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[신의방정식]신의방정식 평가A좋아요

“신의 방정식”신의 방정식. 책의 제목만큼 내용도 어려웠다. 물론 이 책은 일반 과학도서보다 일반인이 더 쉽게 이해할 수 있고 흥미 진진하게 읽을 수 있다고는 하지만 전문적인 지식을 갖추지 못한 나로서는 전반적인 내용과 단어 자체가 생소하고 어려웠다.이 책의 전반적인 내용을 살펴보자면 유클리드부터 시작해 뉴턴, 아인슈타인, 그리고 리처드 파인만, 스티븐 호킹까지 이어지는 수많은 과학자들의 결실의 노고인 일반 상대성 이론에 대한 전기이다.최근에 새로운 천문 관측 자료에 따라 아인슈타인이 자신의 방정식에 넣었다 뺀 항인 우주상수가 다시 중요해지고 있다는 것을 시작으로 상대성 이론의 추구와 이 이론의 실험적 검증을 위해 고투하는 모습을 보여준다. 1912년 알베르트 아인슈타인은 우주의 구조를 설명하는 마당 방정식을 찾아냈다. 그러나 그 자신도 그것이 무엇을 뜻하는지 완전히 이해하지는 못했다. 최근의 이론과 간측 결과들은 우주가 단지 팽창하고 있는 것이 아니라 점점 더 빠르게 팽창하고 있음을 보여준다. 수십 년 동안 과학자들은 우주가 서서히 안으로 붕괴될 것인지, 적당한 크기까지 팽창한 후 그 상태로 머물 것인지, 또는 영원히 팽창할 것인지에 대해 논쟁해왔다.이 팽창의 문제는 이른바 "우주상수"속에 놓여 있는데 이것은 아인슈타인의 일반상대성 마당 방정식에서 보여진 개념이다.신의 방정식은 아인슈타인의 일반상대성 이론, 그 결과물인 마당 방정식과 우주론에 바탕을 두고있다. 먼지 일반상대성 이론에 대해 살펴보겠다. 알베르트 아인슈타인의 일반상대성이론은 중력과 가속도가 같다는 등가원리에서 출발된 이론이다. 따라서 일반상대성이론을 따르면 중력에 의해 휘어진 공간을 통과하는 것은 질량을 가진 물체든 질량이 없는 빛이든 모두 휘어진다. 그 동안 세계를 지배해온 뉴턴의 중력이론이 질량을 가진 물질들의 운동만 설명하는 한계를 일반상대성이론이 뛰어넘은 것이다.훗날 아인슈타인은 중력이가속도와 같다는 생각을 끄집어낸 것은 행운이었다고 회고했다. 아인슈타인은 일반상대성이론을 발표하면서 3가지 증거를 제시했다.첫째는 빛이 중력장에서 휜다는 것이다.공간은 휘어있고 그 곡률은 비유클리드 기하로 묘사될 수 있다. 비유클리드 기하는 유클리드의 다섯번째 공준으로부터 도출된 것이다.공간의 휘어짐과 이것이 빛에 미치는 효과는 상대성 이론의 검증에 다양한 가능성을 열어주었다. 예를 들어 일식 때 지구의 관점에서 태양 가까이에 있는 별의 위치는 태양의 위치가 다를 때 보이는 별의 위치와 다르게 보인다.이것은 평생 독신으로 지내며 천체를 관측했던 영국의 천문학자 에딩턴이 확인해 주었다.아인슈타인은 일식이 일어나면 태양 둘레를 지나는 빛이 1.745초만큼 휜다고 예언했다. 이러한 예언을 확인하기 위해 에딩턴은 1919년 일식이 일어나는 아프리카로 조사단을 파견했다. 그리고 5월 29일 일식에 의해 나타난 별의 사진을 찍어 반년 전의 위치와 비교했다.그 결과 태양에 가까운 별일수록 빛이 많이 휜다는 사실과 아인슈타인의 계산이 정확했음을 알아냈다. 1919년 11월 6일 영국 왕립학회와 왕립천문학회 합동회의는 에딩턴의 관측 결과를 토대로 아인슈타인의 예언이 맞았다고 발표했다.다음날 런던 타임스는 '과학의 혁명-뉴턴주의는 무너졌다'라는 제목 아래 일반상대성이론을 대서특필했다. 일반상대성이론의 두 번째 증거는 수성의 근일점이 1백년마다 43초씩 이동한다는 것이다. 이 같은 사실은 1843년 프랑스 천문학자 르베리어에 의해 발견됐지만, 오랫동안 과학자들 사이에서 해결할 수 없는 숙제로 남아 있었다. 뉴턴역학으로 이를 해결하려면 새로운 행성이 수성 곁에 있어야만 한다. 그런데 '불칸' 이라고 이름지은 새로운 행성은 끝내 나타나지 않았다.하지만 아인슈타인의 일반상대성이론은 질량을 가진 다른 천체가 없어도 수성이 세차운동을 할 수 있음을 훌륭하게 설명해냈다. 1960년에는 금성의 근일점이 1백년에 8초씩 이동한다는 사실이 추가로 발견됨으로써 일반상대성이론은 더욱 굳건해졌다. 세번째 증거는 빛이 중력장에서 적색편이를 일으킨다는 것이다.강한 중력장에서 원자의 진동이 느려져 스펙트럼선이 붉은색 쪽으로 치우친다는 것으로, 무거운 물체를 떠난 빛은 빨강 치우침 한다는 것, 그리고 이 파장은 더 길어진다는 것이다. 이것은 1925년 미국의 천문학자 애덤스가 시리우스 동반별의 스펙트럼을 조사한 결과 백색왜성에서 나오는 빛이 적색편이를 일으킨다는 사실을 발견함으로써 입증됐다.이와 같이 일반상대성 이론에서 나온 마당 방정식은 중력 마당에 의해 공간자체가 휜다는 개념을 그대로 적용했다. 이 방정식은 우주는 팽창한다고 말하는 수학적 웅변이다. 1998년 1월, 전문학자들은 우주가 가속적으로 팽창하고 있다는 증거를 발견했다.만약 팽창이 계속 된다면 밀도가 떨어져 결국 수조 년 뒤 우주는 텅 빈, 별들의 무덤이 되고 말 것이다. 그렇다면 중력에 반대로 작용하는 은하들을 밀어내는 힘의 정체는 무엇인가. 그리하여 80년 전 아인슈타인이 창조했다가 스스로 일생일대의 실수라며 철회했던 우주상수가 되살아 났다.우주상수는 1912년 아인슈타인이 우주의 구조를 설명하는 이른바 일반상대성 마당방정식을 찾아내면서 고안한 개념이다. 80년 전 아인슈타인은 지금 우리가 알고 있는 사실을 몰랐다. 우리가 보는 은하는 맹렬한 속도로 무한을 향해 멀어지고 있다. 그러나 아인슈타인은 우리은하가 우주에 있는 유일한 은하인 줄로만 알고 있었다. 이는 1917년 까지 우리말고도 별개의 은하들이 존재한다는 것이 알려지지 않았기 때문이다.그때 당시 아인슈타인은 스스로 우주상수가 자신의 가장 큰 실수라고 말했지만 현재의 과학자들은 현재의 우주상태를 표현하기 위해서는 우주상수가 꼭 필요하다고 말하고 있다.우주의 팽창은 현대 우주론의 발판이 되는 중요한 사실이다. 우주론은 단순한 상상이나 추정에 의한 것이 아니라 확고한 관측사실에 바탕을 둔 정밀과학의 면모를 갖추게 되었고 일반상대성이론인 마당방정식이 이를 뒷받침 해주고 있다. 여기서 얻어지는 해로 표현된 우주의 모델은 시간적으로 임의의 두 점 사이의 거리가 증가하는 팽창우주를 제시한다.그 팽창의 속도와 두 점 사이의 거리의 비율인 팽창률은 허블의 상수(H)로 나타내고 그 역수 1/H은 우주의 나이에 비례하여 시간적으로 늘어나지만 같은 시간에서는 우주공간의 어디서나 일정한 값을 가지고 있다.즉, 현재 멀어져 가는 먼 은하들은 지금으로부터 약 200억 년 전에 한 점에서 일어난 큰 폭발에서 비롯되어 오늘날도 계속 팽창하고 있다.이 팽창의 속도는 우주를 이루는 물질들의 만유인력으로 인하여 차츰 감소하고있다. 우주의 팽창은 물질의 평균밀도의 크기에 따라 영원히 계속되거나 또는 유한한 시간이 지나면 팽창속도가 0이 되고 그 후는 수축하는 우주로 변하게 된다. 이것은 또 우주공간이 공의 표면처럼 스스로 닫힌 유한한 경우,평면처럼 평탄한 우주, 안장의 곡면처럼 멀리 갈수록 더욱더 벌어지는 열린 우주의 세 가지의 가능성과 대응한다.

인문/어학| 2005.06.22| 4페이지| 1,000원| 조회(565)

아인슈타인, 방정식, 신의방정식

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[금연]금연 평가A좋아요

? Withdrawal syndrome (금단현상)금연하고자 하는 많은 사람들이 금연에 실패한다. 그 이유는 담배 속에 들어있는 강한 중독성물질인 니코틴 때문이다. 큰 마음먹고 금연을 시작하지만 대부분 하루를 넘기기 어렵다. 니코틴 금단증상으로 인하여 담배를 끊기 어렵다. 금단증상으로는 불면증, 피로감, 긴장, 신경과민, 두통, 기침, 가래, 정신집중 장애 등 개인마다 다른 여러 증상이 있다.금단 증상은 금연후 사흘 사이에 최대로 겪게 되고 2주동안 서서히 감소한다. 그러나 2주후 수년까지도 스트레스를 받는 상황이 되면 담배를 피우고 싶은 욕구를 느낄 수 있다. 신체적 금단증상은 길어야 3주 정도면 대개 사라지게 되므로 첫 1-3주간만 잘 참고 넘겨도 금연 성공이 가깝다.금연을 시작한 후 두통이나 현기증을 느낄 수 있다. 이것은 금연 전보다 폐에 흡수되는 산소 양이 많아져서 그렇다. 이럴 때는 잠시 눈을 붙이고 편히 휴식을 취한다. 또한 갑자기 가래와 기침이 심해지는 것은 담배연기로 오랫동안 손상된 기관지 점막이 섬모운동을 통해 유해 물질을 체외로 배출하기 위한 것으로 회복의 과정인 것이다. 불면증이 생기기도 하지만 기관지, 호흡장애 등으로 숙면을 취하지 못하였을 뿐 기 상시간이 앞당겨졌다고 걱정할 필요는 없다.금단증상을 줄이는 길 중의 한가지는 음식을 채식으로 바꾸는 것이다. 성식품인 육류 식품을 섭취하면 금단증상이 심하지만 알칼리식 품인 채식을 하게 되면 금단증상이 줄어든다. 금단증상이 심한 사람은 하루 이틀 동안은 과일식만 하여도 크게 도움이 된다. 또한 물을 많이 마시는 것 역시 도움이 된다.1. 금단증상① 현기증- 부족했던 산소를 받아들이는 과정 (2-3일간)② 두통- 혈압이 정상적으로 돌아오는 현상 (3일간)- 가려움 근육통 땀흘림 오한 : 수축된 혈관 등 순환기계통이 원래대로 돌아오고 있는 증상 (약 2주간)③ 기침- 타르나 불순물이 제거되는 현상 (뱉어 내는 것이 좋음)- 소화불량, 경련, 메스꺼움,설사- 소화가계통의 적응기간 (4일 이후면 정상에는 약 4,000여종이나 되는 많은 독성 화학물질이 들어있는 것으로 추정되고 있다. 담배는 불에 탈때 그 중심온도가 섭씨 900도에 이르게 되는데 이러한 고온에서 유기물질이 열분해, 열합성, 증류, 승화, 수소화, 산화, 탈수화 등의 과정을 거쳐 여러 종류의 화학물질이 생성된다.1. Nicotine담배의 습관성 중독을 일으키는 마약성 물질로 담배 한 개피에는 대략 1mg정도 함유되어 사람의 경우 40mg이 치사량이다.니코틴은 15세기 스페인 주재 불란서 대사 짠 니코(Jean Nicot)의 이름에서 명명된 것으로 특유하고 복합적인 약리작용을 갖고 있는 화학물질이다. 아편과 거의 같은 수준의 습관성 중독을 일으키기 때문에 약학적으로는 마약으로 분류되고 있는 물질로 담배를 일단 피우기 시작하면 매 30~40분에 한 대씩 피워야만 하는 이유가 바로 담배 속에 있는 니코틴 때문이다.적은 양의 니코틴은 신경계에 작용하여 교감 및 부교감신경을 흥분시켜 쾌감을 얻게 하고, 많은 양의 니코틴은 신경을 마비시켜 환각상태에까지 이르게 한다. 또한 각성효과가 있어 글을 쓰거나 작업을 할 때 일시적으로 창의력을 향상시키기도 하며 흥분되었을 때 일시적으로 진정시키는 효과도 있다.니코틴은 말초혈관을 수축하며 맥박을 빠르게, 하고 혈압을 높이며 콜레스테롤을 증가시켜 동맥경화증을 악화시킨다. 따라서 담배를 피우는 사람에게서 심장병, 버거스씨병 그리고 동상이 잘 생기는 이유도 바로 여기에 있다. 그 외에도 니코틴은 소화기계에 작용하여 궤양을 일으키고 내분비계 및 호흡기에도 나쁜 영향을 끼친다.니코틴이 담배연기로 흡입되어 뇌에 약리작용을 일으키는데 소요되는 시간은 불과 4~5초이며, 흡입된 니코틴이 몸밖으로 완전히 배출되는데는 약 3일이 걸린다. 담배 한 개피에는 1mg 이하의 니코틴이 함유되어 있는데 니코틴은 40mg이면 치사량이 된다.2. Tar담배연기를 입에 넣었다가 내뿜을 때 생성되는 미립자가 농축된 물질로서, 흑갈색이며 식으면 액체가 된다. 발암물질로 알려져 있다. 타르는 일반적으담배 한 개피를 피울 때 흡입되는 타르의 양은 대개 10mg 이내로 한 사람이 하루에 한갑씩 담배를 피울 때 1년간 모이는 타르의 양은 보통 유리컵 하나에 꽉 찰 정도로 많다.3. Co혈액의 산소운반 능력을 떨어뜨려 만성 저산소증 현상을 일으킴으로써 신진대사에 장애를 주고 조기 노화현상을 일으킨다.일산화탄소(CO)는 무연탄 냄새로 이미 우리에게 잘 알려진 물질이다. 담배를 피우는 것은 마치 적은 양의 무연탄 냄새를 지속적으로 맡고 있는 것과 같으며, 일산화탄소는 혈액의 산소운반 능력을 떨어뜨려 만성 저산소증 현상을 일으켜 신진대사에 장애를 주고 조기 노화현상을 일으킨다.담배를 많이 피우거나 담배연기가 가득한 방에 오래 있으면 머리가 아프고 정신이 멍해지는 것은 바로 일산화탄소 때문이다. 일산화탄소는 낮은 농도에서는 증상이 없으나 농도가 높아지면 기억력 상실, 호흡곤란, 구토 등을 나타내고 60% 이상 되면 사망하게 된다. 1일 한 갑～한 갑 반의 담배를 피울 경우 혈액 내 CO함량이 2～5%가 되며 두 갑을 피울 경우 5～10%, 세 갑 이상일 경우 10～20%가 된다.혈액 내 CO 함량 증상0 ～ 2% 무증상2 ～ 5% 무증상, 가벼운 지각 감소5 ～ 10% 심한 운동 시 호흡곤란10 ～ 20% 두통, 가벼운 운동 시 호흡곤란20 ～ 30% 신경질, 기억력 상실, 안절부절30 ～ 40% 정신몽롱, 혼미, 쇠약감, 구토40 ～ 50% 운동실조, 기절50 ～ 60% 혼수 및 발작60% 이상 사망? 금연을 위한 전략1. 자녀와 대화하기* 자녀의 행동을 규제할 필요가 있을때는 '바램'의 형식으로 보다는 단호하게 직접적으로 대화하십시오.- 엄마는 네가 담배를 끊었으면 좋겠다 (X)- 네 건강을 위해서 담배를 끊자. 엄마, 아빠가 도와줄게 (O)＊ 자녀의 입장을 고려하고 이해한다는 표현과 함께 부모가 원하는 행동을 구체적으로 표현하십시오.- 무조껀 끊어! 알았어? (X)- 학교에서 친구들과 어울리다 보면 담배유혹을 뿌리치기가 힘들겠지만 엄마, 아빠는 네가 담배를 끊어야다.2. 본 보이기자녀의 연령이 높아질수록 자녀에게 올바른 행동을 가르칠 때, 단순히 명령하는 것으로 가르칠 수 없습니다. 부모들의 솔선수범적 행동으로 시범을 보이거나 부모/자녀의 친밀한 관계를 통해 부모의 가르침이 자연스럽게 전달되어야 합니다. 자녀의 형편을 고려하지 않고 자녀에게 일방적으로 명령하지 마십시오, 그러한 명령은 반발심을 낳지만 솔선수범은 느낌으로 와 닿습니다.＊三綱(삼강)은 이렇다. 임금은 신하의 본이 되어야 하며, 어버이는 자식의 본이되 어야 하며, 남펀은아내의 본이 되어야 한다는 것이다.(명심보감)＊ 부모가 온 효자가 되어야 자식이 반효자(한국속담)보상하기 자녀의 바른 습관과 행동을 숙달시키고 이를 굳혀 나가기 위해 긍정적인 행동에 대해 적절한상과 격려, 인정, 칭찬을 해주는 것입니다.보상의 종류: 물질적 보상:돈, 음식, 옷, 물건사회적 보상: 칭찬, 인정기회의 보상: 야구장에 놀러 나갈 수 있는 기회, TV를 볼 수 있는 기회, 일요일 늦잠잘 수 있는 기회자녀의 약점을 들추어 내는것보다는 장점을 찿아내 칭찬하는 것이 더 빠른 변화를 가져온다.보상하는 방법: 자녀의 구체적인 행동에 대해 보상(칭찬)합니다.자녀의 관심에 근거하여 보상의 종류를 선택합니다.보상은 바람직한 행동후 바로 합니다 .일관성있게 보상을 줍니다.체벌 매를 드는 것은 바람직하지 않습니다.매를 드는 것은 자녀로 하여금 복수심이나 적개심을 일으킵니다.체벌을 준다는 것은 그 행동의 책임을 부모가 진다는 의미가 됩니다.체벌은 저항과 반항을 일으킵니다.자녀의 행동에 대해 화가 났을때는 마음이 안정된 후 자녀와 대화합니다.3. 새 습관 들이기를 위한 전략금연 일을 정하고 주위사람들에게 알리기흡연관련 기구 버리기지지체제 확립하도록 도와주기(buddy system)과식, 과로, 음주, 카페인함유식품, 자극성 있는 음식 피하기자기주장능력 기르기옛습관이 일어나게 하는 장소와 상황 등을 피하기옛습관의 첫단계를 따르거나 생각 멀리하기옛습관을 새로운 습관으로 대치하기.새로운 습관에 대해 확고하. 폐기능이 30% 증가한다.⑦ 금연 9개월 :기침, 피로, 호흡부족증이 모두 감소한다. 폐의 섬모세포가 다시 자라고,폐의 자체정화기능이 다시 정상화되고, 감염이 준다. 신체의 전반적인 체력이 증가한다.⑧ 금연 1년 :심장마비 위험이 흡연자의 절반으로 줄어든다.⑨ 금연 5년 :심장마비 위험이 비흡연자과 거의 같아진다. 폐암으로 죽는 확률이 흡연자의 절반으로줄어든다.⑩ 금연 10년 :폐암으로 죽는 확률이 10%이하로 감소한다. 구강암, 후두암, 식도암, 방광암, 신장암,체장암 위험이 감소한다.? 건강증진법1. 금연사업의 필요성○ 우리나라 성인 남성 흡연율(67.8%, '99)과 남자 청소년 흡연율(32.6%, '99)은세계 최고 수준이며, 최근 청소년 및 여성의 흡연은 급증하여 흡연인구가다양화·연소화되고 있음.○ 흡연은 폐암, 후두암, 구강암 등 암 발생의 원인으로 밝혀졌으며 심장병,고혈압 등 질병을 일으키기도 하고 임신중의 흡연은 자연 유산, 사산,조산 등의 원인이기도 함.○ 금연 등 건강생활실천을 통해 건강수명 손실기간을 줄이고 국민의료비 등 절감 필요- 우리나라 국민의 건강수명은 세계 51위인 65세('99)로 일본의 74.5세에비해 9.5년이 작으며, OECD 국가 평균(70.2세)에 비해 낮음(WHO, The World Health Report 2000).- 흡연으로 발생하는 질병 치료비 등 경제적 손실은 연간 6조원으로 추정○ 세계 기구에서 적극적인 담배 관련규제 운동 추진- WHO(세계보건기구)에서 담배규제 국제협약 체결을 추진- 세계은행은 청소년 흡연예방을 위하여 담배세를 소매가격의 80%까지 인상할 것을 권고2. 정부의 금연사업 추진 현황○ 흡연규제- 국민건강증진법에 의하여 일정시설에 대하여 금연구역 또는 흡연구역과금연구역을 설정하도록 하고 이를 지키지 않은 시설 소유자에 대하여100만원 이하의 과태료를 처분하며, 담배 광고는 제한적으로 허용하고담배 포장지 앞·뒷면 및 담배광고에 흡연 경고문구 표기함.- 청소년보호법에 의하여 청소년에 대한 담배 .

자연과학| 2005.06.22| 7페이지| 1,000원| 조회(1,116)

금연, 니코틴, 타르, 금단현상

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FeRAM◆ FeRAM 이란?- Ferroelectric Random Access Memory의 약자로서, 기존의 DRAM과 거의 똑같은구조와 동작원리를 가진 기억소자이다. DRAM과 다른 점은 강유전체 (Ferroelectrics) 라는 재료를 캐퍼시터 재료로 사용하여 전원이 없이도 Data를 유지할 수 있는 비휘발성 메모리라는 점이다. 현재는 비접촉 IC 카드, MP3 플레이어용 메모리 등의 제한된분야에 응용되고 있다. 그러나 본질적으로 DRAM수준의 고속성을 가지면서도 Hard disk와 같은 비휘발성을 겸비하고 있어, 향후 모든 기억소자에 응용될 수 있는 ‘이상적 인 기억소자(Universal Memory)’에 가장 근접한 메모리라 할 수 있다.DRAM 및 static RAM (SRAM)과 같은 메모리소자는 대개 휘발성메모리 형태로 사용되 고 있으며 이들 메모리소자의 기억된 데이터는 전원이 끊어지면 소멸된다. 이와 반대로, 데이터 기록이 된 후 전원이 끊어지더라도 정보가 사라지지 않는 메모리소자가 있으며 이를 비휘발성 메모리라고 부른다.◆ FeRAM의 원리와 재료강유전체의 정의는 "자발분극을 가지고 있으며, 외부 전계에 의하여 분극반전을 일으킬 수 있는 물질" 이다. 그림에서 보는 바와 같이 perovskite구조는 8군데의 모서리에 각각 1/8씩 1개의 음이온(A), 면심에 한 개의 다른 음이온(B), 그리고 6군데의 체심에 3개의 양이온(O3)을 지니고 있다. 이 물질은 큐리온도(TC) 이상에서 Cubic구조, TC 이하에서 Tetragonal 또는 Rhombohedral 구조를 갖는다. 이 때 TC 이하의 온도에서 가운데 위치한 이온(Ti 또는 Zr)이 결정의 중심에 위치하지 않고 "위(+Pr)" 혹은 "아래(-Pr)"쪽에 위치 하여 분극(Polarization)을 가지게 된다(이와 같은 분극을 자발 분극(Spontaneous Polarization) 이라고 한다) 즉 양이온의 중심과 음이온의 중심이 일치하지 않기 때문에 자발분극이 일어나는 것이다. 또한 B위치의 음이온이 외부전계의 방향에 따라 두 가지의 안정한 상태(Up & Down)를 가지게 되고 전계를 제거하였을 때에도 분극을 유지하는 비휘 발성 특성을 지니고 있어 FeRAM의 기억소자로 사용할 수 있는 것이다.FeRAM에 쓰이는 강유전재료로는 layered perovskite 혹은 Pb-based perovskite materials(ex. Pb(Zr,Ti)O3)등을 들 수 있다. 전자는 기록/삭제의 반복에 따른 피로 (fatigue)가 없는 특성 때문에 많은 연구가 행하여졌으나, 공정온도가 700℃이상으로 집 적회로공정에 적용하기에는 너무 높은 단점이 있다. 후자는 높은 공정온도를 요하지않는 장점이 있으나, Pt 전극에 집적하였을 경우 피로문제가 발생하게 된다. 하지만,이는 RuO2, IrO2등의 산화물전극을 적용함으로써 극복할 수 있는 것으로 알려져 있다.◆ FeRAM의 종류- FRAM은 그 동작원리에 따라 크게 반전분극 전류형과 FET(Field Effect Transistor)형 두 가지로 나눌 수가 있다. 반전분극 전류형은 현재 상품화되어 있는 반면 FET형은 이론 적, 실험적으로는 그 동작원리가 확인되어 있으나 제조상의 기술적 애로사항 때문에아직 제품화는 되지 못하고 있다. 그러나, 소자의 구조가 간단하고, 내구성 면에서 뛰어 난 장점을 지니고 있어 궁극적으로는 모든 FRAM은 FET형으로 통합될 것이라는 의견이지배적이다.(1) 반전분극 전류형(Capacitor형)반전분극 전류형이란 그림 3 과 같이 기존의 DRAM과 거의 똑같은 소자구조를 가지면서 캐퍼시터 재료를 상유전체에서 강유전체로 대체한 것이다.그림에는 캐퍼시터형 FRAM의 동작원리를 나타내었다. "0" ,"1" 의 정보를 기록하기 위하 여 각각 +. - 의 pulse를 캐퍼시터에 인가하면, 캐퍼시터는 각각 +Pr(0) 과 -Pr(1)의 상 태를 갖게 된다. 정보를 읽을 때는 항상 +Pulse를 인가한다. 만약에 캐퍼시터가 "0"의 정보를 갖고 있었다면, 그림과 같이 pulse가 가해졌을 경우 발생하는 분극량의 차이는 작다. 반면에 "1"의 정보를 갖고 있었다면, 분극반전이 생겨, 그때 발생하는 분극량의 차이는 매우 크다. 따라서 이와 같은 분극량의 차이를 Sense amplifier가 검출하여 정보 가 "0" 이었는지 혹은 "1"이었는지를 구분해낸다. 여기서 주의해야 할 것은 정보가 "1" 인 경우 정보를 읽은 후에 원래의 정보가 "0"으로 바뀌게 된다. 즉 원래의 정보가 파괴 된다(Destructive Read). 따라서 정보가 "1"인 경우에는 정보를 읽은 후 곧바로 반대pulse를 인가하여, 원래의 정보를 재기입하여야 한다.그림. 반전 분극 전류형 FRAM의소자 및 회로구조그림. 반전 분극 전류형 FRAM의 동작원리(2) FET(Field Effect Transistor)형0FET형 FRAM은 기존의 MOS FET에서 Gate oxide를 SiO2 대신에 Ferroelectric Material로 대체한 것이다. 그림 5 와 같이 Ferroelectric gate oxide 의 분극 방향에 따라서 Source, Drain 간에 conductance의 차이가 생겨서 이 차이로부터 정보가 "0" 혹은 "1" 이었는지를 판단해 내는 것이다. 이와 같은 FET형은 캐퍼시터형과는 달리 정보를 읽어낼 때 정보가 파괴되지 않는 (Non-destructive) 즉, 분극반전이 일어나지 않기 때문에 분극 반전의 반복에 따른 강유전체막의 피로현상을 염려하지 않아도 되는 고내구성의 소자를 실현시킬 수 있으며, 별도의 캐퍼시터를 필요로 하지 않기 때문에 소자의 집적도를 높이 는데 유리하다.그러나 현재 실용화되어 있는 강유전체는 PZT, SBT 로서 산화물이기 때문에 그림 5 와 같이 Si Wafer 위에 직접 박막을 형성할때 Si 표면이 산화되어 산화막이 형성되거나, PZT의 경우에는 Pb 가 Si 내부에 확산되어 소자의 특성에 악영향을 미치게 된다. 따라서 그림 5 와 같은 구조는 현재 실용화되지는 못하였고, 그림 6 과 같이 Flash Memory에 응 용되고 있는 Floating gate구조를 이용한 MFMIS(Metal Ferroelectric Metal Insulator Silicon) 구조가 제안되어 현재로서는 가장 실용화에 근접한 구조라고 할 수 있다.그림 5 FET형 FRAM의 구조(MFS type)그림 6 FET형 FRAM의 구조(MFMIS type)◆ FeRAM의 장점- 1) 3-5V의 저전압에서 동작한다.2) 빠른 저장속도(=100nsec)3) 직접적인 겹쳐쓰기가 가능하다는 것이다.◆ FeRAM의 전망- 메모리 소자에는 electrically programmable read only memory (EPROM), electrically erasable PROM (EEPROM) 그리고 플래시메모리가 있다. 이 세가지 비휘발성 메모리에 있 어서, 플래시메모리가 EEPROM에 비해 더 빠른 속도로 작동하고 더 작은 셀크기를 가지므 로 시장의 큰 부분을 차지하고 있다. 또한, FLASH 메모가 지속적으로 증가하고 있으므로 FeRAM의 가장 유력한 경쟁상대이다. 그러나, 강유전메모리는 플래시메모리에 비해 더 적 은 전력소비와 훨씬 더 빠른 속도로 작동할 수 있으며, 더욱이 강유전메모리는 실제적인 시스템 메모리 해법을 제공하여 주는 여러 특징을 가지고 있어서 "이상적인 메모리"라고 불린다. 사실상, FeRAM에서 쓰기속도는 읽기속도와 거의 비슷하며 전형적으로 100nsec 이하의 시간이 필요하다. 반면, 플래시메모리는 쓰기에서 10msec 정도의 시간이 필요하 다. 또한, FeRAM의 데이터 전송속도는 60Mb/sec 이상이며, 이 수치는 30Mb/sec의 FLASH 메모리의 쓰기 속도에 비해 FeRAMdl 매우 고속으로 동작함을 나타낸다. FeRAM의 다른 하 나의 장점은 1012 사이클 이상의 큰 쓰기내구성(write endurance)이며 이 값은 플래시메 모리의 105 사이클에 비해 매우 큰 값이다. 즉 DRAM과 SRAM의 매우 빠른 데이터 입출력 속도, EEPROM의 정보의 불휘발성, 그리고 단일칩상에서의 매우 큰 데이터 입출력 내구성 등의 특징이 하나의 FeRAM에 포함되어 있다. 그리고, FeRAM은 완전히 수시기입방식 (random access)이며, 읽기/쓰기 전력소비가 적으며 그리고 읽기/쓰기 시간이 대칭적이 다. 피로현상이 없고 단순 DRAM 구조를 가진다면, FeRAM은 궁극적인 메모리로서 DRAM을 능가할 수 있을 것이다. 데이터가 휘발되지 않으므로 DRAM 소자에서 필요한 refresh 회 로가 필요하지 않게 되어 설계가 간단해질 수 있고 planar process가 가능하므로 저렴한 비용으로 고집적도 소자를 얻을 수 있는 등의 DRAM과 비교해 많은 장점을 지니기 때문이 다.

공학/기술| 2005.06.22| 5페이지| 1,000원| 조회(821)

FeRAM, Ferroelectric Random

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[플라즈마]플라즈마

◆ 플라즈마란?? 고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체상태로서 전하분리도 가 상당히 높으면서도 전체적으로는 음과 양의 전하수가 같아서 정성을 띠는 기체이다.원거리 작용을 하는 쿨롱힘이 전하사이에 작용하므로 근거리의 국부상태보다는 먼 곳의 상태의 영향을 받아서 전체가 함께 움직이는 집단행동을 하는 특성을 지니고 있다. 1982 년 미국의 l.랭뮤어가 전기방전시 생긴 이온화된 기체에 플라스마라는 개념을 쓴 것이 최초이다.? 원래 뜻은 틀에 넣어서 만든 것, 조립된 것 등이다. 집단행동의 특성이 말해주듯이 실제 로 플라즈마를 다루는 데는 외부에서 쉽게 조절된다고 하기보다는 플라즈마 자체가 멋대 로 행동하는 것이 보통이어서 원래 붙여진 이름이 잘못된 것이라는 견해도 있다. 고체? 액체?기체(물질의 세 상태)에 이어 플라즈마를 제4의 물질상태라 한다.온도를 차차 높여 가면 거의 모든 물체가 고체로부터 액체 그리고 기체 상태로 변화한 다. 수만 °C에서 기체는 전자와 원자핵으로 분리되어 플라즈마 상태가 된다. 일상생활에 서는 플라즈마가 흔하지 않으나 우주 전체를 보면 흔하다고 할 수 있다. 그것은 우주 전 체의 99%가 플라즈마 상태라고 추정되기 때문이다.그 예로 형광등 속의 전류를 흐르게 하는 전도용 기체, 로켓이나 번개칠 때 기체 속에 섞여 있는 이온화된 기체, 북극 지방의 오로라, 대기 속의 전리층 등이 있으며, 대기 밖 으로 나가면 지구 자기장 속에 이온들이 잡혀서 이루어진 밴앨런대, 태양으로부터 간헐 적으로 쏟아져 나오는 태양풍속에 플라즈마가 존재한다. 별 내부나 그를 둘러싸고 있는 주변기체, 별 사이의 공간을 메우고 있는 수소기체는 플라즈마 상태이다.? 플라즈마를 이루는 각 개체가 전기를 띠고 있어서 중성 기체와는 성격이 판이하게 다르 다. 전기전도도가 크고 금속 전도체와 같이 전류가 표면에만 국한되어 흐르며, 내부에는 거의 흐르지 않는다.밖에서 전기장과 자기장을 가하면 전하로서 힘을 직접 받아서 쉽게 영향을 받지만 전하 밀도가 커짐에 따라 개개의 운동과는 다른 집단운동을 한다. 핵융합에서 필요로 하는 자 기폐쇄란 전하가 자기력선을 따라하는 것을 이용한 것이다.자기력선을 적당히 변형시켜서 공간의 한 장소에 국한시켜 놓음으로써 플라즈마를 그 곳 에 가두어 두려는 것이다. 종래는 지구 주위와 천체의 플라스마와 관련되어 지구물리학 과 천제물리학에서 풀라즈마 연구가 시행되어 왔으나 근래에는 플라즈마의 전기적 성질 을 이용한 전자기유체역학적발전, 우주 장거리 여행용 로켓의 이온엔진 및 핵융합연구 등을 위해서 연구가 진행되고 있다.? 플라즈마 실용의 예로는 전자기유체역학적 발전기와 우주선의 이온 엔진을 들 수 있다. 높은 밀도의 플라즈마를 고정된 자기력선을 횡으로 자르도록 내뿜으면 자기력선과 작용 하여 양전하와 음전하를 띤 플라즈마의 입자가 갈라져서 두 전극 사이의 전위차를 만든 다. (그림1)? 이 전극을 연결하면 전류를 얻게 되는데 보통 발전소의 비효율적인 열순환 과정을 거치 지 않는 장점이 있다. 이 원리를 반대로 이용한 것이 이온엔진이다. 자기장 속의 플라즈 마에 전극으로부터 강한 전류를 자기력선에 수직으로 통과시키며 자기장과 전류 상호작 용으로 생긴 힘이 플라즈마를 우주선 밖으로 뿜어낸다. 이 반작용으로 우주선은 앞으로 나가는 힘을 얻는다. (그림2)◆ 제 4의 물질 플라즈마? 우주의 99%는 사실상 플라즈마 상태로 이루어져 있다고 알려져 있다. 끊임없이 활활 타 오르는 태양의 대기는 거의 플라즈마로 채워져 있다. 하지만 과학에 익숙하지 않은 일 반인들에게 플라즈마 현상은 흔하게 들리는 단어는 아니다. 그럼에도 불구하고 최근에 제4의 물질로 불리는 이 플라즈마 현상의 산업적인 쓰임새가 커지고 있어 주목되고 있 다. 이 플라즈마 현상은 전자와 원자핵이 원자를 구성하지 못하고 가스 상태로 떠도는 매우 특이한 물리적 특성을 가지고 있다. 일반적으로 물질중에서 가장 낮은 에너지 상태 는 고체이다. 이것이 열에너지를 받아서 점차로 액체가 되고 그 다음에는 기체로 전이를 일으킨다. 기체가 더 큰 에너지를 받으면 상전이와는 다른 이온화된 입자들이 된다.다시 말해 양과 음의 총 전하수가 거의 같아진다. 이렇게 되면 전기적으로 준중성을 띄는 플라즈마 상태가 된다.플라즈마 가열은 청정, 방향성, 제어 가능, 에너지 집중 그리고 오염 없이 국부 가열을 가능하게 하는 성질이 있다. 또 플라즈마 영역은 절대온도 2만K의 매우 높은 온도까지 도 달한다. 이에 따라 다양한 종류의 신물질 제조가 가능하다. 뿐만 아니라 직경 15∼ 300nm, 질량 대비 표면적 비가 200m2g∼1 이상인 구형 나노 파우더(Nano Powder)의 제조도 가능하다. 이러한 나노 파우더는 전자, 세라믹, 폭발추진제 및 촉매 분야에서 상업성 있는 수준까지 제조되고 있다.? 플라즈마(Plasma) 제조공법의 장점? 오염이 없다.? 고체 또는 절단면의 입자에서 구형 입자의 제조가 가능하다.? 예열이 불필요해 처리 시간이 빨라 수 분 이내에 가능하다.? 시동 및 안정상태의 도달이 신속하다.? 설비가 조밀하고 장치의 설치면적이 적다.? 하나의 장비로 다양한 제품의 생산이 가능하다.? 장비의 호환성으로 다른 생산 기반 시설과 서비스 공유를 할 수 있다.? 플라즈마 현상의 산업 적용 사례? 발파 기술대규모 토목공사에서 화약이 없었다면 매우 곤란했었을 것이다. 화약은 크고 강한 암벽을 매우 간단하게 파괴할 수 있어 지금도 건설현장에서 화약을 이용한 발파공법이 널리 사용되고 있다. 하지만 이 편리한 화약발파공법은 대규모의 발파작업이 가능하나소음 발생이나 진동이 크다는 문제점이 있다.또 이 화약발파공법의 문제점을 보안하는 무진동공법은 소음?진동 문제에 있어서는 우수 하나 시공성?경제성이미흡한 단점이 있다.그러나 국내의 플라즈마사가 플라즈마의 물리적 현상을 응용해 개발한 전력충격 파암기 술은 지연전력 충격파암기에 저장된 대전력 펄스파워를 암반 속에 삽입된 전력충격셀에 주입, 플라즈마를 생성해 이로 인한 충격파를 발생시켜 암반을 제거하는 기술이다.

공학/기술| 2005.06.22| 4페이지| 1,000원| 조회(665)

플라즈마, PDP, 제4의물질

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[마이크로파]마이크로파 유전체 평가B괜찮아요

● 마이크로파 유전체< 마이크로파란? >주파수 범위 : 300MHz에서 300GHz파장 : 10cm ~ 0.1mm< 마이크로파 유전체 >수동 전자 부품에 응용되는 유전체세라믹.◆ 요구 특성? 유전율임의의 물질에 외부 전기장을 가했을때 쌍극자의 유도 정도를 나타내는 척도,유전율이 커야 소형화가 가능하다.? 유전손실품질계수와 밀접한 관련이 있으며, 전자기파가 가해지는 경우 유전 손실이 일어나며, 이온 분극과 전자 분극이 전자기파와 반응할 때 생기는 위상 지연에 의한 것이다.? 공진주파수 온도계수온도에 따른 공진주파수의 안정성을 나타내는 척도이다.● 마이크로파 유전체의 응용 범위? 벌크용 : 유전체 공진기 - 기지국, 단말기 필터, 저손실 써포트 및 기판? 후막용 : 적층형 칩 부품 - 캐패시터, 안테나, 필터, 커플러, 듀플렉서? 박막용 : Tunable Dielectircs - 필터, Phase Shifter, Beam-steerable antenna,Tunable local oscillator◆ 유전체 공진기? 연구 목적 ? 연구 분야마이크로파 유전 특성의 최적 조성 개발 복합 페로브스카이트계 A(B'1/3B"2/3)유전율 (10~50). 품질계수(Qxf)>40000, A=Ba, Sr공진주파수 온도계수 ≒ 0 B'=Zn, Mg, NiB"=Ta, NbLa(Zr1/2Ti1/2)O3-SrTiO3, NbAlO3-CaTiO3? 기타 고용계(Zr, Sn)TiO4, Zn-Nb-Ti-O, Ba-Nb-O◆ 연구 방법? 결정 구조 해석FT-IR Spectrum for {Ba(1-x)Lax}{Mg0.33(1+x)Ta0.67(2-x)}O3ZnNb2O6-TiO2 Phase Transition? 미세구조 제어Al2O3 with additives? 응용분야Matching circuitsLow loss dielectricsPhase shifterTE mode resonatorfilter for terminalTEMmode resonatorfilter for terminal

공학/기술| 2005.06.22| 3페이지| 1,000원| 조회(664)

유전체, 마이크로파, 마이크로파 유전체

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