• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.138-139
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• 2021

본 논문에서 뉴럴 네트워크를 활용하여 포아즌 볼츠만 방정식을 푸는 방법을 소개하려 한다. 기존의 유한요소방법을 사용하여 샘플을 생성하고, 생성된 샘플을 이용하여 뉴럴 네트워크를 훈련시킨다. 결과적으로 얻어진 뉴럴 네트워크의 성능을 소개한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.216-217
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• 2022

Poisson-Boltzmann은 세포안의 전하의 영향을 기술하는 방정식이며, 생물 등의 분야에서 중요한 역할을 한다. 본 발표에서는 ResNet을 기반으로 한 PBE의 솔루션 예측 방법을 소개 한다. 먼저 FEM을 기반으로 한 방법으로 sample들을 생성한다. 그리고, 세포의 모양과 전하의 위치를 input으로 하고, 전위를 output으로 하는 network를 훈련시킨다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권2호
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• pp.27-38
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• 2002

양자 우물 반도체 소자 모델링에 있어서 양자 우물의 다중 에너지 부준위 각각에 대한 Boltzmann 방정식의 해를 직접적으로 구하는 self-consistent한 방법을 개발하였다 양자 우물의 특성을 고려하여 Schrodinger 방정식과 Poisson 방정식 및 Boltzmann 방정식으로 구성된 양자 우물 소자 모델을 설정하였으며 이들의 직접적인 해를 유한 차분법과 Gummel-type iteration scheme에 의해 구하였다. Si MOSFET의 inversion 영역에 형성되는 양자 우물에 적용하여 그 시뮬레이션 결과로부터 본 방법의 타당성 및 효율성을 보여 주었다.

• 멤브레인
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• 제13권1호
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• pp.37-46
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• 2003

하전된 멤브레인 미세기공으로 유체가 흐르는 경우는 계면동전기 효과가 작용하게 된다. 비선형 Poisson-Boltzmann 전기장과 흐름에 의해 유발되는 전기장 사이의 정전상호작용을 운동방정식의 외부작용 힘으로 고려하였다. 유한차분법으로 정전위 분포를 우선 산출하고, 이어서 Green 함수로 슬릿형 기공에 대한 Navier-Stokes 식의 해석해를 구하였다. 계면동전기적 유동에 의한 흐름전위를 관련된 물리화학적 인자들의 함수로 유도되는 해석적인 명확한 표현으로 제시하였다. 전기이중층, 표면전위, 그리고 기공벽면의 하전조건의 영향에 따른 유속분포와 흐름전위 변화를 고찰하였다 계산결과, 전기이중층 두께나 표면전위가 증가함에 따라 평균유속은 감소하는 반면에 흐름전위는 증가하였다.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제15권2호
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• pp.83-90
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• 2003

In cases of the microfluidic channel, the electrokinetic influence on the transport behavior can be found. The externally applied body force originated from the electrostatic interaction between the nonlinear Poisson-Boltzmann field and the flow-induced electrical field is applied in the equation of motion. The electrostatic potential profile is computed a priori by applying the finite difference scheme, and an analytical solution to the Navier-Stokes equation of motion for slit-like microchannel is obtained via the Green's function. An explicit analytical expression for the induced electrokinetic potential is derived as functions of relevant physicochemical parameters. The effects of the electric double layer, the zeta potential of the solid surface, and the charge condition of the channel wall on the velocity profile as well as the electroviscous behavior are examined. With increases in either electric double layer or zeta potential, the average fluid velocity in the channel of same charge is entirely reduced, whereas the electroviscous effect becomes stronger. We observed an opposite behavior in the channel of opposite charge, where the attractive electrostatic interactions are presented.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.181-186
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• 2022

포아즌 볼츠만 방정식 (Poisson-Boltzmann equation, PBE)은 생물물리, 콜로이드 화학 등에서 등장하는 문제들을 모델링하는데 사용되는 방정식이다. 따라서 PBE의 수치해를 효율적으로 예측하는 것은 중요한 이슈이다. 저자들은 기존의 연구에서 PBE를 풀기위한 딥러닝 방법을 제안하였으나, 딥러닝을 훈련하기 위한 샘플을 생성하는 시간이 컸다는 어려움이 있었다. 본 논문에서는 FEM 수치해를 생성하는데 걸리는 시간을 줄이는 두가지 방안을 마련하였다. 첫째로 대수 방정식을 만들 때 bilinar form에 포함되는 penalty 파라메터를 실험적으로 조정하였다. 두 번째로, 대수적멀티그리드 기법을 활용하여 대수 방정식의 컨디션 넘버를 meshsize와 무관하게 만들었다. 따라서 PBE 방정식의 대수 방정식을 풀 때 계산 시간을 효과적으로 줄였다. 이러한 대수적 멀티그리드를 사용한 방법은 다양한 분야에서 딥러닝의 샘플을 생성하는데 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권4호
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• pp.451-456
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• 2014

A compact model of a depletion-mode silicon-nanowire (Si-NW) pH sensor is proposed. This drain current model is obtained from the Pao-Sah integral and the continuous charge-based model, which is derived by applying the parabolic potential approximation to the Poisson's equation in the cylindrical coordinate system. The threshold-voltage shift in the drain-current model is obtained by solving the nonlinear Poisson-Boltzmann equation for the electrolyte. The simulation results obtained from the proposed drain-current model for the Si-NW field-effect transistor (SiNWFET) agree well with those of the three-dimensional (3D) device simulation, and those from the Si-NW pH sensor model also agree with the experimental data.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제3권2호
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• pp.157-171
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• 2010

In this paper, a theoretical method has been developed for the electric double layer interaction under condition of the variable dielectric permittivity of water. Using Poisson-Boltzmann equation (PBE), for one plate and two plates having similar or dissimilar constant charge or constant potential, we have investigated the electric double layer potential, its gradient and the disjoining pressure as well as the effect of variation of dielectric permittivity on these parameters. It has been assumed that plates are separated by a specific distance and contain a liquid solution in between. It is shown that reduction of the dielectric permittivity near the interfaces results in compression of electric double layers and affects the potential and its gradient which leads to a decreased electrostatic repulsion. In addition, it is shown that variation of dielectric permittivity in the case of higher electrolyte concentration, leads to a greater change in potential distribution between two plates.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권2호
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• pp.14-26
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• 2002

Pauli 배타 원리를 적용한 축퇴 상태의 양자 우물 소자 모델링을 제안하였다. 양자 우물에서의 다중 에너지 부준위 각각에 대한 Boltzmann 방정식의 collision 항들을 Pauli 배타 원리를 적용하여 전개하고 이들을 Schrodinger 방정식과 Poisson 방정식과 결합하여 비선형적인 시스템의 모델을 설정하였다. 시스템의 해를 직접적으로 구하기 위하여 유한 차분법과 Newton-Raphson method를 적용하여 양자 우물의 다중 에너지 부준위 각각에 대한 캐리어 분포 함수를 구하였다. Si MOSFET의 inversion 영역에 본 모델을 적용하여 전자 밀도의 증가에 따라 양자 우물의 에너지 분포 함수가 Boltzmann 분포 함수의 형태로부터 Fermi-Dirac 분포 함수의 형태로 변화함을 제시하고, 소자 크기가 감소할수록 소자 모델링에 있어서의 Pauli 배타 원리의 중요성과 함께 본 모델의 정당함과 그 해석 방법의 효율성을 보여주었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.75-88
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• 2014

본 연구에서는 비선형 Poisson-Boltzmann 식의 해를 구할 수 있는 웹 기반 EPBS를 이용하여 이온채널의 전하 분포와 유전률이 이온채널의 이온선택성에 미치는 영향에 대해 알아본다. 모델로 사용한 이온채널은 이온채널과 유사한 구조를 갖는 합성 단백질인 고리형 펩타이드 나노튜브와 자연계에 존재하는 Gramicidin A 이다. 계산 결과로부터 용매인 물과 단백질의 유전율 차이에 의해 이온이 이온채널을 통과할 때 반응장이 생성되며, 이는 이온과 상호작용을 통해 이온 종류에 관계없이 이온 통과를 방해하는 에너지 장벽을 형성함을 알 수 있다. 한편, 두 이온채널 부분 전하, 특히 골격에 존재하는 카르보닐기의 쌍극자 모멘트에 의해 이온채널 내부에는 0 보다 작은 정전기 퍼텐셜이 형성된다. 이온채널 내부의 총 정전기 퍼텐셜은 이온채널의 부분 전하에 의한 정전기 퍼텐셜과 유전률 차이에 의한 반응장의 합으로 나타나며, 계산 결과 0 보다 작은 값을 갖는다. 이로부터 본 연구에서 사용된 두 종류의 이온채널이 양이온에 선택성이 있음을 알 수 있다.