Polyethersulfone 분리막의 TiO2 나노입자 첨가에 따른 여과특성 평가

장정우 인하대학교 대학원 2011 국내석사

본 연구에서는 polyethersulfone(PES) 나노 분리막에 TiO2 나노입자를 결합하여 친수성을 강화시킨 분리막의 여과특성을 관찰하였다. TiO2 나노입자를 실험실에서 직접 합성하여, TiO2를 PES 나노 분리막의 제조과정 중에 혼합시킨 막과 제조된 PES 나노 분리막 표면에 코팅시킨 막을 준비하여 여과 결과를 비교하였다. 분리막의 코팅방법은 딥코팅방법(dip coating method)이 사용되었고, 여과 대상물질은 소수성이 있는 자연유기물(natural organic matter, NOM)을 선택하였다. 최적의 코팅조건을 알아보기 위한 실험과 새로운 코팅방법인 layer-by-layer 코팅법을 실험에 적용하였다. 실험결과, TiO2 나노입자를 이용한 딥코팅 방법에서 투과도가 최대가 되는 최적의 코팅시간은 1일이었다. TiO2가 첨가된 두 종류 막의 투과플럭스는 TiO2의 농도가 증가할수록 높아졌으나, 0.375 wt % 농도 이상에서는 공극 막힘 현상으로 플럭스가 감소하였다. 전반적으로 TiO2 혼합 PES막이 TiO2 코팅 PES막에 비해 투과플럭스 향상에 약 1.5배 효과적인 것으로 나타났다. 또한 TiO2 혼합 PES막과 TiO2 코팅 PES막의 교차여과실험을 수행한 결과, 코팅막에서는 TiO2 나노입자가 분리막 표면에서 떨어져 나가 농축수로 유실될 수 있음을 관찰할 수 있었다. 코팅된 입자의 유실을 감소시키기 위해 유기바인더를 이용한 layer-by-layer 코팅법을 추가 적용하였으며 실험결과 TiO2 나노입자의 유실이 발생하지 않는 TiO2 코팅 PES 막을 제조할 수 있었다. 본 연구를 통해 친수성 나노입자의 적용은 소수성 PES 분리막의 투과플럭스를 향상 시킬 수 있었으나 향상정도는 나노입자의 적용 방법과 조건에 크게 의존할 수 있음을 알 수 있었다.

PES를 이용한 HDD 트랙추종서보 시스템의 외란해석

박철훈 Graduate School, Yonsei University 2000 국내석사

In this paper, disturbances, the main source of TMR(Track MisRegistration) being barrier to the high TPI HDD are analyzed quantitatively using PES only without extra sensor. Disturbances are separated into RRO and NRRO, and then, NRRO is separated into input torque disturbance, output disturbance and noise. And, the effects of each disturbance on PES are compared. And, it is shown that PES NRRO measured in the open loop and the closed loop respectively can be used to calculate sensitivity transfer function. Then, using the extracted disturbances, PSD of PES RRO and NRRO in gain-changed track following servo system is predicted, and it is compared with PSD of PES measured in the experiment and ascertained that it can be used to predict servo performance accurately. Moreover, it is shown that true PES, which is the actual position error between the head and the target track center, is about 20% less than the measured PES, which is the signal that comes into controller after true PES is added to noise. 본 논문에서는 HDD의 고밀도화를 막는 트랙 비정렬 (Track Misregistration)의 원인인 외란을 외부 센서를 사용하지 않고 PES만을 사용해서 정량적으로 분석하였다. 외란을 RRO와 NRRO성분으로 나누고, NRRO의 경우 입력토크외란, 출력외란, 노이즈로 분리하였다. 그리고, 각 외란, 노이즈가 PES에 미치는 영향도 비교하였다. 연구 결과, 가장 큰 외란은 100Hz미만의 저주파에 집중적으로 분포하는 구동기를 통과한 입력토크외란이고, 다음으로 전 주파수 영역에 결쳐 분포하는 노이즈, 출력외란의 순서로 큰 것으로 나타났다. 그리고, 만족할만한 성능의 트랙킹서보 시스템의 경우 노이즈, 출력외란, 입력토크외란의 순서로 PES에 반영되는 것으로 나타났다. 그리고, 개루프 상태와 폐루프 상태에서 측정한 PES의 NRRO를 사용하여 감도전달함수를 계산할 수 있음을 보였다.이렇게 분리한 외란, 노이즈를 사용하여 제어기의 게인을 바꾼 후의 트랙추종서보 시스템에서의 PES의 RRO와 NRRO의 PSD를 예측하였다. 그리고, 실험에서 측정한 PES의 PSD와 비교하여 측정한 외란, 노이즈를 제어기의 정확한 성능예측을 위한 시뮬레이션에 사용할 수 있음을 확인하였다.그리고, 목표 트랙중심과의 실제 위치에러인 순수 PES가 순수 PES에 노이즈의 영향이 더해져 제어기로 들어가는 측정 PES에 비해 약 20% 작다는 사실도 보였다.

PES기판에 제작된 Al-doped ZnO 투명전극의 전기적 광학적 특성 개선

조성희 한국교통대학교 일반대학원 2016 국내석사

투명 전도막(Transparent Conducting Oxide)은 광전자소자, 평판디스플레이, 태양전지 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 최근 ZnO는 무독성, 저가격, 수소 플라즈마에 대한 내구성 및 열적 안정성 등의 활발히 연구되고 있으며, III족 원소(Al, Ga, In) 불순물을 도핑하여 전기전도도를 높이고 상온에서 3.3 eV의 밴드 갭 에너지를 얻을 수 있다. 또한 최근에 투명전극의 발전 방향은 대면적화, 경량화, 극박화 및 내구성 향상으로 요약될 수 있다. 플라스틱 기판의 이점은 가볍고, 접을 수 있어서 운반하기가 쉽고, 유연하기 때문에 대면적공정이 가능하여 제조비용을 낮출 수 있다는 것으로 그 적용범위가 확대 되어가고 있다. 본 연구는 PES 기판 위에 고밀도 O2 플라즈마를 이용하여 전 처리를 실시한 후 4인치의 Al-doped ZnO(ZnO 98 wt% : Al2O3 2 wt%)의 타겟(target)을 이용하여 상온에서 RF Magnetron Sputtering 법으로 AZO 박막을 증착 하였다. 고밀도 O2 플라즈마 표면처리 시간이 증가함에 따라 플라스틱 기판의 결합에너지와 부착력이 증가하여 AZO 박막의 결정립 크기를 증가시키며, 접촉각은 감소하였다. 다음으로 O2 플라즈마 처리된 PES 기판상의 AZO 박막에 급속열처리를 실시하여 급속열처리 온도와 시간에 따른 특성을 분석하였다. 급속열처리 온도가 증가함에 따라 전기적 특성과 광학적 특성이 향상됨을 확인할 수 있었다. 제작된 AZO 박막은 급속열처리 200 ℃에서 가장 낮은 비저항 1.07×10-3 Ω·cm과 가시광 영역(400 nm ~ 1000 nm)에서의 AZO 박막의 광 투과율은 약 86%를 얻을 수 있었다.

Identification of Disturbances in HDD Track Following Servo System Using PES Only : PES를 이용한 HDD 트랙추종서보 시스템의 외란해석

박철훈 연세대학교 대학원 1999 국내박사

Preparation of PES-g-COS-vc-GTMAC membrane and its use for biological hydrogen gas production

최유리 Graduate School, Yonsei University 2008 국내석사

Chitooligosaccharide-ascorbic acid와 glycidyltrimethylammonium chloride를 사용하여 quaternized COS-vc-GTMAC를 합성하였다. 합성된 q-COS-vc-GTMAC의 치환도 경향을 평가하기 위해 반응시간, 온도, 반응물 비율 등의 반응 조건을 변화시켜 실험하였다. 합성한 q-COS-vc-GTMAC를 이용하여 다공성의 PES막에 가교시켜 PES-g-COS-vc-GTMAC막을 제조하였다.합성된 q-COS-vc-GTMAC는 1H-NMR, FT-IR, EA를 이용하여 분석하였고, 그때의 조건은 반응시간 17 h, 온도 60 ℃, 비율 4:1 로 본 연구에 있어 가장 최적의 치환도 97 %의 결과를 얻었다.또한, 기공크기 0.2 ㎛ PES막을 지지체로 이용하여 q-COS-vc-GTMAC을 가교시킨 막을 제조하였다. 막의 다공성 구조를 이용해 Entrobacter aerogenes를 고정화하여 고농도의 수소와 수소생산에 적합한 막에 대한 연구를 위해 아무런 처리를 하지 않은 PES막 그리고 기존에 사용하였던 키토산 복합막과 비교 평가 하였다.PES-g-COS-vc-GTMAC 막의 가교방법은 다음과 같다. PES막을 오존으로 산화시켜 과산화물로 만든 다음, 가교를 시키기 위한 시약으로 아크릴 산을 사용한다. 여기에 1-ethyl-3-dimethylaminopropyl carbodiimide (EDC)의 활성화를 통해 COS-vc-GTMAC가 PES-g-PAA막에 공유결합을 할 수 있게 된다. 이렇게 제조된 막은 SEM을 통해 관찰하였으며, 침지형 평판 모듈로 제작하였다.침지형 분리막 반응기를 이용하여 수소생산 실험을 진행하여 발생량을 측정하고 GC를 통해 생산된 수소의 농도를 측정하였다. 측정한 수소의 농도는 최소 5.8 %, 최대 43.2 %의 범위이다.PES-g-COS-vc-GTMAC막은 키토산보다 저분자이면서 키토산의 생물학적 성질과 내구성을 가지고 있기 때문에 장기간 실험에 적용한다면, 다른 막들에 비해 수소생산에 더 유리할 것으로 기대된다.In this study, quaternized COS-vc-GTMAC was synthesized by using chitooligosaccharide-vitamin C (COS-vc) and glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC). For degree of substitution (DS) of synthesized q-COS-vc-GTMAC, several factors such as reaction time, temperature, mole ratio were performed. Their properties were confirmed by 1H-NMR, FT-IR, EA. The optimum value of DS 97 % was obtained, when the conditions were reaction time 17 h, temperature 60 ℃ and mole ratio 4:1.PES-g-COS-vc-GTMAC membrane was prepared the synthesized q-COS-vc-GTMAC, was grafted onto the porous PES membrane. Grafted q-COS-vc-GTMAC membrane were prepared by using 0.2 ㎛ pore size PES membrane as support layer. Grafting method is as following. PES membrane was treated with ozone to introduced peroxides, and then used acrylic acid as a grafting of functional agent, followed by the coupling of COS. COS can be covalently bound to the surface of PAA-g-PES membrane via the activation of 1-ethyl-3-dimethylaminopropyl carbodiimide (EDC). Prepared membrane was examined by SEM.Entrobacter aerogenes was fixed by using the porous structure of membrane and the membrane was manufactured to submerged plate-and-frame membrane module. By using the submerged separation membrane reactor, hydrogen gas volume was measured and hydrogen concentration via GC. The range of measured hydrogen concentration is minimum 5.8 %, maximum 43.2 %.COS, lower oligomer of chitosan, is not only water soluble but also exhibit versatile biological activities similar to chitosan. Because of q-COS-vc-GTMAC has hydrophilicity and antimicrobial properties, we can expect long term experience and obtain higher hydrogen production.

Flexible Display용 플라스틱기판의 Barrier 특성 향상에 관한 연구

유현선 경희대학교 2008 국내석사

최근 평판 디스플레이 산업은 가볍고, 강건하고, 유연성이 좋은 플라스틱 기판 사용에 대해 큰 관심을 가지고 있다. 특히, 플라스틱 기판을 사용할 경우 roll-to-roll 공정으로 대량생산이 용이하여 생산비를 감소시킬 수 있다. 하지만 플라스틱 기판이 디스플레이 기판으로 사용되기 위해서는 다음과 같은 요구조건들이 필요하다. 우선, 높은 열저항과 낮은 CTE, 투명하고, 평탄하고, 위상차가 없어야 한다. 화학적인 내성도 강해야 하며 무엇보다 산소나 수분 등의 기체 차단성이 우수해야 한다. PES는 열적으로 안정하고 투명하지만, 기체 차단성이 현저히 떨어지는 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 silane-nanoclay composite layer와 inorganic layer를 이용하여 PES 기판의 기체 차단성을 향상시키는데 초점을 두어 실험을 진행하였다. Inorganic layer는 HMDSN를 silicon source하여 O2, Ar, N2 carrier gas로 한 PECVD를 사용하여 PES 기판위에 증착하였다. Silane-nanoclay composite layer는 γ-APS와 nanoclay 복합체를 PES 기판위에 코팅, 경화시켜 준비하였다. FT-IR, XPS, XRD등으로 코팅층 의 화학 분석을 하였고, AFM과 FE-SEM으로 표면 분석을 실시하였다. 코팅 또는 증착 후의 광학적 특성을 위해 투과율과 분산도를 측정하였고, 기체 차단 측성을 알아보기 위해 WVTR과 OTR값을 측정하였다. PES 기판위에 silane-nanoclay composite layer를 buffer layer로써 코팅 후 그 위에 무기막이 증착되었을 때 기체차단성이 현저히 좋아졌으며, bending test 후에도 기체 차단성이 전혀 변화가 없었다. Recently, flat panel displays well could be promoted by using plastic substrates, because these displays have the advantages of being thin, lightweight, robust, and flexible. Moreover, plastic substrates offer the possibility of reduction in productivity due to their compatibility with roll-to-roll processing and printing technology. Plastic substrates must be equipped with many properties to make them applicable to the fabrication of display, such as thermal resistance, transparency, coefficient of thermal expansion(CTE), hygroscopic expansion, retardation, surface roughness, permeation of O2 and H2O, resistance against chemicals and solvents used in display technology. Poly(ether sulfone) (PES) is a good candidate for flexible plastic substrates because of the high glass transition temperature and the optical transmittance. However, PES film has a high gas permeation value. In this study, we particularly focus on the improvement in barrier properties(WVTR, OTR) of multi layer using silane-nanoclay composite layer, in addition to analyzing chemical structure of the deposited layer on the PES film. Formation of silane-nanocaly composite hybrid multilayer on the plasma treated plastic substrate was investigated to enhance the barrier properties to water vapor and oxygen transport. Deposition of inorganic layer on the substrate was performed by conventional plasma CVD apparatus with HMDSN and Ar, O2. Silane-nanocaly composite layer was fabricated by curing the organosilane-organoclay mixture through hydrogen bonding with the pre-treated PES substrate. Multilayers with high barrier properties were successfully deposited. Chemical characterization of deposition layer was performed by using FT-IR, XPS, XRD surface morphology was characterized by AFM, FE-SEM. Adhesion stability of the layer to substrate was examined by bending test. Optical characterization of organic-inorganic multilayer was performed in terms of transmittance and refractive index. Combination of SiOxNy layer and silane-nanoclay composite layer offered quite good barrier properties(WVTR and OTR) to PES substrate. The use of the buffer layer between PES and the inorganic keep the barrier properties after bending test.

DVB-T 시스템을 위한 서브타이틀 코덱의 구현 및 검증

송형돈 한신대학교 대학원 2009 국내석사

최근 세계적으로 아날로그 방송에서 디지털 방송으로 변화되고 있으며, 영상/ 음성 뿐 만 아니라 데이터 방송이 증가하고 있는 상황이며 데이터 방송에는 가장 많이 사용하는 것이 자막 방송이며 유럽에서 사용하는 자막 방송 표준을 서브타이틀이라고 한다. 서브타이틀 서비스는 자막 방송 서비스로 비트맵으로 된 문자를 TV 화면에 디스플레이하여 청각 장애인들에 대하여 제공되는 서비스이며 DVB(Digital Video Broadcasting)의 전송 스트림 형식으로 전송된다. 전송 스트림은 전송 스트림 헤더와 유료부하(payload)로 나누어지며 유료부하는 여러 개의 PES(Packetized Elementary Stream)로 구성되고 이러한 PES는 영상/ 음성, 데이터와 관련된 데이터로 이는 전송 스트림의 PID로 구분한다. 전송 스트림의 PSI(Program Specification Information) 정보 중 PMT(Program Map Table)의 PID가 저장된 PAT(Program Association Table)와 프로그램과 관련된 PES가 포함된 PID를 저장하는 PMT를 확인하여 현재 전송된 스트림에 대하여 서브타이틀이 포함된 전송 스트림의 PID를 알 수 있다. 본 논문은 윈도우 환경에서 사용 가능한 서브타이틀의 인코더와 디코더를 구현하고자 한다. 인코더를 사용하여 서브타이틀 데이터를 PES 스트림으로 저장하며 한 라인이 30자까지 최대 2라인까지 인코딩 할 수 있으며 여러 페이지의 서브타이틀의 인코딩이 가능하며 완료를 하게 되면 PES 패킷을 생성한다. 디코더의 경우 전송 스트림 디코딩과 PES 패킷 디코딩의 2가지가 가능하도록 구현하였다. PES 디코딩의 경우 본 논문에서 구현한 인코더에서 생성된 서브타이틀을 확인할 수 있으며, 전송 스트림의 경우 실제 유럽 방송 스트림을 사용하여 검증하였다. 전송 스트림 디코딩은 PAT와 PMT, DVB의 서비스에 대한 설명이 포함된SDT(Service Description Table)를 보여 주며, 현재 전송 스트림에 포함된 모든 서브타이틀의 PES 패킷을 저장하여 서브타이틀의 목록을 보여 준다. 선택된 서브타이틀에 대하여 채널에 대한 프로그램 정보인 방송국명과 채널정보, 그리고 서브타이틀의 각 세그먼트의 정보를 보여 주고 디스플레이 화면에 서브타이틀이 출력된다. 선택된 서브타이틀에 2개 이상의 페이지가 존재한다면 서브타이틀의 페이지 간 이동이 가능하며 이에 대하여 각 페이지에 대한 세그먼트 정보와 서브타이틀이 갱신된다. 디스플레이가 되는 시간 정보인 PTS(Presentation Time Stamp)를 이용하여 실제 영상과 음성과의 동기를 고려한 재생이 가능하다. PES 패킷 디코딩은 PAT, PMT, SDT가 포함되어 있지 않기 때문에 이를 제외한 세그먼트 정보와 서브타이틀이 출력되며 2개 이상의 페이지가 존재한다면 페이지 이동도 가능하다. 본 논문에서 구현한 서브타이틀 인코더와 디코더는 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)용으로 제한하여 디스플레이 크기를 표준인 가로 720 픽셀, 세로 576 픽셀로 하였다. 인코더에서 생성한 PES 패킷을 디코더에서 사용해본 결과 인코딩한 것과 동일한 서브타이틀이 디스플레이 되었음을 확인하였고. 전송 스트림으로 된 스트림의 경우 실제 유럽에서 방송되었던 전송 스트림으로 서브타이틀을 디코딩 해본 결과 성공적으로 처리함을 확인하였다. 본 논문에서 구현한 인코더는 유럽 디지털 방송과 관련된 서브타이틀 서비스 제작과 관련된 분야에서 응용이 가능할 것이며, 디코더는 디지털 방송 수신기 개발 관련 분야에서 방송 수신기 개발 기간을 단축할 수 있으며 수신기에 대한 안정성 확보가 가능할 것으로 사료된다. Recently, analog broadcasting is changing to digital broadcasting around the world, and not only video/audio but also data broadcasting is increasing. In data broadcasting, caption broadcasting is the most frequently broadcasted, and the European standard for caption broadcasting is called subtitle. The subtitle service as a caption broadcasting, which is provided for the people with hearing impairments, displays the characters made of bitmap on TV screen and is being transmitted in transport stream of DVB(Digital Video Broadcasting). Transport stream is divided into transport stream header and payload, and the payload consists of several PES(Packetized Elementary Stream). Such PES, which is a data related to video/audio data, is classified by PID of transport stream. In the currently transmitted stream, the PID of transport stream that includes subtitle can be identified by verifying PAT(Program Association Table) in which PID of PMT(Program Map Table) is contained and PMT in which PID that includes program related PES is contained among the PSIs(Program Specification Information) information of transport stream. This thesis is to develop encoder and decoder of subtitle that can be used in Windows environment. Subtitle data can be saved as PES stream using encoder and a single line can be encoded up to 30 characters of 2 lines and encoding of several pages of subtitle is possible and creates PES packet when completed. For decoder, it has been made to perform both transport stream and PES packet decoding. In case of PES decoding, subtitle that has been created in the encoder developed in this thesis can be identified, and, in case of the transport stream, it has been verified using actual European broadcasting stream. Transport stream decoder displays SDT(Service Description Table) that includes descriptions of the services of PAT, PMT and DVB, and displays the list of subtitles by saving PES packet of all the subtitles included in the current transport stream. For the selected subtitle, the name of broadcasting company, channel information and the segment information of each subtitle, which are the program information of channel, are displayed, and the output of subtitle is displayed on display screen. If there are more than two pages for the selected subtitle, moving among subtitle pages is possible and the segment information of each page and subtitle are renewed. A playback that takes into account the synchronization of real video and audio is possible using PTS (Presentation Time Stamp) which is the display time information. Since PES packet decoding does not include PAT, PMT and SDT, the segment information excluding these and subtitle are being output, and moving among pages is possible if there are more than two pages. The subtitle encoder and decoder developed in this thesis is limited to the use for DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial) making the display size the standard 720 pixel in width and 576 pixel in height. It has been confirmed that the same subtitle is displayed when decoding the PES packet that has been created in encoder, and, in case of transport stream, it has been identified that it is being successfully processed when decoding subtitles using the transport stream from the real European broadcasting. The encoder implemented in this thesis can be applicable to the areas of production for European digital broadcasting and relative subtitle service. Also the decoder can reduce the development period in the area of developing the digital broadcasting transmitter and can guarantee a stability for the digital broadcasting receiver.

식물 전기 신호 측정을 통한 기후변화에 따른 고추의 스트레스 반응 평가

차승주 충북대학교 2021 국내석사

Climate change causes environmental stress to plants, which affect crop productivity. The response of pepper (Capsicum annuum) was monitored under various environmental stress conditions using a plant electrical signal (PES) sensor that reflects water and ion transport in plants. While pepper was exposed to environmental stress conditions, plant biometric information (PES, sap flow rate, leaf temperature), climatic (temperature(T), relative humidity(RH), CO2, photosynthetic photon flux density (PPFD)) and soil (temperature, water content, electrical conductivity, water potential) conditions were monitored. The chlorophyll content, proline content and chlorophyll fluorescence (Fv/Fm), which were commonly used to measure the stress response of plants, were also analyzed. Experiments were conducted in a growth chamber using potted peppers. For normal growth conditions, 25/20℃ (day/night), 60% RH, 400 µL/L CO2, 16 hour photoperiod, and 100–200 µmol/m2/s PPFD were set as a control. Low temperature (LT) condition was 18/13℃ (day/night), and high temperature (HT) condition was 38/33℃ (day/night). Low RH condition of 30%, high RH condition of 90%, and high CO2 conditions of 800 µL/L and 1,100 µL/L were set and the low PPFD was set at 80 µmol/m2/s and 60 µmol/m2/s. In addition, the soil was sequentially treated with 20 mmol/kg and 40 mmol/kg NaCl for salinity treatment. In the case of control, during the day when PPFD and T are high, plants absorb water and ions, increasing PES and sap flow rates while they decreased at night. When the plant is stressed, the patterns of PES and sap flow rates are out of the normal range. The PES and sap flow rate decreased in the LT condition, but increased in the HT condition. There was no significant change in PES and sap flow rate under the conditions of RH, CO2 and PPFD change, but increased under salinity condition. Chlorophyll content tended to decrease under stress conditions. However, it seemed not to be sensitive to changes in environmental conditions. Proline content increased under stress conditions as a defense mechanism against environmental stress, and increased under conditions of LT, low RH, CO2 1,100 µL/L, PPFD 60 µmol/m2/s and salinity conditions. Chlorophyll fluorescence (Fv/Fm) measures the photosynthetic efficiency of leaves and tends to decrease under stress conditions, such as T change, low RH, CO2 and PPFD change. As a result, it is judged that pepper was most stressed under the conditions of LT and salinity conditions. Correlation analysis, principal component analysis, and regression analysis showed that PES well represents the stress response of pepper, and can be applied to create optimal environmental conditions for plants in smart farms in parallel with environmental sensors. 기후변화는 식물에 환경 스트레스를 유발하여 작물 생산성에 영향을 미친다. 식물의 수분과 양분 수송을 반영하는 식물 전기 신호(PES) 센서를 사용하여 다양한 환경 스트레스 조건에서 고추(Capsicum annuum)의 반응을 모니터링하였다. 고추가 환경 스트레스 조건에 노출되는 동안 식물 생체 정보(PES, sap flow rate, 엽온), 기후(대기 온도, 상대습도, CO2 및 광합성유효광량자속밀도(PPFD)) 및 토양(온도, 수분함량, 전기전도도 및 수분퍼텐셜) 조건을 모니터링했다. 식물의 스트레스 반응을 측정하는데 일반적으로 사용하는 엽록소 함량, 프롤린 함량 및 엽록소 형광(Fv/Fm)도 분석하였다. 화분에 심은 고추를 사용하여 생장상에서 실험을 진행하였다. 정상적인 생육 조건의 경우 25/20℃(낮/밤), 60% 상대습도, 400 µL/L CO2, 16시간 광주기, 100–200 µmol/m2/s PPFD를 대조구로 설정하였다. 저온 조건은 18/13℃(낮/밤), 고온 조건은 38/33℃ (낮/밤). 저습 조건은 30%, 다습 조건은 90%, 높은 CO2 조건은 800 µL/L 및 1,100 µL/L로 설정하고, 낮은 PPFD는 80 µmol/m2/s 및 60 µmol/m2/s로 설정하였다. 또한, 염 처리를 위해 토양에 20 mmol/kg 및 40 mmol/kg NaCl을 순차적으로 처리하였다. 대조구의 경우 PPFD와 온도가 높은 낮에는 식물이 수분과 양분을 흡수해 PES와 sap flow rate가 증가하고, 밤에는 감소하였다. 식물에 스트레스가 가해지면 PES와 sap flow rate가 정상 범위를 벗어난다. PES 및 sap flow rate는 저온 조건에서 감소했지만, 고온 조건에서 증가했다. 상대습도, CO2 및 PPFD 변화 조건에서 PES 및 sap flow rate에는 큰 변화가 없었으나 염 처리 조건에서는 증가했다. 엽록소 함량은 스트레스 조건에서 감소하는 경향이 있으나 환경 조건의 변화에 민감하지 않은 것으로 보여진다. 프롤린 함량은 환경 스트레스에 대한 방어 메커니즘으로 스트레스 조건에서 증가하며, 저온, 저습, CO2 1,100 µL/L, PPFD 60 µmol/m2/s 및 염 처리 조건에서 증가했다. 엽록소 형광 (Fv/Fm)은 잎의 광합성 효율을 측정하며, 온도 변화, 저습, CO2 및 PPFD 변화와 같은 스트레스 조건에서 감소하는 경향이 있다. 결과적으로 고추는 저온과 염 처리 조건에서 가장 스트레스를 많이 받은 것으로 판단된다. 식물의 스트레스 반응 인자들 간의 상관분석, 주성분분석, 회귀분석 결과는 PES가 고추의 스트레스 반응을 잘 나타내는 것으로 나타났다. 따라서, PES는 환경 센서와 병행하여 스마트팜에서 식물 생육에 최적의 환경 조건을 조성하는데 적용될 수 있다.

HDD에서의 외란분석 및 TMR 최소화를 위한 제어 이득 결정

정준 Graduate School, Yonsei University 2001 국내박사

HDD(Hard Disk Drive)에서의 외란은 TMR(Track MisRegistration)의 원인이며, 트랙밀도 향상에 장애가 된다. 본 논문에서는 HDD에 작용하는 외란을 PES(Position Error Signal)만을 이용하여 정량적으로 분석해낸다. PES를 이용한 외란 분석 방법은 HDD 하드웨어의 변경을 최소화하기 때문에, 분석 결과가 더욱 정확하다는 장점이 있다. 외란은 크게 RRO(Repeatable Run-Out)와 NRRO(Non-Repeatable Run-Out)로 구분하며, NRRO는 입력 외란, 출력 외란, 노이즈로 분리한다. 또한, 외란 분석에 필요한 VCM(Voice Coil Motor) 구동부의 주파수 응답함수를 시간 지연과 0차 홀더를 고려하여 폐루프 주파수응답함수로부터 계산한다. 본 논문에서 제안한 외란 분석 방법은 다양한 제어 이득에 대한, PES의 파워 스펙트럼 예상값을 실험값과 비교함으로써 검증하며, 그 결과로부터 분석된 외란을 서보의 성능 예측에 사용할 수 있음을 확인한다. PID 제어기를 실험에 사용된 HDD 트랙추종서보 시스템의 기본 제어기로 삼아 PES의 표준편차를 예측함으로써 제어 이득이 트랙추종서보의 성능에 미치는 영향을 고찰한다. 이 때, 제어 이득을 효율적으로 결정하기 위해 교차주파수와 위상여유 등을 설계 사양으로 하여 해석적인 방법으로 PID 이득을 계산한다. 끝으로, 최적화 기법을 이용하여 임의의 제어기에 대해 최대 성능을 얻을 수 있는 제어 이득을 결정할 수 있음을 보인다. 여기서, 최적화 문제의 목적함수는 PES NRRO의 파워 스펙트럼으로부터 계산된 표준편차이며, 설계변수는 제어 이득이 된다. Disturbances, the main source of TMR (Track MisRegistration) being barrier to high TPI (Track Per Inch) of hard disk drives are identified quantitatively using PES (Position Error Signal) only, without extra sensor, for the purpose of increasing the accuracy by minimizing the hardware alternation. Disturbances are separated into RRO (Repeatable Run-Out) and NRRO (Non-Repeatable Run-Out), and then NRRO is separated into input disturbance, output disturbance and noise in the frequency domain. Further, plant FRF (Frequency Response Function) is calculated from the experimentally measured closed loop FRF with the influence of the zero-order-hold and the time delay taken into account. The suggested disturbance identification method is verified by comparing the predicted PSD (Power Spectral Density) of PES and the PSD of measured PES for various control gains, which convinces that identified disturbances can be used to predict servo performance accurately. Without loss of generality, it is assumed that PID controller is used as a base controller in the track following servo system used in the experiment. Then, the effect of gain changes on the performance of the track following servo system is examined by predicting the standard deviation of PES. Here, analytic method of calculating PID gains from design specifications such as the gain crossover frequency and the phase margin is introduced in order to efficiently determine control gains without trial and error. Finally, it is shown that control gains can be determined using optimization method under the condition that any type of controller can be used in HDD track following servo systems, where the standard deviation calculated from predicted PSD of PES NRRO becomes the object function and design variables are composed of controller gains.

광전소자용 고분자 유연기판의 구조 물성

김재현 단국대학교 대학원 2011 국내박사

최근의 디스플레이 시장은 고분자 소재를 이용한 필름의 연구가 활발하게 진행되고 있고 유연기판 디스플레이(flexible display)에 대한 연구가 집중적으로 진행되고 있다. 유연기판 디스플레이 제조시 유리기판을 대체할 핵심 필수 소재인 고분자 소재의 유연기판을 개발해야 한다. 기판의 요구 특성은 우수한 광학적 등방성, 광학적 투과성, 치수안정성 그리고 베리어 특성이 필수적으로 요구되어진다. 특히 광학적 등방성 및 치수안정성은 광학 필름 및 기판의 가공시 발생되는 형태학적 변화에 직접적인 영향을 받게 되며 기판위에 투명전극을 증착할 때 투명전극의 전도도를 최대화하기 위한 고온 가공을 견딜 수 있는 내열성과 낮은 열팽창 계수가 요구되어진다. 하지만 대부분의 고분자 소재들은 낮은 내열성과 높은 흡습율 및 높은 열팽창 계수를 가지고 있기 때문에 이에 대한 많은 연구가 진행되어야 한다. 본 연구에서는 cyclo-olefin copolymer (COC), polyester 및 polyethesulfone (PES)의 고분자의 유연기판 적용을 위한 물성 연구를 진행 하였으며 아울러 PES 기판에 indium tin oxide (ITO)를 e-beam으로 저온 증착한 후 증착 조건에 따른 특성분석과 실제 구동시에 나타나는 광소자 효율을 연구 하였다. 연구결과, COC의 norbornene (NB) 함량이 증가 할수록 기판의 내열온도의 증가와 열팽창계수의 감소를 확인할 수 있고 stress-optical coefficient 값이 감소되어 연신에 의하여 굴절률의 변화가 큼을 알 수 있다. 따라서 유연기판으로 사용이 가능한 등방성 COC 필름을 제조하기 위해서는 NB 함량이 큰 COC를 사용하는 것이 적절할 것으로 사료된다. 열처리, 첨가제 및 PEN과의 블렌딩에 의한 폴리에스터(PET) 기판을 제조한 결과, 블렌딩에 의한 형태학적 변화, 결정화도의 증가 그리고 나노다이아몬드에 의한 열안정성 증가에 의하여 CTE가 감소됨을 확인하였다. PEN 공중합체의 경우, 사용 co-monomer의 propane diol (PD) 및 butane diol (BD) 함량 높을수록 유리전이온도가 낮아지는 것을 알 수 있어, 열안정성을 유지 하면서 무정형기판 소재를 얻기 위해서는 20% 이내에서 diol을 사용해야 함을 알 수 있었다. 또한 PD 함량이 증가함에 따라 열팽창계수가 감소함을 알 수 있는 반면 BD의 경우 조성비 60% 이상에서 합성된 폴리에스터가 결정성을 보임에 따라 열팽창계수가 다시 증가함을 확인하였다. 우수한 내열성으로 인해 유연기판 소재로 가장 주목받고 있는 PES 기판의 경우 연신에 의하여 CTE와 onset온도가 다소 감소함을 알 수 있다. 이러한 CTE의 감소는 연신에 의하여 PES의 사슬이 배향되어 상대적으로 경직성을 가지기 때문인 것으로 해석할 수 있었다. 또한 열처리 시간이 증가됨에 따라 온도에 의한 사슬 완화에 따른 열수축이 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 유리기판 및 PES 기판에 유기발광 소자를 구현하기 위해 ITO 증착의 조건을 설정하는 경우 산소유량의 최적조건, 낮은 전기저항 및 높은 투과율이 필요하다는 것을 알 수 있었다. Polymeric optical films have been studied intensively as a candidate for the flexible substrates to replace the glass substrate for various display and photovoltaic devices. The glass transition temperature, thermal stability, optical transmittance and dimensional stability are the most important physical properties to apply polymeric films for the flexible substrate. These properties could be controlled by the materials and processing parameters for manufacturing polymeric films. It was well known that polymeric films have less thermal properties, optical properties and dimensional stability than the glass substrate. To apply polymeric films for the flexible substrate, weak properties of polymeric films compared with those of the glass substrate should be improved. In this dissertation, we had investigated the physical properties of cycloolefin copolymer (COC), polyester and PES as a flexible substrate and the effect of various processing parameters to manufacture the films on these properties has been considered. In addition, photovoltaic device has been made by using ITO coated PES and efficiency of device have been studied. COC with a high norbornene content shows high thermal property, less optical orientation behavior, reasonable transmittance, and less dimensional stability even though it has high melt viscosity. For the flexible substrate, COC with a high norbornene content seems to be a good candidate if COC film could be made under the optimum processing conditions. In order to improve the dimensional stability of PEN, poly(ethylene/butadiene naphthalate) and poly(ethylene/propylene naphthalate) have been synthesised. The copolymerization resulted in the lowering of glass transition temperature, optical transmittance as well as dimensional stability. In order to minimize the lowering of glass transition without a change of thermal properties, co-monomer content should be less than 20%. The dimensional stability of PET may be improved by blending with PEN and film processing parameters such as annealing and additive. The incompatible blend morphology and increase of crystallinity caused the lowering of dimensional stability. However, the optical transmittance decreased with blending and annealing process. PES was found to be the best material among polymers used in this study since it has high glass transition and less dimensional stability. The dimensional stability may be improved by the chain orientation without thermal shrinkage under certain drawing ratio. In order to improve the ITO properties of flexible substrate, optimized oxygen pressure, low resistance and high transmittance were needed.