특별기고 - 농업 risk management의 과제(農業 リスクマネジメントの 課題 )

石名坂邦昭 (석명판방소 ) ( Kuniaki Ishinazaka ) 한국리스크관리학회 1990 위험관리학회지 Vol.1 No.-

분자동역학 시뮬레이션을 활용한 물성 계산 고찰

석명은 한국기계기술학회 2024 한국기계기술학회지 Vol.26 No.1

디지털 트윈 기술의 도입은 소재/제품 개발 및 공정의 전주기 과정에서 보다 통합적이며 단절없는 디지털 가상화를 요구하고 있다. 이러한 요구는 미시적 반응, 표면 및 계면 현상을 아우르는 모델링 기법과 거시적 물리 모델 혹은 인공지능 모델의 광범위한 적용을 필요로 한다. 이는 다양한 환경조건에서 소재의 물성 데이터베이스와 미시적 현상 모사가 필요함을 의미하며, 분자동역학 시뮬레이션이 이를 달성하기 위하여 유용하게 활용될 수 있다. 본 논문에서는 평형 및 비평형 분자 동역학 시뮬레이션 방법을 활용한 물성 계산 방법을 개괄하고, 열 및 기계적 물성등 주요 물성 계산 사례들을 검토하여 제시하였다. 본 논문은 분자 동역학 시뮬레이션을 활용한 물성 계산 프레임 워크 개발과 보다 정확하며 신뢰도 높은 계산 수행에 통찰을 제공할 것으로 기대 된다.

Influence of Deposition Techniques on the Thermal Boundary Resistance of Aluminum Thin-Films

석명은,김윤영 한국정밀공학회 2019 International Journal of Precision Engineering and Vol.20 No.8

The influence of film deposition techniques on the thermal boundary resistance of an aluminum (Al)/silicon (Si) interface was investigated in this study. Al films 100 nm in thickness were deposited on Si(100) wafers using an e-beam evaporator and a direct current (DC) magnetron sputtering system. Their microstructural characteristics were inspected using scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy, atomic force microscopy, and X-ray diffraction. The thermal boundary resistance values of the samples were measured using the time-domain thermoreflectance technique and numerically analyzed based on the transient Fourier heat conduction equation. A non-equilibrium molecular dynamics (MD) study was carried out to understand the effect of the atomic disorder at the film/substrate interface. Results show that the film produced by DC sputtering has a rougher surface than that of the e-beam evaporated one and a higher thermal boundary resistance. This is in agreement with the qualitative trend observed from the MD simulation that showed increases in thermal boundary resistance with the depth of atom intermixing.

분자동역학을 이용한 박막의 열경계저항 예측 및 실험적 검증

석명은,김윤영 한국전산구조공학회 2019 한국전산구조공학회논문집 Vol.32 No.2

Non-equilibrium molecular dynamics simulation on the thermal boundary resistance(TBR) of an aluminum(Al)/silicon(Si) interfacewas performed in the present study. The constant heat flux across the Si/Al interface was simulated by adding the kinetic energy inhot Si region and removing the same amount of the energy from the cold Al region. The TBR estimated from the sharp temperaturedrop at the interface was independent of heat flux and equal to 5.13±0.17 K·m2/GW at 300 K. The simulation result wasexperimentally confirmed by the time-domain thermoreflectance technique. A 90 nm thick Al film was deposited on a Si(100) waferusing an e-beam evaporator and the TBR on the film/substrate interface was measured using the time-domain thermoreflectancetechnique based on a femtosecond laser system. A numerical solution of the transient heat conduction equation was obtained usingthe finite difference method to estimate the TBR value. Experimental results were compared to the prediction and discussions on thenanoscale thermal transport phenomena were made. 본 논문에서는 비평형 분자동역학 시뮬레이션 기법을 사용하여 알루미늄 박막과 실리콘 웨이퍼 간 열경계저항을 예측하였다. 실리콘의 끝 단 고온부에 열을 공급하고, 같은 양의 열을 알루미늄 끝 단 저온부에서 제거하여 경계면을 통한 열전달이 일어나도록 하였으며, 실리콘 내부와 알루미늄 내부의 선형 온도 변화를 계산함으로써 경계면에서의 온도 차이에 따른열저항 값을 구하였다. 300K 온도에서 5.13±0.17m2·K/GW의 결과를 얻었으며, 이는 열유속 조건의 변화와 무관함을 확인하였다. 아울러, 펨토초 레이저 기반의 시간영역 열반사율 기법을 사용하여 열경계저항 값을 실험적으로 구하였으며, 시뮬레이션 결과와 비교검증 하였다. 전자빔 증착기를 사용하여 90nm 두께의 알루미늄 박막을 실리콘(100) 웨이퍼 표면에 증착하였으며, 유한차분법을 이용한 수치해석을 통해 열전도 방정식의 해를 구해 실험결과와 곡선맞춤 함으로써 열경계저항을 정량적으로 평가하고 나노스케일에서의 열전달 현상에 관한 특징을 살펴보았다.

기능화된 탄소나노튜브 멤브레인의 이온 선택성에 관한 분자동역학 연구

석명은 한국막학회 2018 멤브레인 Vol.28 No.6

Carbon nanotube (CNT) based membranes are promising candidates for separation membranes by showing high water transport rate and ion rejection rate according to their radii. The ion selectivity is an important factor to discover the full potential of CNT membranes, and it is affected by the functionalization of CNTs. With multivalent/size ion mixtures, the ion selectivity is affected by not only ion-functional groups interaction but also ion-ion interactions and ion size exclusion in a complex manner. In this study, molecular dynamics simulations are performed to study the ion selectivity of functionalized carbon nanotubes when multivalent/size ions are contained. The permeation energy barriers are calculated by plotting potential of mean force profiles, and various factors, such as CNT size and partial charges, affecting ion selectivity are investigated. The results presented here will be useful for designing CNT membranes for ion separation, biomimetic ion channels, etc. 탄소나노튜브(CNT) 기반의 멤브레인은 높은 물 전달률과 직경에 따른 이온 배제율로 해수담수, 물질 정화 등을 위한 분리막으로써의 가능성을 보여 주었다. 이온 선택성은 CNT 기반 멤브레인의 응용 분야를 확대하기 위한 중요한 요소이며, 기능기를 이용하여 이온 선택성의 조절이 가능함이 보고되었다. 다양한 원자가/크기의 이온이 혼합될 경우, 이온-기능기간 작용력 뿐만 아니라 이온-이온간의 작용력, 이온의 크기에 의한 반발력 등이 복합적으로 작용한다. 이에 본 연구에서는 분자동역학 전산모사를 통하여, 상이한 원자가/크기를 가진 이온의 혼합이 기능화된 CNT의 이온 선택성에 미치는 영향을 연구하였다. Potential of Mean Force 계산을 통하여 이온 투과에 대한 자유 에너지 장벽을 계산하였으며, CNT 크기 변화, 전하량 변화를 통하여 이온 선택성과 배제에 영향을 미치는 요소를 분석하였다. 본 연구는 CNT 멤브레인을 이용한 분리막 설계, 생체 이온 전달 채널 모사 등에 유용할 것으로 기대한다.

로프웨이 운송시스템 그립 구조 및 롤러의 소재 분석

석명은,서승일,문지호 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.6

로프웨이 운송시스템은 산지 70 %의 국내 지형을 고려하였을 때 향후 발전 가능성이 많은 교통수단이지만 그에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 논문에서는 로프웨이 운송시스템의 그립 구성 및 취약부를 분석하고 유지보수 요구도가 높은 부품에 해당하는 롤러 소재를 분석하였다. 특히 국외에서 제작한 롤러 소재와 국내에서 제작한 롤러 소재를 비교하여 국산 부품의 취약점에 대해 논의하고 대체가능한 소재를 제시하였다. 마지막으로 국내 실정에 맞는 로프웨이 운송시스템의 연구개발 방향과 핵심 부품 국산화 방안에 대하여 논의하였다. 이에 본 논문은 그립 롤러 부품 소재 선택에 대하여 방향을 제시하고 로프웨이 시스템의 안전도 향상에 기여할 것으로 기대된다. Approximately 70% of Korea’s land consists of mountain regions and ropeway transportation system has great future potential in Korea. However, ropeway transportation system has not been studied sufficiently yet in Korea. In this study, the mechanism of grip operation was investigated and vulnerable parts of the grip were identified. Further, an alternative material for the roller part was proposed by comparing the material properties of roller manufactured in overseas countries with those manufactured in Korea. Finally, the direction of the R&D and key issues for localization of the core part manufacturing of the ropeway system were discussed. The result of this study may provide a guideline for selecting grip roller materials and improvement of the safety.

논문 : Pivalic Acid-Ethanol 및 Succinonitrile-Salol 계에서의 수지상정 선단의 형상

석명진 ( Myung Jin Suk ),박영민 ( Young Min Park ),오승탁 ( Sung Tag Oh ),장시영 ( Si Young Chang ) 대한금속재료학회(구 대한금속학회) 2011 대한금속·재료학회지 Vol.49 No.7

The shape of a dendrite tip has long been approximated by a paraboloid of revolution, but many attempts have been made as well to more accurately match the dendrite tip profile using other mathematical functions: power function, 4th order polynomial, and hyperbolic function. In the present work, dendrite tip shapes were matched by parabolic function. The differences between the dendrite tip shapes of pivalic acid(PVA)-ethanol(Eth) and succinonitrile(SCN)-salol systems, characterized by anisotropic and isotropic solid-liquid interfacial properties, respectively, were quantitatively treated using shape parameters. The PVA-Eth system showed a slightly higher Z/R value than the SCN-salol system, their Z/R values lying in the range 2-4. (Z is the distance from the tip beyond which the parabolic fit starts to deviate from the profile, and R the tip radius.) λP is the distance from the tip beyond which side branching starts to appear, and is larger in the PVA-Eth system than the SCNsalol system. λP is different for both sides of the 2-dimensional dendrite profile. The difference of λP between both sides of the dendrite is larger for PVA-Eth system than for SCN-salol, implying that the dendrite of PVA-Eth is less symmetric than that of SCN-salol.

Sn-Bi 공정합금계에서의 일방향응고시 초정/공정 천이

석명진 三陟大學校 1999 論文集 Vol.32 No.1

At equilibrium condition a fully eutectic microstructure can be obtained only at the eutectic composition. However, the fully eutectic microstructure can also be formed without primary phase in off-eutectic compositions, depending on the growth condition. The growth condition-composition range within which the eutectic microstructure is exclusively formed is referred to as coupled region. In the previous work the author had determined experimentally the coupled region of Sn-Bi eutectic alloy system as a function of composition and growth velocity. In the present work, relationship between the growth velocity and the eutectic growth temperature was obtained in Sn-Bi eutectic alloys, being ? By combining the previous result and the above relationship the coupled region is superimposed on the phase diagram on the basis of competetive growth criterion. The superimposed coupled region was compared with the one theoretically expected using the relevant equations for growth of eutectic and primary dendrite. Discussion was made concerning the discrepancy between the experimental and theoretical ones.

Electromagnetic Metamaterial Simulations using a GPU-Accelerated FDTD Method

석명수,이민곤,유석재,박규환 한국물리학회 2015 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.67 No.12

Metamaterials composed of artificial subwavelength structures exhibit extraordinary properties that cannot be found in nature. Designing artificial structures having exceptional properties plays a pivotal role in current metamaterial research. We present a new numerical simulation scheme for metamaterial research. The scheme is based on a graphic processing unit (GPU)-accelerated finitedifference time-domain (FDTD) method. The FDTD computation can be significantly accelerated when GPUs are used instead of only central processing units (CPUs). We explain how the fast FDTD simulation of large-scale metamaterials can be achieved through communication optimization in a heterogeneous CPU/GPU-based computer cluster. Our method also includes various advanced FDTD techniques: the non-uniform grid technique, the total-field/scattered-field (TFSF) technique, the auxiliary field technique for dispersive materials, the running discrete Fourier transform, and the complex structure setting. We demonstrate the power of our new FDTD simulation scheme by simulating the negative refraction of light in a coaxial waveguide metamaterial.

당전기(唐傳奇)의 소설적(小說的) 특성 연구(特性 硏究)

석명 한국중국어문학회 1986 中國文學 Vol.14 No.-