2011년 6월 20권 6호 원자력과 안전 / 2011년 3월 11일, 지진과 쓰나미가 원전을 덮쳐 심각한 방사성물질 누출로 이어져 지구 전체를 불안에 떨게 한 일본 후쿠시마 원전사고. 철저한 안전철학이 조금이라도 결여되면 행복한 삶을 지속 가능하게 할 중추적 에너지 공급원인 원전은 한순간에 우리를 공포에 몰아넣고 아름다운 환경을 피폐화 시킬 수 있다는 것을 분명하게 보여준 사건이고 교훈이다. 자연재해, 극복할 수 없는 대상은 아니다. 혹독한 자연재해를 극복할 수 있는 안전한 원자력발전을 위해 안전계통의 다중성, 다양성, 독립성을 더욱 강화시켜 우수한 품질의 지속가능한 친환경적인 에너지를 공급하여 우리의 삶의 질을 형상시키는 것이 원자력기술이 지향하는 목표이고 책임이다. (사진출처 : 한국수력원자력(주)의 제공자료 및 후쿠시마원전 사고 보도자료)··· 더보기
2011년 5월 20권 5호 바이오 물질구조 전산모사 / 표지 그림은 전산모사 방법(고해상도 단백질 구조예측 방법)을 이용하여 예측한 단백질의 3차원 구조와 실험을 통해 얻은 실제 구조를 겹쳐본 그림이다. 굵은 선과 나선(helix), 평판 구조(beta sheet)들은 단백질의 백본(backbone)을 표시하고, 가는 선들은 단백질의 사이드체인(side-chain)을 표시한다. 가는 선으로 표시된 단백질의 사이드체인까지 많은 부분이 잘 겹쳐져 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 실험을 통하지 않고 전산모사 방법으로 예측한 구조들 중에서 가장 정확한 구조 중 하나로 여겨진다. 실제로 전산 모사로 얻은 구조와 실제구조의 백본 평균제곱거리의 근이 0.48 Å이고 그 유사성이 99퍼센트 이상이어서 어느 것이 실제 구조인지 구별하기가 어려울 정도이다. 아직도 도전해야 할 어려운 문제들이 많지만, 전산모사 방법을 이용하여 이미 상당히 정확한 단백질 모델을 만들어 낼 수 있게 되었다. 예측된 단백질 모델의 정확성이 높아질수록 그 활용도는 높아지게 되며, 실제로 원자수준에서 생명현상을 이해하는데 매우 유용하게 쓰인다. (그림 제공: 고등과학원 주기형 교수)··· 더보기
2011년 4월 20권 4호 원자레벨의 전자구조: STS 측정기술 / 이번 호의 표지는 특집기사로 다룬 scanning tunneling spectroscopy(STS) 데이터와 이를 측정한 저온 진공 scanning tunneling microscope(STM)의 사진을 이용해 만들었다. 흑백으로 나타낸 Au(111) 표면의 STM 이미지와 대조적으로 각 STS 이미지에서는 원자계단에 산란된 전자들이 만든 물결무늬가 있고 그 물결의 파장이 에너지가 증가함에 따라 감소해 물결의 개수가 줄어드는 것을 볼 수 있다. STM 기기의 사진의 가운데 부근에는 단추 크기만 한 원형 시료 홀더가 있고, 시료는 아래쪽을 보이도록 장착되어 있으며 그 밑에 STM 팁이 있는데 시료와 팁은 사진에 나타나지 않았다. (사진 제공: 고려대 김호원 박사, 강세종 교수)··· 더보기
2011년 3월 20권 3호 위상 절연체 / 최근 발견된 위상 절연체는 지금까지 우리가 알고 있던 절연체와는 근본적으로 다른 절연체이며, 현재 다양한 연구 기법을 통해 이에 대한 연구가 진행되고 있다. 표지 그림은 위상 절연체의 격자 및 밴드 구조와 함께, 주사 탐침 현미경과 각분해 광전자 분석을 이용하여 얻어진 원자 이미지, 준입자 간섭(quasi-particle interference) 패턴 및 페르미 면(Fermi surface)을 보여주고 있다. (그림 제공: 연세대학교 여인환/최형준/김창영 교수)··· 더보기
2011년 1/2월 20권 1/2호 포토리소그래피 / 반도체 소자의 크기가 나노미터 사이즈로 줄어가면서 현재까지 사용되는 빛의 파장은 포토리소그래피의 한계점으로 작용하고 있다. 이에 따라 파장이 짧은 EUV 혹은 더 짧은 X-선의 활용이 필수적으로 제기되고 있다. 최근 제 3세대 방사광가속기 혹은 제 4세대 자유전자레이저는 고품질의 매우 강도가 센 X-선을 제공하고 있어 X-선을 활용한 포토리소그래피 기술의 개발이 기대된다. 표지는 포항방사광가속기에 설치된 경 X-선 리소그래피 장치와 마스크를 통과한 패턴의 진행에 대한 결과를 보여주고 있다. (그림 제공: 광주과학기술원 노도영 교수)··· 더보기
2010년 12월 19권 12호 2010 노벨물리학상 / 표지는 탄소원자가 육각형의 그물모양으로 배열된 구조가 연속적으로 이어진 그래핀(graphene)의 구조와 그래핀을 이용하여 제작한 플렉시블 터치스크린을 보여주고 있다. 그래핀은 원자 한층의 두께를 가져 투명하면서도 매우 뛰어난 전도도를 보일 뿐 아니라 유연한 기계적 특성을 보여 미래 플렉시블 디스플레이의 핵심 소재로 주목받고 있다. (그림 제공: 성균관대 홍병희/안종현 교수, (주)브라이어스 홍지혜, 김민영)··· 더보기
2010년 11월 19권 11호 뉴트리노 물리학 / 중성미자(neutrino)는 핵분열과 핵융합 반응에서 약력의 효과로 만들어져 우주를 빛의 속도로 떠돌고 있다. 중성미자는 물질과 거의 반응하지 않아 측정하기가 너무 힘들어 오랫동안 실험 물리학자들을 골탕 먹였고, 입자물리의 표준모형이 틀렸음을 단적으로 드러낸 특별한 입자이다. 1998년 일본 수퍼카미오칸데 실험에서 세 종류의 중성미자들 사이에 서로 변환이 일어남을 발견하여 물리학계에 엄청난 파장을 일으켰다. 그 동안 우리는 입자물리학의 관련 대형 실험시설이 남의 나라 연구에 더부살이를 할 수 밖에 없었다. 세 가지의 변환 상수 중 유독 작아 아직도 측정되지 않은 마지막 변환상수를 찾는 세계적 경쟁 속에 순수 국내 기술로 설계, 제작되는 국내 최초의 중성미자검출시설이 영광 원자력발전소 부근에 거의 완공 단계에 있다. (사진 제공: 서울대 김수봉 교수, 전남대 김상현 박사)··· 더보기
2010년 10월 19권 10호 양자광학과 양자정보과학 / 표지는 제2형의 자발적 매개하향변환(SPDC)을 통하여 1550 nm 통신파장대역에서 편광 얽힘 벨 상태를 생성하고 편광 분석 및 편광 상관관계 측정을 통해 CHSH 부등식의 위배를 검증한 실험(Appl. Phys. Lett. 90, 011116 (2007))이다. 위상정합조건에 따라 signal과 idler 광이 두 개의 빔 형태로 방출된 것(beam-like)과 두 광자가 공선상에서 방출된 것(collinear), 그리고 두 광자가 얽힘 상태로 공간적으로 분리되어 방출된 것(non-collinear)의 공간적인 분포를 직접 측정한 그림이다. (그림 제공: 경성대 노태곤 교수, 울산대 김헌오 교수, ETRI 정태형 박사, 고등과학원 김재완 교수)··· 더보기
2010년 9월 19권 9호 생체모방기술 / 신경모방소자는 노령화 시대에 매우 유용한 인공감각기관으로 진화할 것이다. 표지에서는 대표적인 두 가지 신경 모방소자를 소개하고 있다. 실리콘 반도체 공정기술과 폴리머 재료를 융합하여 인간의 피부와 같이 유연함, 부드러움, 강건함을 갖는 고성능의 촉각센서(왼쪽, 가운데)와 소리 전달에 중요한 역할을 하는 인간의 귀를 모사한 인공청각기구 인공와우가 이식된 모습(오른쪽)을 모형화한 그림이다. (그림 제공 :한국표준과학연구원 김민석 박사, 한국기계연구원 김완두 박사)··· 더보기
2010년 7/8월 19권 7/8호 스핀트로닉스 / 전자 칩이나 하드디스크 같은 기록 장치는 전하 혹은 스핀 특성을 이용한 것이다. 표지그림은 전자가 전하와 스핀의 특성을 동시에 가지고 있음을 나타내며, 스핀파와 같은 새로운 개념과 전하와 스핀 특성이 동시에 이용되는 스핀트랜지스터 소자의 작동원리를 보여준다. (그림 제공: 부산대 정세영 교수, 서울대 김상국 교수, KIST와 세종대 스핀트로닉스 연구팀)··· 더보기
2010년 6월 19권 6호 CPEM 2010과 측정 표준 / 측정 가능한 세상의 모든 물리량은 7개의 기본단위 (미터, 초, 킬로그램, 암페어, 켈빈, 칸델라, 몰)와 그들의 조합인 유도단위들로 나타낼 수 있다. 표지 그림의 상단 부분은 이 기본단위들을 상징하는 7개 기둥으로 구성된 한국표준과학연구원(KRISS)의 정문이다. 하단 부분은 CPEM 2010의 포스터 일부인데, 이 학술대회가 개최된 대전컨벤션센터(DCC) 앞 하천에 걸쳐 있는 엑스포 다리를 보여주고 있다. (사진 제공: 한국표준과학연구원 이호성 부장)··· 더보기
2010년 5월 19권 5호 원자물리와 정밀 측정 / 중앙의 핵과 그 주위를 도는 전자들로 구성된 원자는 그 간결한 구조에도 불구하고 다양한 물리현상을 연구할 수 있는 흥미로운 계를 제공한다. 1885년 Balmer 계열의 발견으로부터 시작된 수소원자분광학은 125년이 지난 오늘날까지도 이어지고 있으며, 그 과정에서 양자물리학과 양자전자기학이 태동되었음은 잘 알려진 일이다. 표지의 왼쪽 그림은 Bohr의 수소원자모델을 보여준다. 한편 원자의 간결한 구조는 초정밀측정을 가능케 하며, 원자는 시간과 주파수, 길이 등 도량형의 표준으로 이용된다. 오른쪽 그림은 한국표준과학연구원에서 개발 중인 광주파수 표준에 쓰이는 매우 안정적인 광공진기이며, 위쪽 배경그림은 루비듐을 이용한 마이크로파 대역 원자시계의 구성도이다. (그림 제공: 금오공대 최낙렬 교수, 한국표준과학연구원 유대혁 박사, 부산대 문한섭 교수)··· 더보기
2010년 4월 19권 4호 레이저 발명 50주년 기념 / 레이저는 1960년 발명된 이래 지난 50년간 눈부신 발전을 해왔다. 다양한 종류의 레이저가 등장하였고 이를 이용하는 분야도 기초과학에서 공학, 의학뿐만 아니라 산업적으로나 국방 분야에서도 레이저의 쓰임새는 이루 다 말할 수 없을 정도로 많다. 레이저의 특성도 나날이 발전하여 레이저의 첨두출력은 이제 페타와트 (1,000조 와트)를 넘어섰고 펄스폭은 펨토초 영역에 도달하였다. 표지에는 펨토초 티타늄사파이어 레이저 시스템에서 세계 최초로 페타와트 출력을 넘어서는 레이저를 개발한 고등광기술연구소의 극초단광양자빔 연구동을 중앙에 보여주고, 우측에는 페타와트 레이저 시스템을 운영하는 사진과 좌측에는 카이스트에서 개발한 3.7 펨토초 0.3 테라와트 티타늄사파이어 레이저의 사진을 보여준다. (사진 제공: 카이스트 남창희 교수, 고등광기술연구소 정태문 박사)··· 더보기
2010년 3월 19권 3호 테라헤르츠파 기술 / 펨토초(fs) 레이저 펄스 빔에 의해 발생․검출되는 최대 출력의 테라헤르츠(THz)-파를 얻기 위해서는 광전도 안테나 소자와 고저항 반구체형(hemispherical) 실리콘 렌즈를 정교하게 정렬시키고, 안테나 소자에 바이어스 전압을 가하거나(발생시), 광전류를 측정하기 위해(검출시) 전극을 외부 회로에 연결하는 인터페이스 기능까지 갖춘 패키지 모듈이 필요하다. 표지 그림은, ETRI의 THz-파 분광/이미징 시스템에 장착하여 사용하는 광전도 안테나 소자 모듈을 보여준다. 안테나 소자의 전극 양단에 전압을 인가한 후, 펨토초 광 펄스(pulse)를 쌍극자 안테나 갭(gap) 사이에 집광한다. 레이저 광(pump beam)에 의해 여기된 운반자(carriers)가 광전도용 LT-GaAs 박막 표면으로부터 전극 쪽으로 이동하면서 빠른 서지(surge) 전류가 흐르고, 이 전류의 시간 미분에 비례하는 THz-파가 발생하도록 고안되어 있다. 이러한 안테나 소자모듈은 펄스파 방식의 THz-TDS/이미징 시스템 외에도 광혼합 기법을 이용하는 THz 연속파 발생․검출 시에도 그대로 적용가능하다. (사진 제공: 한국전자통신연구원 강광용 박사(차세대태양광연구부 테라헤르츠연구팀))··· 더보기
2010년 1/2월 19권 1/2호 상대론적 중이온 충돌 / 고에너지의 두 중핵을 충돌시키는 상대론적 중이온 충돌에서는 극한 상태의 핵물질이 만들어질 것으로 예상되며, 초기우주의 물질상태에 대한 정보를 알 수 있을 것으로 기대된다. 표지 그림은, 상대론적 중이온 충돌로부터 생성된 여러 가지 입자들이 검출기(STAR 검출기) 시스템 중 시간투영상자(TPC)에 남긴 궤적과, 중핵이온 충돌결과 생성될 것으로 기대되는 쿼크-글루온(UrQMD 모델에 의한 가상실험 결과)을 중첩시켜 보여준다. (그림 제공: 부산대학교 유인권 교수(STAR 실험그룹) / Dr. Henning Weber(Frankfurt Nuclear Theory Group))··· 더보기
2009년 12월 18권 12호 중이온 가속기 / 양성자기반공학기술개발사업단이 개발하여 사용 중인 Radio Frequency Quadrupole(RFQ)는 저에너지 하전 입자를 가속할 수 있는 장치이다. RFQ 장치 내부의 4개 극(pole)을 보여주고 있고, 여기에 독일 중이온가속기 연구소(GSI)의 FOPI 검출기로 취득한 Ni + Pb 정면 충돌사건 데이터를 컴퓨터로 재생한 그림을 포개 넣었다. 중이온가속기 KoRIA에서의 중이온 충돌은 이와 비슷한 분석 환경이 될 것으로 예상되며, 6He, 8He 등과 같이 수명이 1초도 되지 않는 다양한 희귀 동위원소 빔을 활용하는 실험이 가능할 것이다. 또한 KoRIA를 이용해 새로운 원소(Koreanium)를 발견할 실험이 이루어지길 기대한다.··· 더보기
2009년 11월 18권 11호 2009 노벨물리학상 / 2009년 노벨 물리학상은 20세기 말부터 시작되어 현재도 진행 중인 정보 통신 혁명의 근간을 이룬 두 가지 핵심 연구를 시작한 세 사람의 연구자에게 수상되었다. 빛을 이용한 대용량 통신을 가능하게 만든 광섬유 전송에 대한 연구를 한 Charles K. Kao 박사와(그림 상단 우측) 영상을 전자 디지털 신호로 바꿀 수 있게 한 CCD(Charge coupled device)에 대한 연구를 한 Willard S. Boyle, George E. Smith 박사가 (그림 하단 좌측) 그 주인공이다. 물리학적 원리를 광자소자에 적용하여 전 세계의 인류로 하여금 정보통신혁명의 혜택을 누리게 해준 노벨상 본래 취지에 매우 부합하는 수상이다. (출처: ‘The Nobel Prize in Physics 2009’, The Royal Swedish Academy of Sciences(www.kva.se), http://nobelprize.org/nobel_prizes/ physics/laureates/2009/index.html)··· 더보기
2009년 10월 18권 10호 차세대 방사광가속기와 응용 / 가운데 그림은 포항가속기연구소에서 설계를 완료한 4세대 방사광가속기의 메인 조감도이다. 길이가 약 900 m인 4세대 방사광가속기의 왼쪽에 있는 3세대 방사광가속기 PLS는 직경이 약 90 m이다. 4세대 방사광가속기는 크게 세 가지의 핵심 장치로 구성된다. 횡방향퍼짐 특성이 매우 작은 저에미턴스의 전자빔을 발생시키는 전자총(아래 왼쪽 사진), 파장 0.1 nm의 엑스선을 발생시키는 데 요구되는 에너지(10 GeV)까지 전자빔의 에너지를 증가시키는 약 500 m 길이의 선형가속기(위 왼쪽 사진), 그리고 전자빔과 교변 자기장의 상호 작용으로 고휘도의 결맞음 엑스선을 발생시키는 약 100 m 길이의 언듈레이터(위 가운데와 오른쪽 그림)로 구성된다. 아래 오른쪽 그림은 언듈레이터 내부의 영구자석 사이를 통과하는 전자빔과 방사광의 모습을 나타낸다. (사진 제공: 포항가속기연구소)··· 더보기
2009년 9월 18권 9호 3세대 방사광가속기와 포항방사광가속기 성능향상 (PLS-III) 사업 / 포항 방사광 가속기는 물리, 재료, 화학, 생물학 등 다양한 분야에서 이용되고 있으며, PLS-II 성능향상 사업을 통해 그 응용범위를 현격하게 확장하고자 한다. 표지 그림은 기존 광학계의 한계를 극복하고 공간분해능을 극대화할 수 있는 coherent X-ray scattering 이미지, PLS-II에서 측정가능해질 것으로 기대되는 수백 마이크로 미터 크기의 단백질 결정, 그리고, 2차원적 물성을 가지는 delafosite에 대한 ARPES 스펙트럼이다. (사진 제공: 포항가속기연구소)··· 더보기
2009년 7/8월 18권 7/8호 그래핀 / 흑연 단원자층을 일컫는 그래핀은 실험적으로 발견된 지 수년밖에 되지 않은 짧은 시간에 많은 기초 및 응용에 대한 연구성과가 있어왔다. 표지 그림은 그래핀의 벌집 모양의 육각형망 원자 구조를 주사형 관통형 현미경으로 살펴 본 것을 배경으로 표면의 3차원적 구조를 재구성한 그림과 그래핀을 이용한 전자소자의 그림을 육각형 격자 안에 배치하였다. (그림 제공: 성균관대학교 안종렬 교수/컬럼비아 대학교 김필립 교수)··· 더보기
2011년 6월 20권 6호
원자력과 안전 / 2011년 3월 11일, 지진과 쓰나미가 원전을 덮쳐 심각한 방사성물질 누출로 이어져 지구 전체를 불안에 떨게 한 일본 후쿠시마 원전사고. 철저한 안전철학이 조금이라도 결여되면 행복한 삶을 지속 가능하게 할 중추적 에너지 공급원인 원전은 한순간에 우리를 공포에 몰아넣고 아름다운 환경을 피폐화 시킬 수 있다는 것을 분명하게 보여준 사건이고 교훈이다. 자연재해, 극복할 수 없는 대상은 아니다. 혹독한 자연재해를 극복할 수 있는 안전한 원자력발전을 위해 안전계통의 다중성, 다양성, 독립성을 더욱 강화시켜 우수한 품질의 지속가능한 친환경적인 에너지를 공급하여 우리의 삶의 질을 형상시키는 것이 원자력기술이 지향하는 목표이고 책임이다. (사진출처 : 한국수력원자력(주)의 제공자료 및 후쿠시마원전 사고 보도자료)
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2011년 5월 20권 5호
바이오 물질구조 전산모사 / 표지 그림은 전산모사 방법(고해상도 단백질 구조예측 방법)을 이용하여 예측한 단백질의 3차원 구조와 실험을 통해 얻은 실제 구조를 겹쳐본 그림이다. 굵은 선과 나선(helix), 평판 구조(beta sheet)들은 단백질의 백본(backbone)을 표시하고, 가는 선들은 단백질의 사이드체인(side-chain)을 표시한다. 가는 선으로 표시된 단백질의 사이드체인까지 많은 부분이 잘 겹쳐져 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 실험을 통하지 않고 전산모사 방법으로 예측한 구조들 중에서 가장 정확한 구조 중 하나로 여겨진다. 실제로 전산 모사로 얻은 구조와 실제구조의 백본 평균제곱거리의 근이 0.48 Å이고 그 유사성이 99퍼센트 이상이어서 어느 것이 실제 구조인지 구별하기가 어려울 정도이다. 아직도 도전해야 할 어려운 문제들이 많지만, 전산모사 방법을 이용하여 이미 상당히 정확한 단백질 모델을 만들어 낼 수 있게 되었다. 예측된 단백질 모델의 정확성이 높아질수록 그 활용도는 높아지게 되며, 실제로 원자수준에서 생명현상을 이해하는데 매우 유용하게 쓰인다. (그림 제공: 고등과학원 주기형 교수)
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2011년 4월 20권 4호
원자레벨의 전자구조: STS 측정기술 / 이번 호의 표지는 특집기사로 다룬 scanning tunneling spectroscopy(STS) 데이터와 이를 측정한 저온 진공 scanning tunneling microscope(STM)의 사진을 이용해 만들었다. 흑백으로 나타낸 Au(111) 표면의 STM 이미지와 대조적으로 각 STS 이미지에서는 원자계단에 산란된 전자들이 만든 물결무늬가 있고 그 물결의 파장이 에너지가 증가함에 따라 감소해 물결의 개수가 줄어드는 것을 볼 수 있다. STM 기기의 사진의 가운데 부근에는 단추 크기만 한 원형 시료 홀더가 있고, 시료는 아래쪽을 보이도록 장착되어 있으며 그 밑에 STM 팁이 있는데 시료와 팁은 사진에 나타나지 않았다. (사진 제공: 고려대 김호원 박사, 강세종 교수)
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2011년 3월 20권 3호
위상 절연체 / 최근 발견된 위상 절연체는 지금까지 우리가 알고 있던 절연체와는 근본적으로 다른 절연체이며, 현재 다양한 연구 기법을 통해 이에 대한 연구가 진행되고 있다. 표지 그림은 위상 절연체의 격자 및 밴드 구조와 함께, 주사 탐침 현미경과 각분해 광전자 분석을 이용하여 얻어진 원자 이미지, 준입자 간섭(quasi-particle interference) 패턴 및 페르미 면(Fermi surface)을 보여주고 있다. (그림 제공: 연세대학교 여인환/최형준/김창영 교수)
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2011년 1/2월 20권 1/2호
포토리소그래피 / 반도체 소자의 크기가 나노미터 사이즈로 줄어가면서 현재까지 사용되는 빛의 파장은 포토리소그래피의 한계점으로 작용하고 있다. 이에 따라 파장이 짧은 EUV 혹은 더 짧은 X-선의 활용이 필수적으로 제기되고 있다. 최근 제 3세대 방사광가속기 혹은 제 4세대 자유전자레이저는 고품질의 매우 강도가 센 X-선을 제공하고 있어 X-선을 활용한 포토리소그래피 기술의 개발이 기대된다. 표지는 포항방사광가속기에 설치된 경 X-선 리소그래피 장치와 마스크를 통과한 패턴의 진행에 대한 결과를 보여주고 있다. (그림 제공: 광주과학기술원 노도영 교수)
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2010년 12월 19권 12호
2010 노벨물리학상 / 표지는 탄소원자가 육각형의 그물모양으로 배열된 구조가 연속적으로 이어진 그래핀(graphene)의 구조와 그래핀을 이용하여 제작한 플렉시블 터치스크린을 보여주고 있다. 그래핀은 원자 한층의 두께를 가져 투명하면서도 매우 뛰어난 전도도를 보일 뿐 아니라 유연한 기계적 특성을 보여 미래 플렉시블 디스플레이의 핵심 소재로 주목받고 있다. (그림 제공: 성균관대 홍병희/안종현 교수, (주)브라이어스 홍지혜, 김민영)
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2010년 11월 19권 11호
뉴트리노 물리학 / 중성미자(neutrino)는 핵분열과 핵융합 반응에서 약력의 효과로 만들어져 우주를 빛의 속도로 떠돌고 있다. 중성미자는 물질과 거의 반응하지 않아 측정하기가 너무 힘들어 오랫동안 실험 물리학자들을 골탕 먹였고, 입자물리의 표준모형이 틀렸음을 단적으로 드러낸 특별한 입자이다. 1998년 일본 수퍼카미오칸데 실험에서 세 종류의 중성미자들 사이에 서로 변환이 일어남을 발견하여 물리학계에 엄청난 파장을 일으켰다. 그 동안 우리는 입자물리학의 관련 대형 실험시설이 남의 나라 연구에 더부살이를 할 수 밖에 없었다. 세 가지의 변환 상수 중 유독 작아 아직도 측정되지 않은 마지막 변환상수를 찾는 세계적 경쟁 속에 순수 국내 기술로 설계, 제작되는 국내 최초의 중성미자검출시설이 영광 원자력발전소 부근에 거의 완공 단계에 있다. (사진 제공: 서울대 김수봉 교수, 전남대 김상현 박사)
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2010년 10월 19권 10호
양자광학과 양자정보과학 / 표지는 제2형의 자발적 매개하향변환(SPDC)을 통하여 1550 nm 통신파장대역에서 편광 얽힘 벨 상태를 생성하고 편광 분석 및 편광 상관관계 측정을 통해 CHSH 부등식의 위배를 검증한 실험(Appl. Phys. Lett. 90, 011116 (2007))이다. 위상정합조건에 따라 signal과 idler 광이 두 개의 빔 형태로 방출된 것(beam-like)과 두 광자가 공선상에서 방출된 것(collinear), 그리고 두 광자가 얽힘 상태로 공간적으로 분리되어 방출된 것(non-collinear)의 공간적인 분포를 직접 측정한 그림이다. (그림 제공: 경성대 노태곤 교수, 울산대 김헌오 교수, ETRI 정태형 박사, 고등과학원 김재완 교수)
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2010년 9월 19권 9호
생체모방기술 / 신경모방소자는 노령화 시대에 매우 유용한 인공감각기관으로 진화할 것이다. 표지에서는 대표적인 두 가지 신경 모방소자를 소개하고 있다. 실리콘 반도체 공정기술과 폴리머 재료를 융합하여 인간의 피부와 같이 유연함, 부드러움, 강건함을 갖는 고성능의 촉각센서(왼쪽, 가운데)와 소리 전달에 중요한 역할을 하는 인간의 귀를 모사한 인공청각기구 인공와우가 이식된 모습(오른쪽)을 모형화한 그림이다. (그림 제공 :한국표준과학연구원 김민석 박사, 한국기계연구원 김완두 박사)
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2010년 7/8월 19권 7/8호
스핀트로닉스 / 전자 칩이나 하드디스크 같은 기록 장치는 전하 혹은 스핀 특성을 이용한 것이다. 표지그림은 전자가 전하와 스핀의 특성을 동시에 가지고 있음을 나타내며, 스핀파와 같은 새로운 개념과 전하와 스핀 특성이 동시에 이용되는 스핀트랜지스터 소자의 작동원리를 보여준다. (그림 제공: 부산대 정세영 교수, 서울대 김상국 교수, KIST와 세종대 스핀트로닉스 연구팀)
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2010년 6월 19권 6호
CPEM 2010과 측정 표준 / 측정 가능한 세상의 모든 물리량은 7개의 기본단위 (미터, 초, 킬로그램, 암페어, 켈빈, 칸델라, 몰)와 그들의 조합인 유도단위들로 나타낼 수 있다. 표지 그림의 상단 부분은 이 기본단위들을 상징하는 7개 기둥으로 구성된 한국표준과학연구원(KRISS)의 정문이다. 하단 부분은 CPEM 2010의 포스터 일부인데, 이 학술대회가 개최된 대전컨벤션센터(DCC) 앞 하천에 걸쳐 있는 엑스포 다리를 보여주고 있다. (사진 제공: 한국표준과학연구원 이호성 부장)
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2010년 5월 19권 5호
원자물리와 정밀 측정 / 중앙의 핵과 그 주위를 도는 전자들로 구성된 원자는 그 간결한 구조에도 불구하고 다양한 물리현상을 연구할 수 있는 흥미로운 계를 제공한다. 1885년 Balmer 계열의 발견으로부터 시작된 수소원자분광학은 125년이 지난 오늘날까지도 이어지고 있으며, 그 과정에서 양자물리학과 양자전자기학이 태동되었음은 잘 알려진 일이다. 표지의 왼쪽 그림은 Bohr의 수소원자모델을 보여준다. 한편 원자의 간결한 구조는 초정밀측정을 가능케 하며, 원자는 시간과 주파수, 길이 등 도량형의 표준으로 이용된다. 오른쪽 그림은 한국표준과학연구원에서 개발 중인 광주파수 표준에 쓰이는 매우 안정적인 광공진기이며, 위쪽 배경그림은 루비듐을 이용한 마이크로파 대역 원자시계의 구성도이다. (그림 제공: 금오공대 최낙렬 교수, 한국표준과학연구원 유대혁 박사, 부산대 문한섭 교수)
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2010년 4월 19권 4호
레이저 발명 50주년 기념 / 레이저는 1960년 발명된 이래 지난 50년간 눈부신 발전을 해왔다. 다양한 종류의 레이저가 등장하였고 이를 이용하는 분야도 기초과학에서 공학, 의학뿐만 아니라 산업적으로나 국방 분야에서도 레이저의 쓰임새는 이루 다 말할 수 없을 정도로 많다. 레이저의 특성도 나날이 발전하여 레이저의 첨두출력은 이제 페타와트 (1,000조 와트)를 넘어섰고 펄스폭은 펨토초 영역에 도달하였다. 표지에는 펨토초 티타늄사파이어 레이저 시스템에서 세계 최초로 페타와트 출력을 넘어서는 레이저를 개발한 고등광기술연구소의 극초단광양자빔 연구동을 중앙에 보여주고, 우측에는 페타와트 레이저 시스템을 운영하는 사진과 좌측에는 카이스트에서 개발한 3.7 펨토초 0.3 테라와트 티타늄사파이어 레이저의 사진을 보여준다. (사진 제공: 카이스트 남창희 교수, 고등광기술연구소 정태문 박사)
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2010년 3월 19권 3호
테라헤르츠파 기술 / 펨토초(fs) 레이저 펄스 빔에 의해 발생․검출되는 최대 출력의 테라헤르츠(THz)-파를 얻기 위해서는 광전도 안테나 소자와 고저항 반구체형(hemispherical) 실리콘 렌즈를 정교하게 정렬시키고, 안테나 소자에 바이어스 전압을 가하거나(발생시), 광전류를 측정하기 위해(검출시) 전극을 외부 회로에 연결하는 인터페이스 기능까지 갖춘 패키지 모듈이 필요하다. 표지 그림은, ETRI의 THz-파 분광/이미징 시스템에 장착하여 사용하는 광전도 안테나 소자 모듈을 보여준다. 안테나 소자의 전극 양단에 전압을 인가한 후, 펨토초 광 펄스(pulse)를 쌍극자 안테나 갭(gap) 사이에 집광한다. 레이저 광(pump beam)에 의해 여기된 운반자(carriers)가 광전도용 LT-GaAs 박막 표면으로부터 전극 쪽으로 이동하면서 빠른 서지(surge) 전류가 흐르고, 이 전류의 시간 미분에 비례하는 THz-파가 발생하도록 고안되어 있다. 이러한 안테나 소자모듈은 펄스파 방식의 THz-TDS/이미징 시스템 외에도 광혼합 기법을 이용하는 THz 연속파 발생․검출 시에도 그대로 적용가능하다. (사진 제공: 한국전자통신연구원 강광용 박사(차세대태양광연구부 테라헤르츠연구팀))
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2010년 1/2월 19권 1/2호
상대론적 중이온 충돌 / 고에너지의 두 중핵을 충돌시키는 상대론적 중이온 충돌에서는 극한 상태의 핵물질이 만들어질 것으로 예상되며, 초기우주의 물질상태에 대한 정보를 알 수 있을 것으로 기대된다. 표지 그림은, 상대론적 중이온 충돌로부터 생성된 여러 가지 입자들이 검출기(STAR 검출기) 시스템 중 시간투영상자(TPC)에 남긴 궤적과, 중핵이온 충돌결과 생성될 것으로 기대되는 쿼크-글루온(UrQMD 모델에 의한 가상실험 결과)을 중첩시켜 보여준다. (그림 제공: 부산대학교 유인권 교수(STAR 실험그룹) / Dr. Henning Weber(Frankfurt Nuclear Theory Group))
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2009년 12월 18권 12호
중이온 가속기 / 양성자기반공학기술개발사업단이 개발하여 사용 중인 Radio Frequency Quadrupole(RFQ)는 저에너지 하전 입자를 가속할 수 있는 장치이다. RFQ 장치 내부의 4개 극(pole)을 보여주고 있고, 여기에 독일 중이온가속기 연구소(GSI)의 FOPI 검출기로 취득한 Ni + Pb 정면 충돌사건 데이터를 컴퓨터로 재생한 그림을 포개 넣었다. 중이온가속기 KoRIA에서의 중이온 충돌은 이와 비슷한 분석 환경이 될 것으로 예상되며, 6He, 8He 등과 같이 수명이 1초도 되지 않는 다양한 희귀 동위원소 빔을 활용하는 실험이 가능할 것이다. 또한 KoRIA를 이용해 새로운 원소(Koreanium)를 발견할 실험이 이루어지길 기대한다.
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2009년 11월 18권 11호
2009 노벨물리학상 / 2009년 노벨 물리학상은 20세기 말부터 시작되어 현재도 진행 중인 정보 통신 혁명의 근간을 이룬 두 가지 핵심 연구를 시작한 세 사람의 연구자에게 수상되었다. 빛을 이용한 대용량 통신을 가능하게 만든 광섬유 전송에 대한 연구를 한 Charles K. Kao 박사와(그림 상단 우측) 영상을 전자 디지털 신호로 바꿀 수 있게 한 CCD(Charge coupled device)에 대한 연구를 한 Willard S. Boyle, George E. Smith 박사가 (그림 하단 좌측) 그 주인공이다. 물리학적 원리를 광자소자에 적용하여 전 세계의 인류로 하여금 정보통신혁명의 혜택을 누리게 해준 노벨상 본래 취지에 매우 부합하는 수상이다. (출처: ‘The Nobel Prize in Physics 2009’, The Royal Swedish Academy of Sciences(www.kva.se), http://nobelprize.org/nobel_prizes/ physics/laureates/2009/index.html)
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2009년 10월 18권 10호
차세대 방사광가속기와 응용 / 가운데 그림은 포항가속기연구소에서 설계를 완료한 4세대 방사광가속기의 메인 조감도이다. 길이가 약 900 m인 4세대 방사광가속기의 왼쪽에 있는 3세대 방사광가속기 PLS는 직경이 약 90 m이다. 4세대 방사광가속기는 크게 세 가지의 핵심 장치로 구성된다. 횡방향퍼짐 특성이 매우 작은 저에미턴스의 전자빔을 발생시키는 전자총(아래 왼쪽 사진), 파장 0.1 nm의 엑스선을 발생시키는 데 요구되는 에너지(10 GeV)까지 전자빔의 에너지를 증가시키는 약 500 m 길이의 선형가속기(위 왼쪽 사진), 그리고 전자빔과 교변 자기장의 상호 작용으로 고휘도의 결맞음 엑스선을 발생시키는 약 100 m 길이의 언듈레이터(위 가운데와 오른쪽 그림)로 구성된다. 아래 오른쪽 그림은 언듈레이터 내부의 영구자석 사이를 통과하는 전자빔과 방사광의 모습을 나타낸다. (사진 제공: 포항가속기연구소)
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2009년 9월 18권 9호
3세대 방사광가속기와 포항방사광가속기 성능향상 (PLS-III) 사업 / 포항 방사광 가속기는 물리, 재료, 화학, 생물학 등 다양한 분야에서 이용되고 있으며, PLS-II 성능향상 사업을 통해 그 응용범위를 현격하게 확장하고자 한다. 표지 그림은 기존 광학계의 한계를 극복하고 공간분해능을 극대화할 수 있는 coherent X-ray scattering 이미지, PLS-II에서 측정가능해질 것으로 기대되는 수백 마이크로 미터 크기의 단백질 결정, 그리고, 2차원적 물성을 가지는 delafosite에 대한 ARPES 스펙트럼이다. (사진 제공: 포항가속기연구소)
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2009년 7/8월 18권 7/8호
그래핀 / 흑연 단원자층을 일컫는 그래핀은 실험적으로 발견된 지 수년밖에 되지 않은 짧은 시간에 많은 기초 및 응용에 대한 연구성과가 있어왔다. 표지 그림은 그래핀의 벌집 모양의 육각형망 원자 구조를 주사형 관통형 현미경으로 살펴 본 것을 배경으로 표면의 3차원적 구조를 재구성한 그림과 그래핀을 이용한 전자소자의 그림을 육각형 격자 안에 배치하였다. (그림 제공: 성균관대학교 안종렬 교수/컬럼비아 대학교 김필립 교수)
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