect of Iron Content on the Atomic Structure of Alkali Silicate Glasses using Solid-state NMR Spectroscopy)

  • 김효임;이성근
    • 한국광물학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.301-312
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    • 2011
  • 철을 포함한 비정질 규산염 용융체의 원자 구조 규명은 지표 환경의 화성활동 및 맨틀 심부의 초저속도층의 속도구조에 이르는 광범위한 지질과정의 미시적인 원인에 대한 단서를 제공한다. 본 연구에서는 철을 포함한 비정질 규산염의 원자 구조 규명에 가장 적합한 고상 핵자기공명분광분석(NMR)을 이용하여 최대 16.07 wt%의 $Fe_2O_3$가 포함된 비정질 알칼리 규산염(iron-bearing alkali silicate glasses)의 철의 함량 변화가 원자구조에 미치는 영향을 규명하였다. $^{29}Si$ 스핀-격자 완화시간($T_1$)을 측정한 결과, 철의 함량에 따라 스핀-격자 완화시간이 짧아지는데 이는 철이 가지고 있는 홀전자(unpaired electron)와 핵 스핀(nuclear spin)간의 상호작용으로부터 기인한다. $^{29}Si$ MAS NMR 실험 결과, 철이 포함되지 않은 시료의 경우 $Q^2$, $Q^3$ 그리고 $Q^4$의 환경을 지시하는 피크가 분리됨에 반하여, 철이 포함된 시료의 경우 NMR 신호의 급격한 감소와 피크 폭이 넓어짐으로써 각각의 규소 환경이 거의 분리되지 않았다. 그러나 철의 함량에 따라 스펙트럼이 넓어지고 화학적 차폐값(chemical shift)이 높아지는 현상을 확인하였는데, 이는 $Q^4$의 규소 환경을 나타내는 방향으로서 철 주변의 $Q^n$이 불균질하게 분포하고 있음을 지시한다. $^{17}O$ MAS NMR 실험에서도 철이 포함되지 않은 시료에서는 연결산소(Si-O-Si)와 비연결산소(Na-O-Si)가 부분적으로 분리되지만, 철의 함량이 증가하면서 각각의 산소 환경이 거의 분리되지 않는다. 이러한 연구결과는 고상 핵자기공명분광분석이 철을 포함한 비정질 규산염의 상세한 구조 연구에 효과적인 도구임을 지시한다.

KOMPSAT-3 위성영상 기반 양식시설물 자동 검출 프로토타입 시스템 개발 (Development of a Prototype System for Aquaculture Facility Auto Detection Using KOMPSAT-3 Satellite Imagery)

  • 김도령;김형훈;김우현;류동하;강수명;정윤재
    • 한국지리정보학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.63-75
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    • 2016
  • 우리나라에서는 삼면이 바다와 접해있는 반도형태의 국가로 과거부터 해양수산물에 대한 양식이 이루어져 왔다. 최근에는 양식시설물들을 체계적으로 관리하기 위해 생산량에 대한 조사하고 있으며, 조사된 자료를 기반으로 생산물에 대한 가격책정을 수행하여 내수 어족자원을 안정화하고 어민생활권을 보장하고 있다. 이러한 양식시설물의 조사는 매년 항공사진 기반의 수동 디지타이징을 기반으로 하고 있다. 고해상도의 항공사진을 활용한 수동 디지타이징은 양식시설물 별 종류에 따른 특징과 시설물 운용 여부 등을 알고 있는 전문가의 지식을 기반으로 하여 정확한 구획이 수행된다. 그러나 항공사진의 활용은 생육주기가 다른 양식자원들을 모니터링하기에는 경제적, 시간적 한계가 있으며, 전문가의 지식기반 구획 역시 다수의 전문 인력 등이 투입되어야 한다. 그러므로 본 연구에서는 관측 대상지에 대한 대단위 모니터링이 가능한 위성영상을 바탕으로 양식장에 대한 외곽정보 자동으로 검출하는 프로토타입 시스템 개발에 대해 연구하였다. 연구에 사용되는 위성영상은 국내 고해상 위성인 KOMPSAT-3 위성영상 13 Scene을 양식시설이 주로 이용되는 10월에서 4월 사이에 신규 촬영하여 사용하였다. 양식시설의 검출은 가두리식, 연승식, 부류식 양식시설을 검출하였으며 검출 방법은 영상 처리를 통한 ANN 분류기법 및 Polygon 생성기법을 사용하였다. 개발된 프로토타입 시스템의 양식시설 검출율은 약 93% 정도로 나타났다. 위성영상 기반의 양식시설물 외곽정보 검출은 기존 항공사진이 가지는 모니터링의 한계를 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 전문가가 양식시설을 탐지하고 판독하는 데 있어 유용하게 지원될 수 있을 것이다. 향후 양식장 시설물별 분류 및 영상 처리 기법의 적용을 통해 양식장 시설물 검출 시스템이 개발되어야 할 것이며, 해당 시스템을 통해 양식시설물 모니터링을 수행하여 관련 의사결정 지원에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

동해 후포분지의 Pockmark 해저지형 특성 연구 (Characteristics of Pockmark Topography in Hupo Basin, East Sea)

  • 김창환;박찬홍;이명훈;최순영;김원혁
    • 자원환경지질
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    • 제52권6호
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    • pp.561-571
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    • 2019
  • 동해 후포분지는 동해안의 울진군과 영덕군에 걸쳐 있는 대륙주변부의 분지이고 후포분지 동쪽 경계부에는 주변 해저지형보다 높은 지형인 후포퇴(Hupo Bank)가 위치하고 있다. 한국해양과학기술원에서는 2011년부터 2013년까지 후포분지 북부해역, 왕돌초가 위치한 중부해역과 남부해역의 세 지역에 대하여 정밀 해저지형 조사를 실시하였다. 이 후포분지는 서쪽 연안부터 동쪽으로 가면서 점점 깊어져 최대 수심은 약 250 m에 이르며 후포퇴 급경사면을 만나면서 분지경계가 나타난다. 후포분지의 북부, 중부, 남부 세지역 모두에서 좁은 수로가 나타나며 그 수로에서 가장 깊은 수심대를 보인다. 후포분지 정밀 해저지형 자료에서 약 150 ~ 250 m 수심의 범위 해저에 수많은 pockmark들이 나타나고 있다. 이 pockmark들은 전반적으로 지름이 약 20 ~ 50 m이고 그 깊이는 약 4 ~ 6 m로 다양한 크기의 원형 화구형태(crater-like)의 해저지형구조를 보인다. Pockmark 지역의 표층 퇴적물은 세립한 실트로 구성되어 있다. 후포분지 pockmark의 형태와 크기를 해외 다른 지역들의 pockmark와 비교해보면 정상(normal) pockmark로 분류되는 것으로 판단된다. 후포분지 북쪽지역은 pockmark가 약 7개/1 ㎢ 있으며, 중앙부는 pockmark가 약 8개/1 ㎢ 나타난다. 남쪽의 조사구역은 pockmark가 약 5개/1 ㎢ 분포하는 것으로 파악된다. Pockmark 존재 가능성이 있는 구역을 후포분지 전체 약 150 ~ 250 m 수심지역으로 확대하면 그 pockmark 수가 약 4800개 이상일 것으로 판단된다. 후포분지의 pockmark는 가스보다는 액체와 같은 유체에 의해 생성되었을 가능성이 많은 것으로 생각되지만 생성원인에 대한 정밀 조사와 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

동중국해 북부대륙붕에 발달한 니질 퇴적체의 탄성파 연구 (A Seismic Study on Muddy Sediment Deposits in the Northern Shelf of the East China Sea)

  • 최동림;이태희;유해수;임동일;허식;김광희
    • 자원환경지질
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    • 제38권6호
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    • pp.633-642
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    • 2005
  • 동중국해 북부 대륙붕에 발달한 후기 홀로세 니질 퇴적체의 분포양상과 층서의 발달 특성을 밝히기 위해 고해상도 Chirp 탄성파 단면 자료를 이용하여 분석하였다. 고해상 탄성파 단면도상에서 음향기반암(기저 경계면 B)위에 2개의 퇴적층서(Unit 1과 2)가 나타나며 이들은 침식 경계면(중간 반사면 M)으로 경계된다. 하위 퇴적층서 Unit 1은 음향학적으로 평행 또는 준평행 반사층리와 수로 충진 퇴적상이 나타난다. 상위 퇴적층서 Unit 2는 반투명 내부 퇴적상과 7m 이하 퇴적두께의 렌즈형태로 발달해 있다. 시퀀스 층서분석으로부터 이들 퇴적층서는 마지막 저해수준 이후 형성되었다. 해침 퇴적체(Unit 1)는 최후 빙기동안 형성된 층서 경계면위에 바로 분포한다. 해침 퇴적체는 침식곡의 염하구 환경하에서 하천, 델타, 그리고 조간대 환경의 복합 퇴적물로 구성된다. 해침 퇴적체 바로 위는 침식 저지형의 최대 범람면이 나타난다. 최대 범람면위에 발달한 고해수준 퇴적체(Unit 2)은 저지대를 충진하는 니질 퇴적체로 구성된다. 니질 퇴적체는 제주도 남쪽 약 140km 떨어진 곳에 마치 태풍 같은 모양의 원형 형태로 수심 약 60-90m 사이에 집중적으로 발달해 있다. 이 퇴적체의 분포 면적과 부피는 각각 약 $3,200km^2$와 약 $10.7\times1109m^3$이다. 니질 퇴적체의 기원은 고황하와 양자강에서 배출된 부유퇴적물의 혼합기원으로 해석된다. 원형의 분포형태는 북부 동중국해에 발달한 반시계 방향의 와류 순환계로 인해 형성된 것으로 판단된다.

경관체함이 발생하는 조망점의 지리구조에 관한 연구;양산시 소재 산지를 대상으로 (Geographical Structure of View Point in the Landscape Experience on Mountain in Yangsan City)

  • 강영조;차영채;차명숙
    • 한국조경학회지
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    • 제36권3호
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    • pp.75-84
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    • 2008
  • 본 연구는 경관이 발생하는 조망점에서 체험되는 시각특성과 그 조망점에서의 경관체헝을 극적으로 이끄는 지리 구조를 양산시에 소재하고 있는 산지 경관의 사례 연구를 통하여 밝현 것이며, 그 결과는 다음과 같다. 양산시 소재 6개의 산을 대상으로 그 산을 체험할 수 있는 조망점을 40개소 선정하였다. 이들 조망점에서 파악된 산지경관 조망점에서 조망대상이 중거리역에 주로 분포하고 있으며, 시각크기는 산과 대변하는 느낌을 주는 앙각 11${\sim}13^{\circ}$, 시야 전체를 차지하고 광대한 인상을 주는 수평각 50${\sim}90^{\circ}$라는 것을 알 수 있었다. 양산시에서는 도시민이 산의 느낄 수 있는 거리대에서 대면적 관계로 산지경관을 지각하고 있다. 이어서 인상적인 경관체험을 유발하는 조망점의 지리 구조를 8개 의 유형으로 분류하였으며, 그 특성을 고찰하였다. 산이 건물이나 길가의 수목 등의 주변 환경이 만들어낸 좁고 긴 선형의 공간을 형성하는 회랑형이 7개소, 또 산을 교량 또는 고가도로의 하부나 터널을 지날 때 가려졌던 시야와 빛이 열리면서 체험하게 되는 터널형이 2개 소, 산세를 따라 굽이지는 길의 마지막에 나타나는 미로형이 4개소, 교차로에서 방향을 전환하거나 건물이나 산자락을 끼고 돌 때 동선방향이 바뀌는 순간 나타나는 모롱이형이 8개소, 오르막 경사의 마루에서 나타나는 고개마루형이 3개소, 산이 관찰자와 같은 진행방향으로 길게 누워져 있을 때 차창에 지속적으로 나타나는 평행형이 4개소, 고립되어 있는 산파 형태인 대변형이 5개소, 마을, 도시 등의 지역 경제나 교량, 광장과 같은 주요 지점을 지날 때 나타났다. 산지 경관이 인상적으로 체험되기 위해서는 조망점뿐 아니라 그곳으로 다가가는 지리구조도 아울러 중요하다는 것을 확인하였다. 본 연구의 성과는 산지경관의 관리 및 보존과 경관자원도 등 경관영향평가의 기초자료를 수집하는 기초 자료가 될 것이다. 또 경관도로의 정비 등에도 응용할 수 있을 것으로 기대한다.

친수 휴양활동공간 계획을 위한 광역수준의 부지 적합성 평가 (A Study on the Evaluation of Wide-scale Site Suitability for Water-friendly Recreation Area Planning)

  • 조현주;나정화;이현택;구지나
    • 한국조경학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.1-13
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    • 2009
  • 본 연구는 비교적 광역규모인 낙동강 약 35km를 대상으로 어느 공간이 환경친화적 친수 휴양공간으로서 개발잠재력이 큰지에 대한 적지선정의 타당성을 검토해 보고, 또한 향후 이 지역의 광역권 휴양계획 수립을 위한 기초자료 제공 및 타 지역으로의 적용가능성이란 측면에서 새로운 방법론을 모색해 보는데 그 의의를 찾을 수 있었다. 연구결과를 요약해 보면 아래와 같다. Mesh법에 의한 사례지의 격자구분 결과, 총 42개의 격자단위로 분류되었다. 또한, 평가지표의 분석결과, 총 20개로 설정되었으며, 이들은 중요도에 따라 다시 4가지의 휴양활동 유형별로 귀속되었다. 각 휴양활동 종류별 평가지표들의 중요성 정도를 분석해 본 결과, 필수요소는 물 이용을 중심으로 한 친수 위락활동공간에서 8개로 가장 많은 지표를 포함하고 있었으며, 충분요소는 정적 친수 휴양활동 공간에서 12개로 가장 많았다. 구분된 각 격자별 최소 요구조건 평가인 1차 평가를 수행한 결과, 최소요구조건을 충족시키고 있는 격자는 전체 42개 중 32개의 격자로 나타났다. 휴양활동 종류별로 최소요구조건을 충족시키는 격자는 연구대상지의 전 구간에 걸쳐 비교적 고른 분포를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 구체적인 부지 평가인 2차 평가 결과, 우선 자연체험 및 경관생태학습 공간에서는 총 6개의 격자, 운동 및 레크리에이션 중심의 수변 위락활동 공간은 총 4개, 물 이용을 중심으로 한 친수 위락활동 공간으로서는 1개 격자, 마지막으로 정적 친수 휴양활동 공간에 대한 각 격자별 적합성 평가 결과에서는 총 4개의 격자가 매우 적합한 것으로 분석되었다. 그러나 본 연구에서 수행된 격자단위 평가 결과는 지형적 조건 등으로 인해 인접 격자로 확대 및 축소될 수 있다. 따라서 경계의 재조정을 통한 격자형태 및 크기의 변형을 고려한 기본계획을 수립하는 것이 보다 더 타당할 것으로 사료된다.

The intrinsic instabilities of fluid flow occured in the melt of Czochralski crystal growth system

  • Yi, Kyung-Woo;Koichi Kakimoto;Minoru Eguchi;Taketoshi Hibiya
    • 한국결정성장학회:학술대회논문집
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    • 한국결정성장학회 1996년도 The 9th KACG Technical Annual Meeting and the 3rd Korea-Japan EMGS (Electronic Materials Growth Symposium)
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    • pp.179-200
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    • 1996
  • The intrinsic instabilities of fluid flow occurred in the melt of the Czochralski crystal growth system Czochralski method, asymmetric flow patterns and temperature profiles in the melt have been studied by many researchers. The idea that the non-symmetric structure of the growing equipment is responsible for the asymmetric profiles is usually accepted at the first time. However further researches revealed that some intrinsic instabilities not related to the non-symmetric equipment structure in the melt could also appear. Ristorcelli had pointed out that there are many possible causes of instabilities in the melt. The instabilities appears because of the coupling effects of fluid flow and temperature profiles in the melt. Among the instabilities, the B nard type instabilities with no or low crucible rotation rates are analyzed by the visualizing experiments using X-ray radiography and the 3-D numerical simulation in this study. The velocity profiles in the Silicon melt at different crucible rotation rates were measured using X-ray radiography method using tungsten tracers in the melt. The results showed that there exits two types of fluid flow mode. One is axisymmetric flow, the other is asymmetric flow. In the axisymmetric flow, the trajectory of the tracers show torus pattern. However, more exact measurement of the axisymmetrc case shows that this flow field has small non-axisymmetric components of the velocity. When fluid flow is asymmetric, the tracers show random motion from the fixed view point. On the other hand, when the observer rotates to the same velocity of the crucible, the trajectory of the tracer show a rotating motion, the center of the motion is not same the center of the melt. The temperature of a point in the melt were measured using thermocouples with different rotating rates. Measured temperatures oscillated. Such kind of oscillations are also measured by the other researchers. The behavior of temperature oscillations were quite different between at low rotations and at high rotations. Above experimental results means that the fluid flow and temperature profiles in the melt is not symmetric, and then the mode of the asymmetric is changed when rotation rates are changed. To compare with these experimental results, the fluid flow and temperature profiles at no rotation and 8 rpm of crucible rotation rates on the same size of crucible is calculated using a 3-dimensional numerical simulation. A finite different method is adopted for this simulation. 50×30×30 grids are used. The numerical simulation also showed that the velocity and flow profiles are changed when rotation rates change. Futhermore, the flow patterns and temperature profiles of both cases are not axisymmetric even though axisymmetric boundary conditions are used. Several cells appear at no rotation. The cells are formed by the unstable vertical temperature profiles (upper region is colder than lower part) beneath the free surface of the melt. When the temperature profile is combined with density difference (Rayleigh-B nard instability) or surface tension difference (Marangoni-B nard instability) on temperature, cell structures are naturally formed. Both sources of instabilities are coupled to the cell structures in the melt of the Czochralski process. With high rotation rates, the shape of the fluid field is changed to another type of asymmetric profile. Because of the velocity profile, isothermal lines on the plane vertical to the centerline change to elliptic. When the velocity profiles are plotted at the rotating view point, two vortices appear at the both sides of centerline. These vortices seem to be the main reason of the tracer behavior shown in the asymmetric velocity experiment. This profile is quite similar to the profiles created by the baroclinic instability on the rotating annulus. The temperature profiles obtained from the numerical calculations and Fourier transforms of it are quite similar to the results of the experiment. bove esults intend that at least two types of intrinsic instabilities can occur in the melt of Czochralski growing systems. Because the instabilities cause temperature fluctuations in the melt and near the crystal-melt interface, some defects may be generated by them. When the crucible size becomes large, the intensity of the instabilities should increase. Therefore, to produce large single crystals with good quality, the behavior of the intrinsic instabilities in the melt as well as the effects of the instabilities on the defects in the ingot should be studied. As one of the cause of the defects in the large diameter Silicon single crystal grown by the

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