자연과학과 혼돈이론

洪思容(Hong, Sayong) 공주대학교 동양학연구소 1994 초자연현상연구 Vol.2 No.-

결정론적 우주관은 뉴턴이 만유인력의 법칙을 완성한 후 자연과학계를 지배해 왔다. 1920년 대 확률론을 기반으로 하는 양자역학의 출현에도 불구하고 결정론적 사고방식은 별로 변화하지 않았다. 그러나 최근 혼돈이론에 의하면 뉴턴의 체계에 정확히 따르는 계에서도 장기예측이 불가능하다는 것이 밝혀졌다. 이러한 혼돈이론은 간단한 예로서 쉽게 이해될 수 있으며 여러 가지 흥미있는 특성을 지니고있다. 또한 혼돈이론은 생명까지 포함하는 전반적인 자연현상을 설명하는 데 널리 쓰이고 있다. Ever since Newton completed the theory of the gravity, the deterministic view has been dominating; the science world. The deterministic view was changed in the 1920s, during quantum mechanics was developed to explain the behavior of electrons. The quantum mechanics is a statistical theory. According to the uncertainty principle, one cannot measure the position and momentum of a particle at the same time. The quantum mechanics, however, did not change the scientist’s attitude toward the nature completely. Recently, the new challenge came from the chaos theory. Even with the theory following the Newtonian mechanics strictly, one can not make long tern predictions. The chaos has many interesting characteristics. One of them is the fractal geometry, which is graphical expression of the chaos. One can easily understand the theory by analyzing simple examples such as, a pinball machine and complicated pendulum. Now the chaos theory prevails every scientific discipline. The chaos is indispensable especially to explain the structure of a living body as well as the life itself.

방사성동위원소 누설 점검을 위한 건식 및 습식 문지름 시험법 연구

박상민 ( Sangmin Park ),유승희 ( Seunghee Yoo ),최규석 ( Kyuseok Choi ),이화형 ( Hwahyung Lee ),홍사용 ( Sayong Hong ) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.3

유리 표면에 방사성동위원소 ¹⁴C를 고착시키고 문지름 시험을 통해 시험용지별 전이 인자와 표면 형상을 관찰하여 방사성동위원소 누설 점검을 위한 건식 및 습식 문지름 시험법을 연구하였다. 건식 문지름 시험법은 티슈 용지가 종이 필터를 대체 가능할 정도로 2배 높은 전이 인자를 보였고, 습식 문지름 시험법은 종이 필터 용지가 티슈 용지에 비하여 3배 높은 전이 인자를 보였다. 일반적으로 누설 점검을 위해 종이 필터를 사용하고 있지만 건식 문지름 시험법에서 티슈 용지가 대안이 될 수 있음을 보였다. A dry and wet wipe test for radioisotope leakage checking was conducted by fixing the radioisotope ¹⁴C to the glass surface and used for observing the transfer factor and surface shape of the test paper through wipe test. The dry wipe test showed that transfer factor in the tissue paper was twice as high as in the paper filter, and the wet wipe test showed that transfer factor in the paper filter paper was three times higher than the tissue paper. Although paper filters are general choice for leakage checking, it has been shown that tissue paper can be an alternative in the dry wipe test.

A Study on Dry and Wet Wipe Test for Radioisotope Leakage Checking

SangMin Park(박상민),SeungHee Yoo(유승희),KyuSeok Choi(최규석),HwaHyung Lee(이화형),Sayong Hong(홍사용) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.3

A dry and wet wipe test for radioisotope leakage checking was conducted by fixing the radioisotope 14 C to the glass surface and used for observing the transfer factor and surface shape of the test paper through wipe test. The dry wipe test showed that transfer factor in the tissue paper was twice as high as in the paper filter, and the wet wipe test showed that transfer factor in the paper filter paper was three times higher than the tissue paper. Although paper filters are general choice for leakage checking, it has been shown that tissue paper can be an alternative in the dry wipe test. 유리 표면에 방사성동위원소 14 C를 고착시키고 문지름 시험을 통해 시험용지별 전이 인자와 표면 형상을 관찰하여 방사성동위원소 누설 점검을 위한 건식 및 습식 문지름 시험법을 연구하였다. 건식 문지름 시험법은 티슈 용지가 종이 필터를 대체 가능할 정도로 2배 높은 전이 인자를 보였고, 습식 문지름 시험법은 종이 필터 용지가 티슈 용지에 비하여 3배 높은 전이 인자를 보였다. 일반적으로 누설 점검을 위해 종이 필터를 사용하고 있지만 건식 문지름 시험법에서 티슈 용지가 대안이 될 수 있음을 보였다.

쪽거리 차원을 통한 다공질규소의 미세구조 분석

김영유,홍사용 公州大學校 基礎科學硏究所 1998 自然科學硏究 Vol.7 No.-

P형 단결정 규소 웨이퍼를 HF-에탄올 용액속에서 전류밀도와 양극반응 시간을 변화시켜 다공질규소(porous silicon)를 제작하고 그 두께와 밀도를 측정한 후 이 값으로부터 쪽거리(fractal)차원을 계산하였다. 그리고 이를 퍼짐한계뭉침(diffusion limited aggregation)모델로 계산된 2차원 컴퓨터 시늉내기(simulation)결과와 비교 분석하였다. 그 결과 다공질규소의 미세구조는 쪽거리 구조를 갖는 것이 확인되었다. The thicknesses and densities of porous silicon were measured for various conditions. From data, the fractal dimensions were estimated and compared with the 2-dimensional computer simulation based on diffusion limited aggregation model. We concluded that porous silicon, in fact, has fractal geometry and the fractal dimensions does not depend on reaction time but inversely depend on current density.

다공질규소의 표면물질이 EL특성에 미치는 영향

홍사용,박이준,심숙이,김영유,이춘우,류지욱 公州大學校 基礎科學硏究所 1997 自然科學硏究 Vol.6 No.-

p형 단결정 규소기판을 10% HF-에탄올 용액속에서 일정한 전류를 흘려 양극반응으로 다공질규소를 제작하였다. 제작한 다공질규소를 0.2M Na₂S0₄용액과 접촉시켜 2.4mA/㎠의 정전류를 흘려 양극산화시킬 때 나타나는 가시광 EL과 병행하여 FT-IR 흡수스펙트라를 조사하였다. 그 결과 양극산화에 의한 EL이 일어나기 전에는 표면에 높은 밀도의 ?? 존재하였으나 EL후에는 ??사라지고 Si-O-Si 결합이 나타났다. 이같은 결과로 EL은 다공질규소의 표면에 존재하는 수소화물이 다공질구조 내부로 전자를 주입하여 일어나는 것으로 해석되었다. Electroluminescence from p-type porous silicon prepared by anodic oxidation in 10% HF-ethanol solution for various oxidation times and current densities in Na₂S0₄aqueous solution was investigated galvanostatically. The time dependence of the integrated EL intensity had a good correlation with that of the amount of ?? species, which was determined by in situ reflection FT-IR, indicating that the surface ?? acts as an electron injector.

투사형 전조등의 광학적 분석

성희진,홍사용,류지욱 公州大學校 基礎科學硏究所 1999 自然科學硏究 Vol.8 No.-

투사형 전도등의 특성을 조사하기 위해 광선 추적법으로 광학계를 분석하고 그 결과를 포물경 전도등과 비교하였다. 포물경 전도등의 경우 광학계가 단순한 장점이 있지만 광원의 일부분 만을 반사하며 실제 광원의 크기와 위치를 고려할 때 높은 수차가 불가피 했다. 투사형 전도등은 여러개의 광학부품 사용하는 복잡함과 전체적 길이가 길어지는 단점이 있지만 포물경 전도등 보다 40%이상의 빛을 더 활용하며 전체적인 수차도 상당히 줄일 수 있었다. 그러나 투사형 전도등 광학계의 성능은 비구면 렌즈의 형태에 매우 민감한 것으로 나타났다. To investigate characteristics of the projection type headlights for automobiles, we used ray tracing methods and compared the results with those from parabolic type headlights. The parabolic type headlights are simple but have two limits: first, they require large apertures. To reflect 50% of a source light, the aperture must be 4 times of focal length and to have more reflected light, apertures must grow geometrically. second, a parabolic mirror have large aberration when a source is away from a focus, since output of a headlight cannot be divergent, a source should locate far side from a mirror and moreover a light source has a finite size, large aberration is unavoidable. The projection type headlights have many optical components and longer depth compared with parabolic types, but their apertures can be made small. Advantage of using a ellipsoidal mirror is to reduce beam divergence by half and displace a focal position to another focal point, so that spherical aberration free and short focal length aspherical lens can be placed in proper position. In our study, we adopt a commercially available aspheric lens and the results were quite good compared with those from parabolic types but not optimal since output experienced total reflection at an aspheric lens. We found to improve performance of headlights, proper design of an aspheric lens was crucial.

얕은 물에서의 고립파 발생과 그 특성에 관한 연구

류지욱,홍사용,최용선 公州大學校 基礎科學硏究所 1999 自然科學硏究 Vol.8 No.-

단순한 기구를 사용하여 얕은 물에서 비진행성 고립파를 만들고 그 성질을 조사하였다. 고립파를 발생시키기 위하여 낮은 진동수의 신호를 스피커 콘을 통해 직사각형 물결통에 공급하였다. 물결통에는 처음에 평면파인 도파관모드 파가 발생하였으나 물결통을 횡방향으로 기울임으로써 진동수 5.1Hz와 10.2Hz에서 고립파를 발생시킬수 있었다. 발생된 고립파의 특성을 조사한 결과 솔리톤의 일반적 특성과 일치하였다. Non-propagating solitary waves were generated in a swallow water tank and investigated their properties. To generate solitary waves, low frequency sinusoidal wave was supplied to a speaker cone and its audio output was directed to a rectangular water tank. Initially, waveguide mode plane waves were present in the tank. By tilting the tank to the direction perpendicular to propagation of the waves, we found solitary waves at frequencies 5.1 Hz and 10.2 Hz. By analyzing experimental results, we also found that the solitary waves in this experiment had the same properties as soliton.

쪽거리 차원을 통한 다공질규소의 미세구조 분석

김영유,홍사용,이춘우,류지욱,이기환,최봉수 대전산업대학교 반도체기술연구소 1999 半導體技術硏究所報 Vol.1 No.-

p형 단결정 규소 웨이퍼를 불화수소 용액속에서 전류밀도와 양극반응 시간을 변화시켜 다공질규소를 제작하고, 그 질량을 측정한 후 이 값으로부터 다공도와 쪽거리(fractal)차원을 계산하였다. 그 결과 양극반응 시간이 일정한 경우 다공도는 전류밀도에 비례하였다. 그리고 전류밀도가 일정한 경우 여러 양극반응 시간의 데이터로부터 얻은 쪽거리 차원은 일정하였다. 또한 쪽거리 차원은 불화수소의 농도 증가에 따라 감소하였다. 이같은 실험 결과를 퍼짐한계침전(diffusion limited deposition) 모형으로 계산된 2차원 컴퓨터 시늉내기(simulation) 결과와 비교 분석하였다. 시늉내기 결과 다공도는 퍼짐거리에 비례하였으며, 쪽거리 차원은 퍼짐거리와 반비례하였다. 이때 퍼짐거리는 전류밀도에 비례하고 불화수소의 농도에 반비례하는 물리량이므로 정성적으로 실험 결과와 일치하였다. 그러나 쪽거리 차원이 증가함에 따라 다공도가 감소되는 결과는 실험결과와 상반되었다. Porous silicon layers were fabricated with various conditions of HF concentration and current density. And their masses were measured. From these data, the porosity and fractal dimension were estimated and analyzed. We found that the porosity was proportional to the current density when the anodic reaction time was fixed and the constant values of fractal dimension could be estimated from a series of data with fixed HF concentration. The values of fractal dimension were decreased with increasing HF concentration. The obtained porosity and fractal dimension were compared with the 2-dimensional computer simulation based on diffusion limited deposition model. According to the simulation, the porosity was proportional to the diffusion length and the fractal dimension was inversely proportional to the diffusion length. Since, the diffusion length is proportional to current density and inversely proportional to base concentration, our experimental data qualitatively agreed with the results from the simulation. The porosity obtained by experiments, however, was not consistent with the results by simulation.

다공질규소 다층 박막의 광학적 특성에 대한 컴퓨터 시늉내기

권인숙,김문원,홍사용,김영유,류지욱,이춘우 公州大學校 基礎科學硏究所 1999 自然科學硏究 Vol.8 No.-

다층 박막의 광학적 특성을 컴퓨터 시늉내기로 조사하기 위해 다층박막의 특성 매트릭스 (transfer matrix)를 세우고 이 것을 사용하여 전체 반사율을 계산하였다. 컴유터 시늉내기는 페브리-페로(FP)형 다중박막과 브래그(DBR)형 다중 박막에 대해 수행되었다. 각 경우에 대해 다양한 두께와 박막의 주기 수를 변화시키며 반사 스펙트럼을 조사하였다. 마지막으로 실제 결과와 비교하기 위해 다공질규소의 발광 스펙트럼을 가우스 함수로 근사하여 FP필터와의 전체 광학적 특성 결과를 얻었다. 그 결과 FP형 필터는 원하는 스펙트럼의 영역과 폭을 선택 할 수 있었다. 또한 FP형 필터의 성능은 반복되는 층의 수가 8개 이상이 되면 별로 향상되지 않았다. 따라서 실험적으로 적절한 층수는 8개 정도가 적절할 것이다. To simulate optical characteristics of multi-layers, we set up transfer matrices and constructed a total transfer matrix and calculated reflectivity of a system. The simulation was conducted on Fabry-Perot(FP) and Bragg reflector(DBR). For each case, numbers of layers and its thickness were varied to observe changes in its reflectivity. Finally, to compare our results with real data, we constructed a ps luminescence spectrum with two Gaussian functions and calculated output with various FP layers, in which indices of retraction were 1.27 and 2.24. We found FP type filter could select desired range and width of spectra. The ability of FP filters improves very little when a number of period in multi-layer was greater than 8. Therefore we suggest that 8 period FP filter is proper for experimental purpose.

다공질규소 microcavity의 페브리-페로 필터 특성

이춘우,박대규,홍사용,김영유,전종현 公州大學校 基礎科學硏究所 1999 自然科學硏究 Vol.8 No.-

p형 단결정규소 웨이퍼를 15% HF-에탄올 용액에서 양극 산화시켜 다공질규소를 얻는 과정에서 전류밀도에 따라 굴절률이 변하는 다층의 다공질규소층(porous silicon multilayer)을 구현하였다. 그리고 다층의 다공질규소층(I), 다공질규소 발광층, 또 다른 다층의 다공질규소층(II)의 순으로 구성된 porous silicon microcavity(PSM)를 제작하고 그 물성을 조사하였다. PSM 상하에 위치한 다층의 다공질규소층의 단면을 AFM(Atomic Force Microscope)으로 조사한 결과 고굴절률과 저굴절률이 주기적으로 교차하는 층이 균일하게 형성되었으며, 중앙의 다공질규소 발광층도 균일하게 나타났다. 다층의 다공질규소층 및 다공질규소 발광층의 두께를 각각 실효파장의 1/4배 및 2배가 되도록 하였을 때 특정파장의 필터로 쓰일 수 있는 페브리-페로 간섭 필터(Fabry-Perot interference filter)의 특성이 나타났다. 또한 PSM의 발광 스펙트럼은 그 반치폭이 현저히 감소하고 발광의 세기가 크게 증가되는 경향을 보였다. 또한 발광파장을 600 nm로 조절하여 PSM을 구현하고 발광 특성을 관찰한 결과 600 nm 부근에서도 같은 현상이 일어나 발광의 최대 봉우리 파장값을 이동시킬 수 있는 필터로서의 역할이 가능함을 보였다. In the process of obtaining porous silicon by anodizing p-type doped crystalline silicon wafer in 15 % HF-ethanol solution, we obtained porous silicon multilayers which had periodically varying refractive index by the current density. We fabricated the porous silicon microcavity(PSM) which consist of porous silicon multilayers(I), active layer of porous silicon and porous silicon multilayers(II) and investigated its physical properties. The AFM(Atomic Force Microscope) measurement from the cross section of multilayers I and II) shows uniformity of high refractive index and low index layers as well as the active layer. We observed the characteristics of Fabry-Perot interference filter when the thickness of layers was 1/4 and the thickness of active layer was twice of the effective wavelength, which can be used as a filter for specific wavelength. We found the emission characteristic from the PSM, which FWHM(Full Width Half Maximum) was considerably decreased and emission intensity was increased. And as a result of fabricating PSM which consisted of 600 nm in the light emission wavelength and observing the light emission properties, We found out that there was the same phenomenon in 600 nm wavelength and PSM could act as a filter which could shift the maximum of the emitted light.