불연속 수심을 갖는 장파의 변형

김성배 강릉대학교 산업대학원 2002 국내석사

해안공사나 항로의 준설로 인해 생긴 불연속 수심(Pit)을 갖는 지역에서의 파의 전파는 정박지의 매몰이나 해안침식 등의 문제와 관련이 있다. 본 연구에서 취급하는 파는 선형파(linear wave)로 가정하고, 선형화된 천해파 이론을 이용하여 일정 수심을 갖는 수역에 1개의 Pit와 2개의 Pit가 존재할 경우 수심비, Pit의 형상비, 파형경사 등과 같은 매개변수들을 이용하여 이들 구형 Pit 위를 진행하는 장파의 파랑변형을 고찰하였다. 이를 위해 Williams의 방법을 이용하여 수치해석을 행하였는데, 파동장을 각각 Pit의 내부영역과 외부영역으로 나누고, 각 영역에 대한 장파의 지배방정식에 적절한 Green 함수를 적용하여 적분방정식을 얻은 후 경계요소법을 이용하여 방정식들의 해를 구하게 된다. 일반적으로 상대파고는 Pit 전면에서는 감소하고 증가하는 영역이 교대로 반복해서 나타나고, Pit 후면에서는 직하류부에서 약간 증가했다가 완만하게 감소하는 경향을 보인다. 또한, 상대파고는 Pit의 형상비가 클수록, 파형경사가 클수록 그 변화폭이 크게 나타남을 알 수 있었으며, 파가 Pit위를 진행하고 나서부터는 상대파고가 뚜렷이 감소하는 것을 알 수 있었다. The propagation of surface waves in the region with depth discontinuity caused by dredging for navigation channel, and reclamation etc. induces the soil troubles such as moorage's siltation and beach erosion. Especially, these problems in the shallow water region have been the fundamental issues to the coastal and ocean engineers. Thus many researchers have conducted the theoretical studies for the wave deformation over the depth discontinuity. In order to elucidate the problems, it is necessary to investigate the characteristics of waves over the trench considering the kinematics of the flow within and near the trench. In this paper, the propagation of normally incident waves and obliquely incident waves over a rectangular pit and double pits is investigated. Wave field is divided into two regions which are the interior region of the pit and the exterior region, respectively. Application of Green's second identity utilizing appropriate Green functions in each region leads to a pair of integral equations for the potential and its normal derivative as unknown variables in each region. The numerical experiments are conducted by solving the integral equations. The computed results of deformation of long waves due to the single pit and double pits are analyzed using the parameters such as the ratio of pit length to wave length and pit geometry. The effects of many parameters such as the depth ratio, shape ratio of pit, wave steepness and period on the wave deformation near the pit are investigated.

朝鮮端宗代의 癸酉靖難硏究

김성배 延世大學校 1981 국내석사

레트로 바이러스를 이용한 제대혈 세포에 유전자 주입시 염화칼슘 농도와 싸이토카인의 효과

김성배 경희대학교 1996 국내박사

가구구조의 변화가 규모별 주택수요에 미치는 영향

김성배 영산대학교 대학원 2013 국내박사

최근 한국사회는 젊은 층의 비혼, 만혼으로 인한 저 출산과 기대수명 연장에 기인한 고령화현상, 베이비부머들의 본격적 은퇴연령 진입, 외국인의 유입으로 인한 다문화가구의 증가 등 전반적인 사회․경제적 변화와 인구․가구구조의 변화를 맞이하고 있다. 이와 같은 변화들은 우리가 예전에 겪어보지 못한 현상으로 산업구조의 전반적인 변화는 물론 부동산 시장 특히 주택시장의 수요 공급 측면에도 커다란 영향을 미칠 것으로 예상된다. 본 연구에서는 이러한 환경의 변화 중 특히 가구구조의 변화가 주택 수요에 미치는 영향을 분석하고 전국과 수도권, 지방의 주택규모별 수요 변화를 예측하였다. 연구의 방법으로 국토교통부의 주거실태조사 자료를 이용하여 가구규모별 주택 사용면적을 회귀분석을 통하여 추정한 다음 추정한 회귀계수를 통계청의 장래가구추계에 적용한 수정 Mankiw-Weil모형을 활용하였다. 통계분석에서 가구규모는 1인 가구부터 6인 이상 가구까지 6개 그룹으로 분류하고 사용주택면적은 40㎡이하, 40-50㎡, 50-60㎡, 60-85㎡, 85-102㎡, 102-135㎡, 135㎡초과의 7개 그룹으로 분류한 국토교통부의 『2010년 주거실태조사자료』를 이용하였다. 먼저 통계청의 2011년부터 2035년까지의 전국의 장래가구추계를 보면 특징적인 점은 1인 가구, 2인 가구, 3인 가구는 절대적인 규모면에서 증가하고 있는데 반해서 4인 가구, 5인 가구, 6인 이상 가구는 절대적인 규모면에서 지속적으로 감소하고 있다. 이와 같은 1․2인 소형가구의 증가와 표준가구 또는 다인가구로 표현되는 4인 이상 가구의 감소는 전통적 가족제도의 붕괴를 나타내며 그나마 증가세를 유지하던 3인 가구도 2032년부터 감소현상을 보임으로써 우리나라의 가구구조가 소형가구 중심으로 급격히 전환되고 있음을 알 수 있다. 2010년 주거실태조사에서 나타난 전국의 가구규모별 주택 사용면적을 보면 1인 가구의 경우 40㎡이하의 주택에서 가장 많이 거주하고 있으며 2인부터 6인 이상 가구는 우리나라의 대표적 주택규모라고 할 수 있는 60-85㎡의 주택에서 가장 많이 거주하고 있다. 60-85㎡의 규모를 기준으로 좌우 가장 대칭적인 형태를 보이는 가구규모는 5인 가구이며, 이를 중심으로 6인 이상 가구는 주택면적이 60-85㎡보다 큰 규모의 우측으로, 4인 이하의 가구는 60-85㎡ 규모보다 작은 좌측으로 치우치는 분포 구조를 보여주고 있다. 2011년부터 2035년까지 전국과 수도권, 지방의 신규 주택수요를 주택규모별로 추정한 결과는 다음과 같다. 먼저 전국의 경우 40㎡이하의 주택은 190만호, 40-50㎡ 73만호, 50-60㎡ 64만호, 60-85㎡ 91만호, 85-102㎡ 31만호, 102-135㎡ 4만호, 135㎡초과에서 5만호의 신규 주택수요가 발생한다. 40㎡이하 주택의 수요비중이 가장 높으며 주택규모와 무관하게 전국 전체적으로 458만호의 신규 주택수요가 발생하게 된다. 수도권의 경우 40㎡이하의 주택이 127만호가 필요하며, 40-50㎡ 39만호, 50-60㎡ 34만호, 60-85㎡ 40만호, 85-102㎡ 15만호, 102-135㎡ 2.5만호, 135㎡초과의 주택 2.4만호가 필요하다. 전국과 마찬가지로 40㎡이하의 주택에서 최대 수요가 발생하며 주택규모에 무관하게 수도권 전체적으로 259만호의 신규 주택수요가 발생하게 된다. 지방의 경우 40㎡이하에서 78만호, 40-50㎡ 34만호, 50-60㎡ 26만호, 60-85㎡ 43만호, 85-102㎡ 13만호, 102-135㎡ 1.4만호, 135㎡ 초과에서 1.7만호의 신규 주택수요가 발생한다. 전국이나 수도권과 마찬가지로 40㎡이하의 주택에서 최대 수요가 발생하며 주택규모와 무관하게 지방 전체적으로 197만호의 신규 주택수요가 발생하게 된다. 전국의 연도별 신규 주택수요 변화를 살펴보면 2012년 26만호, 2015년 25만호로 점차 감소하며 2025년에는 19만호가 되어 20만호 이하로 떨어지게 된다. 2034년에는 9만8호로 10만호 이하로 감소하며 가구추계의 마지막해인 2035년에는 8만 9천 가구로 떨어진다. 이를 연도별로 환산하면 연평균 18만 3천호의 신규 주택수요가 발생하게 된다. Currently, Korea is being faced with not only general social and economic changes, but also demographic and family structural changes such as unmarried and late-marriage couples having low birth rate, aging phenomenon due to longer life expectancy, baby-boomers entering retirement age, and increasing number of multi-cultural households from influx of foreigners. These changes are a phenomenon that we have not experienced, which are expected to make a big influence not only on the overall change in the industry structure, but on the supply and demand in real estate market as well, especially in the housing market. This study’s aim is to analyze of the effect household structure changes has on housing demand, and predict the housing demand changes by size regionally, in Seoul metropolitan area, and nationwide. The method of this research utilizes the modified Mankiw-Weil model in which housing size is estimated according to household size by regression analysis, using actual housing data from the Ministry of Land, Infrastructure, and Transport; then, the estimated coefficient is applied to the Statistics Korea’s future household projection calculation. In the statistical analysis, using 『2010 Research on the Actual Housing』by the Ministry of Land, Infrastructure, and Transport, household size was classified into six groups ranging from single households to six-and-over-person households; the housing size was classified into seven groups, which are: less than 40㎡, 40-50㎡, 50-60 ㎡, 60-85㎡, 85-102㎡, 102-135㎡, and over 135㎡. First of all, the characteristic feature in future household projection from 2011 to 2035 by the Statistics Korea is that the number of single households, two-person households and three-person households is increasing, while the number of four-person households, five-person households and six-and-over-person households is decreasing consistently, in the aspect of absolute scale. Such increase in small-sized households as single households and two-person households, and decrease in standard household (multi-person household) as four-and-over-person households, represent the collapse of traditional Korean family system. Even the three-person households, which kept its increasing trend, is showing a decrease in number by 2032, and is evident that the household system in Korea is transitioning rapidly into small-sized households. According to 『2010 Research on the Actual Housing』, most single households are dwelling in houses smaller than 40㎡, and most two-and-over households live in houses of 60-85㎡ which is considered Korea's representative house size. With 60-85㎡ house size as the standard, five-person households are showing the most symmetrical form in housing size. The housing size of six-and-over households is inclined to the right-hand side of area larger than 60-85㎡, and the housing size of less-than-four-person households is sloped to the left-hand side of area smaller than 60-85㎡. From 2011 to 2035, the estimation of new housing demand by size nationwide, in Seoul metropolitan area, and regionally are as follows: Nationwide requirement is 1.9 million housing of size smaller than 40 ㎡, 0.73 million of 40-50㎡, 0.64 million of 50-60㎡, 0.91 million of 60-85 ㎡, 0.31 million of 85-102㎡, 0.04 million of 102-135㎡ and 0.05 million of over 135㎡. Smaller than 40㎡ housing is in highest demand, and irrelevant to the housing size, 4.58 million new housing is needed nationwide. As for Seoul metropolitan area, 1.27 million new housing is needed in size smaller than 40㎡, 0.39 million in 40-50㎡, 0.34 million in 50-60 ㎡, 0.4 million in 60-85㎡, 0.15 million in 85-102㎡, 0.025 million in 102-135㎡ and 0.024 million in over 135㎡. As with nationwide, housing size smaller than 40㎡ is in highest demand. Irrelevant to the housing size, the Seoul metropolitan area requires 2.59 million new housing. Regional demands are 0.78 million housing in size smaller than 40㎡, 0.34 million in 40-50㎡, 0.26 million in 50-60㎡, 0.43 million in 60-85㎡, 0.13 million in 85-102㎡, 0.014 million in 102-135㎡ and 0.017 million in over 135㎡. As with nationwide and Seoul metropolitan area, housing size smaller than 40㎡ is needed most. Irrelevant to the housing size, 1.97 million new housing is demanded regionally. Changes of nationwide yearly new housing demand are shown below: 0.26 million new housing is needed in 2012 and is gradually declined to 0.25 million in 2015 and 0.19 million, dropping the demand to less than 0.2 million, in 2025. In 2034, it is declined to 0.089 million (less than 0.1 million), and in 2035, the last year of the future household projection, it is dropped to 0.089 million. This averages out to the nation requiring 0.183 million new housing yearly.

Back-end 공정에서 건식식각 후 잔류하는 오염물의 특성 및 무기세정액을 이용한 제거에 관한 연구

김성배 한양대학교 대학원 2007 국내박사

As the feature size of device becomes smaller, dry etching processes are commonly used for metallization in BEOL process, such as metal line and interconnection via-hole. At the regime of sub-micron level in modern semiconductor processing, isotropic characteristics of wet etching has the limitation of the control over the process. Reactive ion etching (RIE) is widely used to these processes to its high anisotropy and good selective etching characteristics. However, the RIE process induces polymeric residues and results in deterioration of reliability and yield. these polymerized residues were reported to be non-volatile, and chemically and thermally stable. Furthermore, oxide layer is formed on surface of pattern during oxygen plasma ashing process for photoresist removal. these layer is mixed with RIE-induced polymer, so remains to very complex form. Therefore, these residues must be removed prior to next process. Since the early 1990s, highly organic, solvent-based chemistries such as hydroxylamine have dominated the residue removal process after metal line and via etch/ash processes. However, organic components in stripper formulations have high production and disposal costs, and they present environmental protection issues. In addition, these chemical can not apply to the single type process, because of relatively long process time and high process temperature. Consequently, attempts have been made to introduce residue removal processes based on dilute inorganic acid mixtures. In this study, we characterized the polymeric residues after RIE process for via-hole process, and investigated ashing behaviors during oxygen plasma photoresist ashing process to effectively remove these etch/ash residues using inorganic stripper. The inorganic stripper that we used in this experiments is dilute H₂SO₄, oxidant, and fluorine compound mixture. Conventional inorganic acid mixture has several problems such as narrow concentration process window of HF, and metal corrosion. These problems could be improved by composition tuning, change of element, and corrosion inhibitor addition. After the RIE process to etch SiO₂ for via-hole formation, RIE induced fluorinated surface and/or fluorocarbon formation with a very homogeneous spatial distribution at 30Å depth near the surface was observed by Auger electron spectroscopy (AES) and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The photo-resist films before and after the RIE process showed a similar ashing behavior with generally increased ashing rate raising the process temperature. However, more significantly increased ashing rate was observed with the photo-resist before RIE process compare to that of the photo-resist after RIE process, and photo-resist ashing kinetics or activation energy change was observed at the temperature around 100℃. The higher ashing rate with increased RF plasma power was also observed. This implies that the plasma assisted photoresist ashing is related to not only thermal activation process but also the supply of active species. The ashing rate could be increased with increasing the amount of nitrogen addition to oxygen gas and showed somewhat saturation at around 10 % nitrogen addition. Mass spectrometer measurement revealed that the amount of atomic oxygen increased with the addition of nitrogen to oxygen gas. This implies that the atomic oxygen is the primary reactive species responsible for removal of photo-resist in remote oxygen/nitrogen ashing process. In wet cleaning process using dilute inorganic acid mixture, H₂SO₄ introduced to remove the organic residues with its strong oxidizing power has reduced the cleaning efficiency as increasing its content. We have inferred that very strong oxidizing power from H₂SO₄ and oxidant disturbed the removal of oxide layer formed after oxygen plasma ashing process, or that H₂SO₄ acted as electrolyte to form aluminum to anodizing aluminum during cleaning process. In these reasons, content of H₂SO₄ in inorganic stripper must be controled properly to prevent contrary result. In conventional inorganic acid stripper, hydrofluoric acid(HF) is added to lift-off process. We changed HF to NH₄F(ammonium fluoride) to improve the narrow concentration process window of HF. NH₄F revealed the same cleaning efficiency and had more wide concentration process window because of its smaller increment of number of mole as a function of wt.%. This characteristic will facilitate the manufacturing of chemical containing part-per-million(ppm) concentration of fluorine compound. In this experiment, corrosion inhibitor had added to prevent aluminum damage by strong acid mixture. Carboxylic compound with metal chelating characteristic and low electrical conductivity revealed good corrosion inhibition of aluminum. Wet chemical cleaning was carried out on aluminum line and via-hole by the final recipe of inorganic stripper containing H₂SO₄, oxidant, NH4F and corrosion inhibitor. For 60 seconds of cleaning time at room temperature, dry etch induced residues were completely removed. This experiments show that RIE/ash-induced residues free surface in BEOL process can be achieved by single wafer type process using modified dilute inorganic acid stripper . 반도체 소자의 제조 공정 중 배선 공정에 해당하는 Back-end 공정에서 소자의 전기적 특성 및 수율에 영향을 미치는 중요한 요소 중의 하나로서 배선 형성을 위한 건식 식각 후 반응 부산물로 잔류하는 유기 오염물의 제거가 대두되고 있다. 반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 금속 배선의 선폭이 감소하고 배선과 배선을 연결하여 주는 비아홀(via-hole)의 aspect ratio가 증가하면서 유기 오염물 제거 기술의 향상이 필요한 시점이다. 금속 배선 및 비아홀의 형성을 위해선 먼저 알루미늄 등의 배선 재료나 층간 절연막(IMD; inter metal dielectric)의 증착 후, 사진 공정(photo lithography) 및 반응성 이온 식각(RIE; reactive ion etching) 공정을 통한 패턴의 형성 과정을 거친 후, 산소 플라즈마를 이용한 포토레지스트(PR; photoresist) 애슁(ashing) 공정이 실시된다. 산소 플라즈마 애슁 공정이 완료된 후에도 배선 및 비아홀의 표면에는 식각 과정에 의해 발생된 유기 오염물을 비롯한 산화막이 잔류하게 되는데 후속 공정을 통한 이들의 완벽한 제거가 소자의 신뢰성 및 수율에 큰 영향을 끼치게 된다. 현재 식각 공정이후에 포토레지스트 및 식각 부생성물을 제거하기 위하여 유기 세정액을 이용한 습식세정 공정이 사용하고 있다. 유기 세정을 이용한 유기 오염물의 제거는 침투, 팽창 및 분해의 과정을 거쳐 이루어지는데 대부분 유기 화학제이며, 주로 하이드록실 아민(hydroxylamine)이나 아민(amine) 등의 강한 친핵성(nucleophilic) 물질을 주성분으로 사용하고 있다. 또한 용매(solvent)는 대부분 고온공정에서의 농도변화를 방지하기 위하여 비등점이 높은 유기용매를 사용한다. 이들 주성분은 대부분 고가의 화학제이며, 인체에 해로운 자극성 물질, 발암물질 또는 돌연변이를 일으키는 위험물질이다. 더구나 유기 세정액은 폴리머와 같은 부생성물과의 반응이 20~30℃의 상온에서는 잘 일어나지 않고 65~85℃의 고온에서 반응이 일어나 부생성물을 제거시키게 되므로, 라이프 타임(life time)이 상대적으로 짧아 세정액 교체를 적어도 8시간에서 12시간이내에 해주어야 한다. 따라서 화학제의 소모량이 많아지는 동시에 화재의 위험성을 내포하고 있다. 최근 웨이퍼의 크기가 200㎜에서 300㎜로의 전환과 함께 세정법도 에칭이나 오염물 제거의 균일성 향상을 위하여 배치식(batch type) 세정방법에서 매엽식(single type) 세정 방법으로 동시에 전환되고 있다. 따라서 10분 이상의 공정 시간과 고온 공정을 요구하는 유기 세정액을 대체하기 위한 세정액의 개발이 요구되고 있다. 본 연구는 먼저 건식 식각 및 애슁 공정 중 식각 부산물이나 잔류 오염물의 특성에 대해서 살펴본 후, 무기 세정액의 성분 조절을 통하여 이러한 오염물을 효과적으로 제거하여 매엽식 세정법으로의 적용 가능성을 확인하는 것을 목적으로 하였다. 건식 식각 공정은 반응성 이온 식각(RIE) 방법을 사용하였으며, 포토레지스트 애슁 공정은 원거리 산소 플라즈마(remote oxygen plasma)를 이용하여 진행하였다. 애슁 공정이후 습식 세정은 비이커 테스트를 통하여 약액의 조성 변화에 따른 세정 효과를 분석하였다. 건식 식각후 형성된 오염물이 애슁 및 습식 세정 공정을 거치면서 변화하는 과정은 FESEM(field emission scanning electron microscope)을 통하여 시각적인 관찰을 하였으며, 공정에 따른 오염물의 성분 변화는 AES(Auger electron spectroscopy), XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 분석하였다. 또한 세정시 막질의 damage 또는 식각여부를 살펴보기 위하여 4-point probe, ellipsometer, ICP-MS 등의 장비를 이용하여 막질의 두께를 측정하였다. 건식 식각 및 애슁 공정시의 오염물 잔류 특성은 비아홀 형성 공정을 이용하여 살펴보았다. 실리콘 산화막 증착 및 사진 공정을 위한 식각 마스크 형성 후, CHF₃, C₄H_(8) 등의 플루오린계 가스를 이용한 반응성 이온 식각(RIE)을 실시한 결과, 포토레지스트의 상부 및 비아홀의 바닥 부위에 fluorocarbon계의 폴리머성 반응 부산물이 형성됨을 확인하였다. 애슁 특성은 건식 식각 공정 후 원거리 산소 플라즈마의 공정 조건의 변화시키면서 살펴보았으며 그 결과 플라즈마 rf power, 기판 온도, 가스 유량 등에 직접적인 영향을 받으며, 질소 가스를 혼합하여 애슁에 필요한 활성종을 증가시킴으로써 애슁 속도를 향상 시킬 수 있었다. 애슁 후 잔류하는 오염물을 살펴본 결과, 포토레지스트 및 fluorocarbon계 폴리머는 대부분 제거된 반면, 잔류 오염물로서 상당량의 산화성 폴리머가 잔류하는 특성을 보여 이에 따른 추후 세정 공정이 수반되어야 함을 확인하였다. 포토레지스트 애슁 후 잔류 오염물은 알루미늄 배선 및 비아홀에 동시 적용을 목적으로 실시하였다. 무기 세정액으로서 황산, 산화제, 불소계 화합물, 부식방지제로 이루어진 세정액을 사용하여 제거를 시도하였으며, 조성 변화에 따른 제거 특성의 고찰을 통하여 최적 조성을 도출함으로써 알루미늄 배선 및 비아홀에 잔류하는 유기 오염물을 효과적으로 제거할 수 있었다. 본 연구를 통하여 건식 식각 및 포토레지스트 애슁을 통한 잔류 오염물의 특성을 확인할 수 있었으며, 매엽식 세정 공정의 적용을 목적으로 한 무기 세정액의 성분별 특성 파악을 통해 알루미늄 배선 및 비아홀 형성 공정으로의 적용이 모두 가능함을 확인할 수 있었다.

교육시설의 친환경건축물 인증제도의 적용과 개선방안에 대한 연구

김성배 한양대학교 공학대학원 2009 국내석사

RMA2 모형을 이용한 이차원 수리해석에 관한 연구

김성배 경일대학교 산업대학원 2003 국내석사

자연하천의 이차원 수리해석을 위하여 유한요소법을 이용한 이차원 흐름해석 모형인 RMA2모형(Resource Management Associates 2 Model)을 이용하였다. 본 연구의 대상지역은 대구광역시 동구 안심교 주변에 분포되어있는 안심습지를 대상으로 하였다. 모형분석을 위하여 필요한 경계조건과 하천의 지형학적 특성자료 및 조도특성자료 등은 금호강 하천정비기본계획에서 제시된 값을 이용하였다. 홍수시 RMA-2모형을 이용한 자연하천의 수리특성분석 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 먼저, 하도만곡부의 수위와 수심분포는 유심부에서 깊고, 홍수터부분(상류는 우안측, 하류는 좌안측)에서 얕은 것으로 검토되었다. 다음으로, 배수위 상승량은 유량의 증가에 따라서 증가하였고, 교량 직상류 단면에서 최대가 되었다. 제방 내측과 외측에서의 편수위 차이는 유량의 증가에 따라서 약 9∼15cm로 추정되었다. 특히, 계획홍수량 유하시 안심교 직상류부에서 배수위 상승량이 최대가 되었으며, 제방 내측과 외측의 편수위 차이가 약 15cm로 분석되었다. 그리고, 유속분포를 검토한 결과 거의 모든 단면에서 유심부를 기준으로 좌우안측으로 대칭분포로 분석되었다. 그러나 최대 만곡부인 교량부에서의 횡방향 유속 분포는 좌우안측에서 현격한 차이가 있었다. 즉, 만곡부 단면만을 검토하면 유심부인 우안측에 비해 홍수터인 좌안측의 유속이 상대적으로 현저하게 느려짐을 알 수 있었다. 마지막으로 수위차를 검토한 결과, 교량 상류부가 하류부에 비하여 수위 변동폭이 크게 나타나고 있었다. 홍수 규모에 따른 수리특성을 검토한 결과, 전체적으로 50년빈도 홍수량에 비하여 계획홍수량 유하시에 유속과 수심의 변동범위가 크게 나타나고 있었다. 이상의 연구 결과를 검토한 결과, 하천의 기본계획이나 실시설계시에는 하도 만곡부에 대한 제방고 산정과 법면처리에 신중을 기할 필요가 있음을 알 수 있었다. 즉, 홍수터부를 기준으로한 곡선부 내측과 외측의 계획고 설정에 있어서 그 기준을 설정할 필요가 있으며, 유수의 흐름방향을 고려할 때 곡선부 비탈면 처리를 위한 설계 기준을 제안할 필요가 있을 것으로 판단된다. For the two dimensional hydraulic analysis of natural river, the researcher made use of RAM(Resource Management Associates)-2 Model, a two dimensional flow hydraulic analysis model by FEM(Finite Element Method). The object place of this study was Ansim marshy land located round Ansim Bridge in the east of Daegu city. Research datum required for model analysis, including boundary conditions, river's topographical & roundness coefficient characteristics, were obtained from the Keumho Rivers Maintenance Basic Plan. The analysis results of hydraulic characteristics of natural river in flood by use of RMA-2 model are as follows; First, It's found that water level & depth at the curved channel was deep at the waterway course area, and was shallow at the flood plain area(right bank in upsteam, left bank in downstream). Second, backwater elevation increased as discharge was increased, and it reached to the maximum at the section of right upper stream from bridge. It's estimated that superelevation difference between the inside and the outside, of levee, was about 9~15cm depending on the discharge increase. Especially backwater elevation reached to the maximum at the right upper stream from Ansim bridge in design flood discharge, with superelevation difference being about 15cm, between the inside and the outside, of levee. In addition, from the analysis of velocity distribution, it's found that nearly all the sections showed bilateral symmetry distribution between the right band and the left one with respect to waterway course. But at the bridge area of maximum curved channel, horizontal direction velocity distribution showed clear difference at both the right and left bank. That is, when investigating the section of curved channel only, it's found that the velocity of left bank, a flood plan, was clearly slow compared with that of the right bank, a waterway course. Third, from the analysis of water level difference, it's found that water level change was bigger at the upstream of bridge than at the downstream of it, and from the analysis of hydraulic characteristics according to the flood scale, it's found that the extent of change in velocity & water depth in the design flood discharge were great compared with that of a 50-years frequency flood discharge. Finally, from the findings of this study, the researcher found that in master plan or working plan of river, levee elevation estimation and flooded surface treatment at the curved channel should be carefully made. That is, when setting up project elevation at the inside & outside of curved area at the flood plane, a criteria is needed, and when considering the flow direction of stream, a criteria for treatment of the slope area of curved channel should be proposed.

공침법에 의한 리튬이차전지용 LiNixMnyCozO2와 LiNi0.5Mn1.5O4 양극 활물질의 합성 및 특성 연구

김성배 숭실대학교 대학원 2013 국내박사

리튬 이차전지는 상용화된 이차전지 중 에너지 저장 밀도가 가장 높은 고성능 이차전지로서 휴대용 정보통신 기기의 주된 전력 공급원으로부터 전기자동차 및 대용량 에너지 저장 시스템까지 그 응용 범위가 더욱 더 확대되고 있다. 이러한 기대와 더불어 리튬 이차전지의 출력, 수명 및 에너지밀도 등의 성능 향상과 저가격화가 요구되고 있는 상황이다. 상용화된 양극 활물질 중 이러한 요구 조건을 전반적으로 충족시킬 수 있는 양극 활물질로서 LiNixMnyCozO2 3성분계 양극 활물질이 있지만, 리튬 이차전지용 양극소재로서 적합한 분체 특성과 전기화학적 특성 및 안전성면에서 현재까지는 Ni 함량이 50% 전, 후의 제한된 조성에서만 사용되고 있다. 또한, LiMn2O4 스피넬 양극 활물질의 에너지 밀도를 개선할 수 있는 LiNi0.5Mn1.5O4 양극 활물질은 망간의 일부를 니켈로 치환한 형태로서 고전압 구현에 따른 에너지 밀도를 개선할 수 있지만, LiMn2O4 양극 활물질과 동일하게 고온 특성을 개선해야 하는 과제를 안고 있다. 이러한 이들 양극 활물질의 제한 조건과 문제점을 극복하기 위해 다음과 같은 연구를 통해서 다양한 조성의 3성분계 양극 활물질과 고전압 스피넬 양극 활물질의 주요 특성들을 검토하여 특성을 향상시켰다. 1. 15개 조성의 3성분계 양극 활물질을 공침법을 이용하여 합성하였다. 합성된 LiNixMnyCozO2 (Ni=0.2∼0.8, Mn=0.1∼0.5, Co=0.1∼0.3) 3성분계 양극 활물질에 대해서 물리화학적 특성 및 전기화학적 특성 평가를 통해 Ni 함량과 Co 함량에 따른 제반 특성을 조성에 따라 도식화 하였다. 그 결과 분체 특성은 Ni 함량이 증가함에 따라 분체 pH와 잔존 리튬염 불순물은 증가하고 분체 저항은 감소하였다. 분체 저항은 일차적으로 Co 함량에 의존하지만 Ni 함량이 증가함에 따라 급격하게 감소하여 Ni 함량이 60%인 조성에서는 Co 함량에 관계없이 1000Ω·㎝ 이내의 값이 얻어졌다. 가역 용량은 Co 함량이 10∼30% 범위에서 Co 함량이 동일할 때 Ni 함량이 증가함에 따라서 16.0㎃h/g∼31.4㎃h/g이 상승하였다. Co 함량이 10%인 경우에는 Ni 함량에 따라 분체 저항이 크게 변하기 때문에 가역 용량이 더 큰 폭으로 증가하였다. 출력 특성은 Ni 함량이 40% 이상이면 Co 함량이 감소함에 따라 Ni 함량이 증가하여 일정 수준으로 유지되는 것을 확인하였다. 수명 특성은 Co 함량이 30%에서 10%로 감소함에 따라서 40사이클 이후의 용량 유지율이 94.6%, 95.4% 및 98.5%로 Co 함량이 10%인 조성에서 가장 우수한 특성을 확인하였다. 2. 15개 조성의 3성분계 양극 활물질의 평가 결과로부터 작성한 특성화 지도로부터 저가격화와 고에너지 밀도화를 위한 조건으로서, Co 함량은 15% 이하, Ni 함량은 60% 이상인 조성으로 확인되었으며, 이들 조성 영역의 3성분계 양극 활물질의 높은 리튬염 불순물 함량, 분체 저항과 신뢰성을 개선하기 위한 연구를 수행하였다. 성능 개선을 위해 양극 활물질의 미세화, 표면 세척, 이종금속 치환 및 표면 개질에 의한 영향을 연구하였다. LiNi0.6Mn0.3Co0.1O2 양극 활물질의 평균 입경을 작게 하여 분체 저항을 낮추어 출력 특성을 향상시킬 수 있었으나 상대적으로 비표면적이 증가하여 수명 특성은 감소하였다. LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 양극 활물질의 표면 수세 및 열처리를 행하여 잔존 리튬 염 불순물 함량을 0.2wt% 수준으로 크게 낮춤으로서 고온 수명 특성 등 고온 신뢰성 향상을 기대할 수 있었다. LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 양극 활물질에 대해서 마그네슘 1.5mol%로 도핑한 결과, DSC로부터 측정한 양극 활물질의 분해 온도가 치환하지 않은 양극 활물질과 비교하여 14.5℃ 증가하는 것을 확인하였다. 이는 마그네슘 도핑에 의한 일차입자 크기 상승과 비표면적 감소 때문으로 열적 특성이 향상된 것으로 확인되었다. 또한, 건식 코팅에 의하여 나노미터 크기의 알루미늄 금속 산화물, 카본 도전재 및 리튬 인산철 화합물을 코팅하여 각각 열적 특성, 출력 특성 및 안전성이 향상된 것으로 확인되었다. 3. 공침법으로 합성한 구형의 스피넬형 고전압 LiNi0.50Mn1.45M0.05O4 (M=Mn, Fe, Zn, Mg) 양극 활물질에 대해서 이종금속 치환에 따른 60℃ 수명 평가 결과 특성이 향상되었음을 확인하였다. 동일한 양의 이종금속 치환에 따라 초기 가역용량은 6∼40㎃h/g가 감소한 반면에 25℃에서 평가한 100 사이클 후 용량 유지율은 치환하지 않은 경우와 비교하여 98% 이상으로 모두 향상된 반면, 60℃에서 평가한 사이클에 따른 용량 유지율의 경우, Mg으로 치환한 양극 활물질의 경우에는 60 사이클 정도까지 수명이 개선됨을 확인하였다. 또한, 수명 평가 후에 양극 활물질의 분말의 XRD 측정 결과 전해액으로의 Mn 용출이 상대적으로 억제 되어 이들 이종 금속 치환으로 구조적 안정성이 향상됨을 확인하였다. 이로부터 내전압 특성이 강화된 전해액을 적용할 경우에 고온 수명을 크게 개선할 수 있을 것으로 판단되었다. Lithium secondary battery which is the highest energy storage density of high performance secondary battery is extending the range of application from the main power source of portable information technology devices and high-capacity energy storage systems to electric vehicular applications. Additionally, the output of lithium secondary battery, lifetime and energy density demand the performance improvement and low-price. In commercial cathode material, LiNixMnyCozO2 ternary system cathode material can meet the requirements (high performance, low-price). But It has been used to the limited composition of Ni content of 50% before and after because it is suitable for lithium secondary batteries as the powder properties, electrochemical properties and safety. On the other hand, LiNi0.5Mn1.5O4 cathode material that can improve the energy density of LiMn2O4 spinel cathode material can improve the energy density in the implementation of the high voltage part of manganese substituted nickel. But it has still problem with high temperature properties in high voltage. In this study, ternary system cathode material of various compositions and high-voltage spinel cathode material were systematically investigated structure and electrochemical properties. 1. The various composition of the ternary system cathode materials was synthesized by co-precipitation. Physical chemical properties and electrochemical properties about synthesized LiNixMnyCozO2 (Ni=0.2∼0.8, Mn=0.1∼0.5, Co=0.1∼0.3) illustrated multicomponent cathode material according to the contents of Ni and Co. As a result in powder properties, power pH and residual lithium salts and impurities were increasing by Ni content increased, but powder resistance decreased. Powder resistance primarily depend on the Co content, but decreases drastically with increasing Ni content, the Ni content of 60% was obtained within the value of 1000Ω · ㎝. Reversible capacity in Co content from 10 to 30% was increased 16.0㎃h/g∼31.4㎃h/g according to Ni content increased. In the 10% Co content, reversible capacity increased due to the powder resistance largely changed according to Ni content. The output properties that Ni content is more than 40% proved decreased the Co content. the Ni content increases to a certain level to be maintained. Life properties of the Co content decreases from 30% to 10% capacity retention after 40 cycles of 94.6%, 95.4% and 98.5%, In 10% Co content composition, outstanding properties was most excellent characteristics. 2. Characterization map created from the evaluation results from the composition of the 15-component of the cathode material, as a condition of low-cost and high energy density for the Co content less than 15%, the Ni content was confirmed by the composition of 60% or more. The area of ​​these compositions ternary system cathode material for lithium salt impurities, powder resistance and to improve the reliability studies were conducted. Affected by the refinement of the cathode material, surface cleaning, substitution of dissimilar metals, and surface modification due to improve performance were studied. smaller average particle size of LiNi0.6Mn0.3Co0.1O2the cathode material, lowering the resistance of the powder was designed to improve the output properties, but can improve the output properties, decreased life properties by the specific surface area is increased. The surface washing and treatment of the LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 cathode material relatively reduced the residual lithium salt by 0.2wt%. Therefore, reliability improvement of high-temperature lifetime could be expected. Doping results of 1.5mol% Mg in LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 cathode material were conformed to increased 14.5℃ by DSC compared with not substitution cathode materials. It has enhanced by the primary particle size by magnesium doping and the thermal properties due to the decreasing specific surface area. In addition, the carbon conductive material and a lithium metal oxide, nanometer-sized aluminum iron phosphate compound coating by dry coating was confirmed that thermal properties, output properties and safety were improved. 3. Synthesized by co-precipitation spherical spinel-type high-voltage LiNi0.5Mn1.45M0.05O4 (M=Mn, Fe, Zn, Mg) cathode material have been confirmed that 60℃ life assessment by dissimilar metal substitution was improved. The initial reversible capacity by same amount of dissimilar metals substitution decreased 6∼40 ㎃h/g. On the other hand, capacity retention rate evaluated at 25℃ after 100 cycles was enhanced more than 98% as compared with not substitution. Also, in case of Mg substitution, cycle capacity retention rate from evaluation at 60℃ was conformed improved the life properties of a cathode material for up to 60 cycles. After life assessment, the cathode material of XRD measurement results was conformed that Mn dissolution into the electrolyte is suppressed and structural stability was syncline. Therefore, If you applied electrolyte which is enhanced withstand voltage properties, should be greatly improve the high-temperature lifetime.

蹴球 인스텝 킥 動作 時 不肢分節의 生體力學的 分析

김성배 檀國大學校 大學院 1996 국내박사

이 연구는 축구 인스켑 킥 동작 시 일어나는 하지분절의 운동학적 변인들과 운동역학적 변인들을 분석하는 데 있다. 이를 위해 연구대상은 남자 대학 축구선수 3명과 여자 대학 축구선수 3명이 참여하였으며, 측정장비는 3차원 영상분석을 위한 Photosonic 사의 16 mm 고속카메라 2대와 AMTI사의 지면반력기를 이용하였다. 이 연구에서는 인스텝 킥의 다운 스윙동작에 대한 운동학적 변인(소요시간 및 볼의 최대속도, 지지발과 볼과의 거리 및 하지분절의 각도, 신체중심의 변위 및 속도, 신체관절의 속도 및 가속도, 신체분절의 각속도 및 각 가속도, 신체분절의 기여도)과 운동역학적 변인(임팩트시 힘과 모멘트)를 분석하였다. 변인들의 결과치를 비교, 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 백스윙의 정점에서 임팩트까지 소요된 시간은 남여 선수간에 유사하게 나타났다. 2) 하지관절의 각도는 고관절, 슬관절, 족관절 각의 변화 중 고관절 각의 변화가 가장 크게 나타났다. 족관절 각은 남자 선수들에 비해 여자 선수가 임팩트 직전에 더 커진 것으로 나타났다. 3) 신체중심의 변위는 반시계 방향으로의 몸통 회전과 하지의 다운스윙으로 인하여 신체중심이 전방 우측으로 이동하면서 임팩트가 이루어진 것으로 나타났다. 신체중심의 속도에서는 여자선수들이 남자선수들에 비해 약간 높은 속도로 접근하였으나 임팩트 시의 속도에서는 유사한 결과를 나타냈다. 4) 신체관절의 속도는 근위인 고관절이 큰 속도를 가지고 운동을 시작하여 임팩트 직전에는 원위인 족관절이 큰 속도를 갖는 개연쇄 운동의 특성이 나타났다. 임팩트 순간 원위관절인 족관절의 속도를 높이기 위해서는 근위에서 원위로 가속시키는 타이밍이 중요한 것으로 사료된다. 5) 신체분절의 각속도는 여자 선수들의 경우 백스윙 시 고관절의 신전을 높여서 다운 스윙 시 대퇴의 높은 각속도를 하퇴로 전달하는 훈련이 필요한 것으로 나타났다. 6) 발속도에 대한 신체분절의 기여도는 전구간을 통해 고관절의 기여도가 가장 크게 나타났고 그 다음으로는 슬관절, 몸통, 몸통속도, 족관절의 순서로 나타났으며, 임팩트시는 슬관절, 고관절, 몸통, 족관절, 몸통회전의 순서로 나타났다. 볼속도를 높이기 위해서는 양무릎이 일치하기 직전까지 고관절이 크게 기여하고, 그 후부터 임팩트 시까지 슬관절이 크게 기여하는 스윙동작이 바람직한 것으로 사료된다. 7) 임팩트시 지지발에 대한 힘과 모멘트에서는 우측 후방으로 힘이 작용하였으며, 시계 방향으로 회전하는 모멘트가 작용한 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합하면 볼속도를 증가시키기 위해서는 지지발을 볼과 나란히 위치시키고 임팩트직전의 발속도를 증가시키는 것이 중요하다. 또한 다운 스윙국면에서 전반적으로 고관절이 크게 기여하는 스윙패턴이 중요하며, 고관절의 활동이 슬관절로 연결되는 과정에서 슬관절이 주도하는 시기가 스윙의 중반부보다는 후반부인 양무릎이 일치하기 직전부터 임팩트 직전까지 연결되는 타이밍이 중요하다. The purpose of this study was to investigate the kinematic and the kinetic variables of the leg segments during a soccer instep kick motion. Instep kick motions of college players(3 male and 3 female subjects) were filmed with two Photosonic high speed cameras at the speed of 100 f/s. Kinematic variables of the leg segments were computed with a 3 dimentional cinematography analysis and the kinetic data(ground reaction forces) of the supporting leg were collected with an AMTI force platform. The conclusions were as follows: 1. Similar kicking times were observed in the male and female subjects. 2. The greatest joint angle change was observed in the hip joint, and greater ankle angle at the moment of impact was shown in the female subjects than male. 3. The position of the total body center of gravity(COG) moved to the front right direction during the kick because of the counter-clockwise rotation of the trunk and the downswing of the kicking leg. Higher velocity of COG was observed at the beginning of the downswing phase in the female subjects than the male but similar velocities were shown at the impact. 4. The sequence of the maximal joint velocities of the kicking leg was the hip, the knee and the ankle joint. It is considered very important that the sequence of the maximal joint velocities is from the proximal ta distal order ta increase the foot velocity at the impact. 5. More hip joint extension was required in the female subjects during the back-swing for better summation of force of the kicking leg. 6. The order of the contribution rates of the body segments to the foot velocity was the hip joint, the knee joint, the trunk, trunk velocity and the ankle joint throughout the entire phase. At the moment of the impact the order of contribution rates was the knee joint, the hip joint, the trunk, the ankle joint, and the trunk rotation. In order to increase the ball velocity, maximal contribution of the hip joint is required during the second half of the down-swing(when the both knees coincide), and the maximal contribution of the knee joint at the moment of impact. 7. Ground reaction force of the supporting leg was shown to act right backward direction and the clockwise rotation moment was observed. In summary, the supporting foot should be positioned parallel to the kicking direction of the ball and the foot velocity should be increased dramatically right before impact to increase the ball velocity. Placing the supporting foot too much in front of the ball tends to reduce the knee extension and results in lower ball velocity. Also maximal contribution rate of the tip joint is considered very important during the down-swing phase(untill both knees coincide) and the maximal contribution rate of the knee joint during later phase(from knee coincide to the impact) of the kicking.

내후성이 우수한 무용제형 hydrogenated bisphenol-A 에폭시수지에 관한 연구

김성배 건국대학교 대학원 2008 국내박사