침-평판 전극 사이에서 중간 압력 질소 방전의 시뮬레이션

고욱희,박인호,Koh, Wook-Hee,Park, In-Ho 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.6

준 2차원 수치적 모델을 사용하여 침-평판(point-plane)형의 전극 사이에 있는 중간 압력 질소의 방전에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 이 모델에서는 전자와 이온에 대한 연속방정식을 풀어 시. 공간적으로 변하는 전하분포를 계산하고, 공간 전하 분포의 변화에 따라 결정되는 전기장은 푸아송 방정식을 풀어 얻는다. 연속 방정식은 FCT (Flux-corrected transport) 알고리즘과 FEM (Finite Element Method) 방법을 적용하여 수치적으로 다루어 졌다. 50Torr 압력에서의 질소 방전에 대한 시뮬레이션 결과는 중간 압력 질소 방전의 물리적 특성에 관한 상세한 이해를 제공한다. 또 계산 결과와 실험 결과[1]와의 비교는 정성적으로 잘 일치하는 것을 보여 준다. The numerical simulation of point-to-plane discharge of nitrogen at medium pressure has been achieved by a quasi-2d numerical model. In the model, we calculate the distributions of electric charges which are varying as temporal and space and determine the electric field depending on space charge distribution by solving Poisson's equation. The continuity equations are treated numerically by using FCT (Flux-Corrected Transport) Algorithm and FEM (Finite Element Method). The numerical simulation results make us to understand the physical characteristics of nitrogen discharge at 50 torr. The comparison with experimental results[1] shows a good qualitative agreement.

Ray Tracing 방법에 의한 단층실내에서의 전자파 전파예측 모델링 및 시뮬레이션 ( Modeling and Simulation for Wave Propagation Prediction on Indoor Single Floors by Ray Tracing Technique )

고욱희,백경훈,김민택,손태호 한국통신학회 1995 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.18 No.1

동축 원통형 코로나 방전 플라즈마의 해석적 모델

고욱희 대한전기학회 2004 전기학회논문지C Vol.53 No.3(C)

We present a simple analytical expression of plasma density by making use of the electron density equation to study the dynamic behavior of the corona discharge plasma. It assumes that a specified voltage profile is fed through the inner conductor of the reactor chamber consisting of two coaxial conducting cylinders. The analytical description is based on the electron continuity equation with ionization and attachment by electrons. It is found that the electron density profile calculated between two coaxial cylindrical electrodes depends very sensitively on the profile of applied voltage. The analytical expression of plasma density and its generation will provide important scaling laws in the corona discharge plasma.

RF/마이크로웨이브 방전에서의 전자에너지 분포함수의 결정

고욱희,박인호,김남춘 한국진공학회 2001 Applied Science and Convergence Technology Vol.10 No.4

An electron Boltzmann equation is solved numerically to calculate the electron energy distribution functions in plasma discharge which is generated by radio-frequency (RF) and microwave frequency electric field. The maintenance field strengths are determined self-consistently by solving the homogeneous electron Boltzmann equation in the Lorentz approximation expressed by 2nd order differential equation and an additional particle balance equation expressed by integro-differential equation. By using this numerical code, the electron energy distribution functions in argon discharge are calculated in the range from RF to microwave frequency. The influence of frequency of the HF electric field on the electron energy distribution functions and ionization rate are investigated. RF나 마이크로웨이브의 전기장이 작용될 때 플라즈마 방전에서의 전자에너지분포함수를 계산하기 위하여 전자 볼츠만 방정식을 수치적으로 푼다. 2차미분 방정식인 로렌츠근사를 사용하는 동차 전자 볼츠만 방정식과 적분-미분방정식인 입자균형방정식을 동시에 풀어 자체모순이 없게 방전 전기장의 크기를 결정한다. 이 수치코드를 이용하여 아르곤 방전에 대하여 전자에너지 분포함수를 RF와 마이크로파영역에 걸쳐 계산한다. 이로부터 전자에너지 분포함수와 이온화율에 대한 고주파 전기장의 주파수 변화에 따른 영향을 조사한다.

Excel VBA를 이용한 비선형 진자의 동력학적 특성 연구

고욱희 한국현장과학교육학회 2015 현장과학교육 Vol.9 No.1

The study of chaos and nonlinear dynamics are useful in understanding the structure and formation principle of universal orders hidden in the complex nature. Although linear phenomena are a special case of nonlinear phenomena, the latter is not much mentioned in science classes. To help teachers introduce what nonlinear phenomena with ease, we developed a Microsoft Excel program which analyzes dynamical characteristics of nonlinear pendulum. The program can be used as a simulation tool and is made interactive by using Visual Basic for Applications. The results calculated for a driven damped pendulum by using our program agreed with the theoretical results. We provide the whole code here so that Excel users with basic knowledge on mechanics can easily adopt our program. We hope that our program contributes to the understanding of chaos phenomena not only for university students but also for high school students. 카오스(chaos)와 비선형 동력학(nonlinear dynamics)에 대한 연구는 자연의 복잡성 속에 숨어 있는 보편적 질서의 구조와 생성 원리를 이해하는데 매우 유용하다. 그러나 교육 현장에서는 이에 대한 기초적인 학습 기회도 주어지지 않고 있다. 본 연구에서는 비선형 진자(nonlinear pendulum)의 동력학적 특성을 분석할 수 있는, Microsoft Excel용 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 VBA (Visual Basic for Applications)를 이용하여 대화형(interactive)으로 작성되어서 모의실험 도구로 이용될 수 있다. 구동력이 있는 감쇠 진자(driven damped pendulum)에 대해 본 프로그램을 이용하여 계산한 결과를 기초적인 카오스 이론을 적용하여 분석하였다. 본 논문에 코드 전체를 수록하여 기본적 물리 지식을 갖춘 Excel 사용자라면 누구나 쉽게 프로그램을 이용할 수 있게 하였다. 따라서 본 프로그램은 대학의 역학 과목의 학습 뿐 아니라 일반물리학 및 고교의 물리 과목 심화 학습에서도 카오스에 대한 기초 학습 도구로 활용될 수 있을 것이다.

영구 자석과 정상 전류에 의한 자기장 계산 프로그램

고욱희,박인호 한국현장과학교육학회 2013 현장과학교육 Vol.7 No.1

We developed the computer program to calculate the magnetic field distribution generated by circular electric currents and permanent magnets. This program was made by C++ language as a Windows program with GUI for user’s convenience. Its reliability was verified by comparing the calculated and experimental magnetic fields. Our program is useful for teaching magnetic fields to students. It can also be used to simulate magnetic profile when designing magnetic semiconductor devices. 정상 전류 또는 영구 자석에 의해 공간에 형성되는 자기장의 분포를 계산할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 사용자 편의를고려하여 C++ 언어로 된 윈도우 프로그램으로 개발되었으며, 계산값과 실험값의 비교를 통해 프로그램의 신뢰성을 입증하였다. 이 프로그램은 교육현장에서 자기장 단원의 학습 목적을 달성하기 위해 유용하게 사용할 수 있으며, 또한 반도체 공정에서와 같이 원하는 자기장의 분포를 갖는 장비를설계해야 할 경우에도 설계를 위한 시뮬레이션 도구로 이용할 수 있다.

Pierce 다이오드에서 플라즈마의 비선형 동력학적 거동

고욱희,박인호,Koh, Wook-Hee,Park, In-Ho 한국진공학회 2012 Applied Science and Convergence Technology Vol.21 No.5

Nonlinear dynamical behaviors of plasma in the Pierce diode are investigated by a numerical code developed using a one dimensional fluid model. The plasma in Pierce diode is alternately stable and unstable as Pierce parameter is changed. The dynamical characteristics of neutral and non-neutral Pierce system is examined analytically and numerically. It alternately has growing and oscillatory mode as Pierce parameter varies. As Pierce parameter is decreased, each oscillatory mode undergoes a sequence of subharmonic period-doubling bifurcation and then culminate in a chaotic strange attractor. The analysis for this nonlinear behavior can be used as a model for understanding of beam-plasma interaction in more complex geometries and a data for chaos control. 1차원 유체 모델을 사용하는 수치 코드를 개발하여 Pierce 다이오드에서 플라즈마에 대한 비선형 동력학적 거동을 연구하였다. Pierce 다이오드에서 플라즈마는 전극에서 방출되는 전자 전류와 전극 사이의 거리로 결정되는 Pierce 매개 변수가 변화함에 따라 안정하기도 하고 불안정해지기도 한다. 중성 및 비중성 Pierce 시스템의 동력학적 특성에 대해 해석적 및 수치적으로 연구하였다. Pierce 매개 변수의 값에 따라 플라즈마는 증폭 모드 또는 진동 모드를 가질 수 있으며, 진동 모드에서는 매개 변수가 감소함에 따라 계속적인 주기 배가 쌍갈림(period doubling bifurcation)을 일으키며 카오스 상태에 도달하게 된다. 이러한 거동에 대한 분석은 보다 복잡한 구조에서의 빔-플라즈마 상호작용에 대한 기본적인 이해를 위한 모델 및 카오스 제어를 위한 자료로서 사용될 수 있다.

실내 환경에서의 3차원 전파예측 모델

고욱희 한국전자파학회 1999 한국전자파학회논문지 Vol.10 No.1

본 논문에서는 광선추적기법에 근거한 3차원 실내 전파전파 예측모델을 제시한다. 본 모텔은 건물 실내에 산재되어 있는 가구, 집기 등의 모든 장애물을 고려하는 것 대선에 벽과 천장, 바닥 등의 대표적인 전파 장애 불만을 유한 두께와 유한 전도도를 갖는 슬랩으로 모댈링하여, 주요 전파현상을 고려함으로써 간결하면서도 정확하게 전파손실을 예측할 수 있는 모텔이다. 전파 광선들은 장애물과 부딪히면 거울 같은 반사와 투과를 하고 또 모서리에서는 회절되어 전파하는 것으로 고려되었다. 평연 장애물에서의 반사 및 투과 손실은 광선 추적기법을 사용하여 계산하였으며, 모서리에서의 회절손실은 유한 전도도 매질에 대한 UTD를 사용하여 계 산하였다 본 예측모델을 사용한 몇 경우에 대한 경로손실의 시율레이션 결과는 실측치와 잘 일치하는 것을 보여준다. In this paper, we present an indoor propagation prediction model which is based on a three-dimensional ray-tracing technique. In this model, instead of considering all obstacles such as furnitures and fixtures, etc., only main obstacles to the propagation such as walls, ceiling and floors are modeled as slabs with finite thickness and conductivity, and the significant phenomena of propagation are considered, so we can calculate simply and predict accurately the propagation losses. The propagating rays are considered to be reflected and transmitted specularly at the boundaries of obstacles, and diffracted at edges. The reflection and transmission losses on flat obstacles are calculated by using ray tracing method, and the diffraction losses at edges are calculated by using the uniform theory of diffraction (UTD) for finite conductivity media. The results simulated for some cases by this propagation model good agree with the measured value of pathloss.

마이크로셀에서의 전파전파 예측을 위한 3차원 광선추적 알고리듬

고욱희,백정기,유기석,홍헌진 에스케이텔레콤 (주) 1997 Telecommunications Review Vol.7 No.6

마이크로셀 단위의 무선통신에서 전파전파 특성을 정확히 예측할 수 있는 3차원 광선추적(ray tracing) 알고리듬을 제시한다. 이 알고리듬은 건물 실내 및 도시환경의 실외에서 광선의 반사 및 투과 그리고 회절의 3차원 경로를 효과적으로계산할 수 있는 알고리듬으로, 일반적인 광선추적모델에서 계산되는 경로손실(path loss) 뿐만이 아니라 전력 지연프로파일(power delay profile)을 계산할 수 있다. 특히 C++와 같은 객체지향 프로그래밍언어를 사용할 경우 계산속도 및 능률을 증가시킬 수 있게 고안되었다.

전기장 및 전위의 시각화 프로그램

고욱희 한국현장과학교육학회 2023 현장과학교육 Vol.17 No.3

A visualization program for accurately drawing electric field lines and equipotential lines on a two-dimensional plane was developed. Equipotential lines are drawn using the Marching squares method, and while electric field lines are drawn along the electric field vector by considering the density proportional to the magnitude of the electric field. The electric field and potential were calculated using Python language to draw a graph, and data was entered using Excel, the graph is plotted by using the Python program linked with VBA. This program can be effectively used for educational purposes, particularly in teaching the unit on electric fields, and can also be used in various research fields on electrical phenomena.