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spin fet

···························································································1······················································································21. 서 론····························································································32. Spintronics의 개요············································································52.1. Spintronics의 의미 및 등장 배경·······················································52.2. Spintronics 기술의 연구기관 및 기술수준 비교······································62.3. Spintronics의 기술 동향·································································62.4. Spintronics의 기술 발전·································································72.5. Spintronics 기술··········································································82.6. Spintronics 재료의 기본구조···························································102.7. Spintronics devices······································································113. Spin-FET·····························································12(그림 11) 금속으로 구성된 스핀 밸브 소자의 구조와 스핀밸브 효과···················13(그림 12) 이론적으로 제안된 스핀 전계효과 트랜지스터의 구조························13(그림 13) 스핀 전계 효과 트랜지스터의 동작원리·········································14(그림 14) 자성 금속/반도체의 계면에 절연층을 삽입한 스핀 주입 소자의 구조······15(그림 15) GMR 박막을 이용한 스핀 밸브 트랜지스터····································15(그림 16) 국소 자기장을 이용한 하이브리드 강자성체/반도체 비휘발성 소자의 구조····································································································161. 서 론1897년 톰슨(J.J. Thomson)에 의해 전자가 발견된 이후 1925년 울렌벡(G. Uhlenbeck)에 의해 전자의 스핀이 제창되었으며, 1936년 모트(Neville Mott)[1]에 의해 스핀에 의존하는 전자이동(spin-dependent electron transport)이 제안되었지만 현재까지 반도체 전자소자는 전자의 두 가지 특성, 즉 전하와 스핀 중에서 양자역학적 성질인 스핀을 고려하지 않고 전하만을 전기장으로 제어하여 오늘날의 발전을 이루어 왔다. 이와 같은 반도체 산업의 이면에는 일부 과학자들에 의하여 스핀에 의존 하는 전자이동에 관한 끊임없는 연구의 결과로 전자의 전하와 스핀의 자유도를 동시에 고려한 전자소자를 개발하려는 Spintronics가 21세기 들어 급속히 학계의 이목으로 끌고 있다.기존의 전자소자와 비교하여 스핀을 고려한 전자소자는 스핀의 고유 특성인 비휘발성(non-volatility) 뿐만 아니라 초난 20세기가 전자의 전하를 이용한 반도체 기술이 전자산업에 많은 발전을 가져왔다면, 21세기에는 전자의 스핀정보를 이용한 스핀트로닉스 기반의 IT산업이 실현될 가능성이 커지고 있다. 이미 이 기술은 금세기의 화두인 나노기술(NT: nanotechnology)의 한 축을 이루고 있으며, 나노 수준의 소형화에 따라 예전에는 볼 수 없었던 새로운 양자역학적 현상이 구현되어 나노 스핀트로닉스 분야로 기술의 발전이 지속적으로 이루어지고 있다. 특히 반도체, 광자기술 등과의 접목을 통해 다양하고 새로운 응용분야가 창출되고 있다. 21세기에 들어서면서, 대용량의 정보를 초고속으로 처리할 수 있는 기술의 필요성이 커짐에 따라 정보소자의 소형화, 고속화가 지속적으로 요구되고 있다. 또한, 무어의 법칙(Moore’s law)에 의하면 2010년경에는 반도체 소자의 크기가30nm 이하에 이르게 되며, 이는 곧 기존의 전하제어 기술이 양자역학적 한계에 다다름을 의미한다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 나노과학, 즉 양자역학을 기반으로 하는 신개념, 신기술의 연구 분야가 주목을 받는 현 시점에서 스핀트로닉스는 촉망 받는 중요한 연구 분야 중 하나이다. 스핀트로닉스 분야는 고용량 초소형 고상 메모리 또는 드라이브와 같은 전자기계식 정보저장장치의 기반기술로 현재뿐만 아니라 미래에도 큰 시장과 새로운 응용분야의 창출이 예견된다. 이러한 관점에서 스핀트로닉스는 21세기가 요구하는 정보기술을 구현하는데 필수적인 분야로 인식되고 있으며 나노기술 중에서 가장 먼저 사업화가 이뤄질 것으로 기대되는 분야이다.2.2. Spintronics 기술의 연구기관 및 기술수준 비교GMR(Giant MagnetroResistance)에대한 기초 및 응용연구는 국내에서 1990년 초부터 고려대에서 가장먼저 시작하였으며, 현재는 7～8개 대한, KIST, 기업에서는 유일한 삼성종합 기술원에서 차세대 고기록밀도 기술인 수직자기기록에 관련된 연구와 MRAM 응용을 위한 연구를 최근 시작하였다(Table 1). 무엇보re 크기가 0.35㎛인 CMOS 반도체 공정기술을 이용하여 1 Mbit 급 MRAM의 시제품을 소개.· 2001년 Motorola사는 Intermag에서 1 Mbit급 TMR MRAM을 발표. TMR 경우 소자저항이 알루미나 배리어 두께변화에 따라 지수 함수적으로 민감하게 변화하기 때문에 특성의 재현성을 얻기 어려움.2.5. Spintronics 기술1) Spin polarization(스핀분극) 현상▶ 통상의 금속 : 페르미 표면에서 spin-up 과 down의 전자수가 같기 때문에 스 핀분극현상이 없음.▶ 자성금속 : 페르미 표면에서 spin-up 과 down 전자수가 동일하지 않기 때문 에 매우 강한 교환력 때문에 스핀분극현상이 일어남.그림 5.2) Spintronics 기술의 종류스핀트로닉스 기술의 종류는 크게 3세대로 분류된다. 금속을 기반으로 한 소자로 스핀을 이용하여 전하의 이동을 제어하는 1세대 기술로서GMR 및 TMR 센서, MRAM, 스핀밸브 트랜지스터(spin-valve transistors) 등이 있으며 이미 일부 기술은 상용화 단계에 있다. 2세대는 반도체를 기반으로 스핀자체를 이용하여 정보를 저장하고 처리하는 기술로서 현재의 반도체 공정기술이이용 가능한 장점이 있으며 현재까지는 원천기술개발단계에 있다. 이 소자가 성장 가능한 산업으로 발전하기 위해서는, 강자성체 금속과 반도체를 경제적으로 결합할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 상온에서 강자성체의 반도체를 만들 수 있어야 하며, 반도체 내부에서 오랫동안 스핀극성을 보존할 수 있어야 한다. 그리고, 3세대는 개개의 전자의 양자스핀상태를 조작하는 기술이다.①금속 기반 소자: 스핀을 이용하여 전하의 이동을 제어하는 소자로서, 가장 초보단계의 spintronics 기술. ex) GMR, TMR sensors, MRAM, spin-valve transistors.그림 6.② 반도체 기반 소자: 스핀 자체를 사용하여 정보를 저장하고 처리하는 기술로서, 하이브리드형 소 자 및 자성반도체 기반소자. 현 스핀소자 (그림 11 참조)에서 스핀축적 및 스핀 세차(spin precession) 현상을 보다 명확하게 실험적으로 증명함으로써 주목을 받았다. 이와 같이 금속으로 구성된 스핀 트랜지스터는 스핀주입 현상은 확인되었지만 임피던스가 작아 메모리 소자로 사용하는 데는 한계를 가지고 있다.그림 11. 금속으로 구성된 스핀 밸브 소자의 구조와 스핀밸브 효과1990년, Gary Prinz가 반도체 위에 에피택셜 자성금속을 성장시키는 것이 가능하다는 것을 확인함으로써 하이브리드 자성금속/반도체 구조의 스핀 트랜지스터의 제조가 가능할 것으로 기대되어 왔다. 특히 Datta와 Das가 이차원 전자가스 (two-dimensional electron gas, 2DEG)에 자성금속의 박막으로부터 스핀주입을 하는 구조의 스핀분극 전계효과 트랜지스터(spin-polarized field effect transistor, spin FET)에 관한 이론적 아이디어를 제안하였다 (그림 12. 참조)그림 12. 이론적으로 제안된 스핀 전계효과 트랜지스터의 구조이와 같은 트랜지스터에서는 스핀을 주입하고 검출하는 전극으로 자성금속을 사용하는 것이 특징이다. 또한 좁은 밴드갭 반도체에서의 스핀-궤도 상호작용(spin-orbit interaction) 때문에 일어나는 스핀 세차 운동을 이용하여 전기장을 가함으로써 전류의 크기를 조절하는 것이 이 아이디어의 핵심(그림 13 참조)이다.그림 13. 스핀 전계 효과 트랜지스터의 동작원리.(게이트 전압에 의하여 H*가 변화되고 H*는 스핀의 세차운동을 제어)3.2. Spin-FET의 발달이와 같은 트랜지스터의 개념을 바탕으로 1999년, 영국 케임브리지 대학과 미국 해군연구소가 독립적으로 양자우물을 갖는 high electron mobility transistor(HEMT) 구조에서 이차원 전자가스층에 스핀 분극된 전자를 주입하여 외부 자기장에 따른 저항의 변화를 측정하여 스핀주입 현상을 관찰하였다. 하지만, 저항의 변화율이 1% 미만으로 미미하였을 뿐.

공학/기술| 2007.12.29| 20페이지| 3,000원| 조회(394)

반도체, fet, 전기전자, 물리전자, 스핀트로닉스

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[전자전기]멀티미디어 신호처리(매트랩) 평가B괜찮아요

● 목적Oscilloscope에서 보이는 신호를 sampling한 PCM data를 WAV file로 그리고 WAV file을 PCM data로 conversion하는 MATLAB program을 만들어본다.● 이론1.정의(1).Sound format•Mono : 보통 1 channel, single audio channel•Stereo : 보통 2 channel, Bit를 나누어 사용하는 stereo channel•Dual channel : 2개의 독립적인 channel•Joint stereo : Middle Slide방식으로, 좌우 각각의 channel의 음향을 합성한 후에, 좌우의 음을 비교해서 동일한 부분과 다른 부분을 추출한 뒤 동일한 부분을 1개의 data로 묶어버리고, 다른 부분은 그대로 남겨 놓는다. 이것에 의해 동일한 부분의 크기가 절반으로 줄어 음질의 감소 없이 용량의 효율화를 기할 수 있게 된다. Stereo channel간의 상관관계를 향상시킨 방식(2).Wav file formatMS사와 IBM사가 만든 sound file. 녹음기로 녹음하듯 analog audio를 녹음하여 digital화한 것이다. 8bit, 16bit의 분리와 초당 얼마만큼 세밀하게 digital화하는지에 따라 22KHZ, 44KHZ로 나뉘고, stereo와 mono, 압축도 가능하다. 음악 CD에서 WAV를 추출하는 CD-DA의 표준 규격은 16bit, 44.1KHz, 2채널이며, 이에 벗어날 경우 변환해야 한다.(3).PCM(Pulse Code Modulation)PAM(pulse amplitude modulation)은 analog data를 크기에 따라 높이가 다른 pulse열로 나열한 1차적인 pulse변조법이다. 이러한 multi-level신호를 computer file처럼 순전히 0과1만의 data열로 전송하기 위해서는 2진 신호로 변환할 필요가 생긴다. 그러한 변조 방법으로 가장 일반적으로 사용되는 것이 바로 PCM인데, computer와 관련된 an 잡음으로 평가되며, 채널 잡음과는 신호가 있을 때만 존재하는 잡음이다.이러한 PCM 시스템의 장점은 다음과 같다.- 잡음과 간섭에 강함- 전송 중 coding된 신호를 효과적으로 재생- SNR을 개선하기 위한 채널 대역폭의 증가를 효과적으로 바꿀 수 있다- 동일한 format으로 공통된 network에서 다른 digital data와 합칠 수 있다.- TDMA system에서 신호를 빼거나 삽입하기가 쉽다.- 특수한 변조법이나 암호화를 적용하기가 쉽다.(4).MP3 formatMPEG-1 Layer 3의 줄임말인 MP3는 고품질, 고효율 stereo 부호화를 위하여 MPEG(Moving[Motion] Picture Experts Group)에서 동영상 부호화와 병행하여 표준화된 압축 format으로 가장 애용되고 있는 digital format이다. MP3의 경우 최근 나오고 있는 다른 digital format과 달리 복제 방지에 대한 규제 장치가 특별히 없다. 압축 codec도 공개되어 있고, encoder와 decoder도 쉽게 구할 수 있기 때문에 audio압축의 표준으로 자리잡아 가고 있다.MP3의 압축에는 32band에 기초한 sub-band coding(대역 분할 부호화)과 MDCT(Modified Discrete Cosine Transform)을 사용하며, 청각 심리적(Psychoacoustic)특성을 이용하여 고효율의 압축을 실현하고 있다. 이 새로운 기술에 의해 MP3는 종래의 압축 부호화 방식에 비해 저용량에 뛰어난 음질을 실현하게 되었다.MP3를 사용하다 보면, 전송률, sampling rate, channel 등의 용어를 접하게 된다.먼저, 전송률(Bit Rate)이란 시간당 처리하는 data의 양을 말한다. 이 값이 크면 클수록 소리를 더욱 자세히 표현하기 때문에 정보량이 많아지게 된다. 따라서 data의 용량은 커지고 음질은 좋아진다. 마찬가지로 전송률이 작아지면 용량은 작아지지만 음질은 나빠진다. MP3의 장점인 저용량, 고음질을o channel 혹은 joint channel로 압축해야 한다. 현재 MP3는 대부분의 음악 재생 프로그램에서 지원하고 있다.2.이론(1).MATLAB functionDigital Circuit에서 bit연산을 하는 function입력 가능한 숫자의 범위는 0~BITMAX(9.0072e+015)이다.① BITAND()>> help bitandBITAND Bit-wise AND.C = BITAND(A,B) returns the bit-wise AND of the two argumentsA and B. Both A and B must contain non-negative integers between 0and BITMAX.See also BITOR, BITXOR, BITCMP, BITSHIFT, BITSET, BITGET, BITMAX.>> C = bitand(1,1)C =1C = BITAND(A,B)에서 살펴보면, A,B를 이진수로 변환하여 AND연산을 하는 것을 확인할 수 있다.② BITOR()>> help bitorBITOR Bit-wise OR.C = BITOR(A,B) returns the bit-wise OR of the two arguments A and B.Both A and B must contain non-negative integers between 0 and BITMAX.See also BITAND, BITXOR, BITSHIFT, BITCMP, BITSET, BITGET, BITMAX.>> C = bitor(1,2)C =3C = BITOR(A,B)에서 살펴보면, A,B를 이진수로 변환하여 OR연산을 한 후에, 다시 십진수로 변환하여 값을 나타내주는 것을 확인할 수 있다.③ BITXOR()>> help bitxorBITXOR Bit-wise XOR.C = BITXOR(A,B) returns the bit-wise exclusive OR of the two argumentsA and B. Both A and B must contain non-ee also BITAND, BITOR, BITXOR, BITCMP, BITSET, BITGET, BITMAX.>> C = bitshift(1,1)C =2>> C = bitshift(1,3,4)C =8>> C = bitshift(1,3,2)C =0C = BITSHIFT(A,K,N)에서 살펴보면, N-bit안에서 A를 이진수로 변환하여, 변환된 이진수를 K만큼 shift연산을 한 후에, 다시 십진수로 변환하여 값을 나타내주는 것을 확인할 수 있다. N을 입력하지 않을 경우의 기본값은 53이다.⑤ BITGET()>> help bitgetBITGET Get bit.C = BITGET(A,BIT) returns the value of the bit at position BIT inA. A must contain non-negative integers and BIT must be a numberbetween 1 and the number of bits in a floating point integer (52for IEEE machines).See also BITSET, BITAND, BITOR, BITXOR, BITCMP, BITSHIFT, BITMAX.>> C = bitget(7,1)C =1>> C = bitget(7,2)C =1>> C = bitget(7,3)C =1>> C = bitget(7,4)C =0>> C = bitget(7,53)??? Error using ==> bitgetBIT must be between 1 and 52.>> C = bitget(7,52)C =0C = BITGET(A,BIT)에서 살펴보면, A를 2진수로 변환하였을 경우, 52bit 내에서 BIT에 해당하는 자리의 값(0 or 1)을 나타내주는 것을 확인할 수 있다.(1)MATLAB programming 1Function generator의 신호를 Oscilloscope로 sampling한 Discrete-time signal를 16 bit integer로 만들어 주는 programfo의의 파형을 만들고 이것을Oscilloscope를 통하여 모양을 확인하고 sampling하여 PCM data를 computer에 저장한다.(단, 16 bit integer로 저장하고 PCM data의 wav file로 만드는 program이 잘 돌 수 있도록 너무 크지 않게 한다.)※주의할 점: Oscilloscope에서 sampling해서 computer에서 읽는 경우에 16bit signed integer 44100Hz가 되는지 확인한다. 특히, 16bit signed integer가 안 되는 경우에, computer에서 읽은 data를 16 bit signed integer로 quantization하는 program을 작성한다.2).MATLAB program을 실행하여 두 가지 PCM data를 각각 left, right 신호라고 생각하고, PCM data를 Wav file format으로 바꾸어 주는 program을 MATLAB환경에서 실행한다.3).여러 가지 주파수와 파형을 가지는 신호들을 Function Generator를 통하여 만들어 보고 이 파형들을 MATLAB에서 wav로 변경한 후에 들어본다.실험결과1).example (사람의 음성)MatlapM-file(WAV에서PCM으로)M-file(PCM에서 WAV로)Gold Wave 측정결과WAVPCM데이터(txt)2).주파수와 파형을 가진 신호m-filePCM to WAVGold Wav 측정결과WAVPCM데이터(txt)토론Example에서 음성즉(WAV)로 녹음하여 그것을 ASCII txt(PCM)으로 만들고 또 PCM을 WAV로 만들어서 Gold Wav로 들어본결과 우리의 청각상으로 WAV파일과 PCM파일의 차이를 거의 알 수 없었다.하지만 Function Generator를 이용하여 그 sin파형을 ASCII txt로 만들어서 그파형을 WAV로 만들고 또한 그 ASCII txt 파일을 들어본 결과 음성보다는 차이가 많이 남을 알 수 있었다.그리고 처음에 파형을 숫자 데이터화 할 때 Samplin.

공학/기술| 2006.08.09| 12페이지| 1,500원| 조회(1,309)

멀티미디어, 매트랩, 전자전기, 신호처리, 공대생

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[전자전기]과도응답특성 예비보고

-과도응답 특성◎ 요 약이번 실험은 지난번 실험의 연장선상이라 할 수 있다. 저항과 커패시터, 인턱더로 RLC 회로를 구성하고 변화를 확인하는 실험이다. 저항과 입력신호등에 변화를 주어 값들이 구체적으로 어떻게 바뀌는 지 알아보는 실험이다.◎ 목 차1) 실험계획서의 예비 실험 하기2) 실험 내용 확인3) 참고 문헌◎ 예비 실험1) RLC로 구성된 직렬공진회로를 기술하는 미분방정식을 세우고, 특성방정식을 기술하라.위의 인 homogeneous solution을 구하기 위해서 로 가정하면, 미분방정식은 로 나타낼 수 있다. 이때, 공통 인수를 없애주면 만 남고, 이것이 바로 특성방정식이다.2 ) Delay time, Rising Time, Settling time, Peak Time의 정의를 써라.3) overdamped case, underdamped case, critically damped case을 분류하라.특성방정식 :특성 방정식의 판별식을 사용하여서 판단할 수 있다.위의 방정식의 예를 들면 다음과 같다.D= 라 하면,D > 0 인 경우 : OverdampedD = 0 인 경우 : Critically dampedD < 0 인 경우 : UnderdampedOverdamped case: 감쇠가 커서 진동이 일어나지 않고 바로 정상상태로 도달한다.예를 들어 고무줄에 추를 달고 그것을 비커 속에 담겨있는 물 속에서 고무줄을 당긴 후 놓았다고 생각하면 된다.Underdamped case: 감쇠가 작아서 여러 번의 진동이 일어나는데, 그 진동의 진폭이 점점 작아지면서 결국은 정상상태로 도달한다. 예를 들어 고무줄에 추를 달고 그것을 아무것도 없는 비커 속에서 고무줄을 당겼다 놓았다고 생각하면 된다.Critically damped case: Overdamped case와 비슷한 성질을 가지나 정상상태에 빨리 도달한다.4) R=500Ω, L=3mH, C=6.8nF으로 구성된 RLC직렬 공진 회로에 대해 사각파 (peak voltage 1V, duty cycle=50%)가 입력으로 인가할 때, 커패시터에 흐르는 전류와 전압에 대해, Matlab을 이용하여 구하고, SPICE simulation으로 확인하라.- V1= 1V, V2= 0V로 지정하고 주기가 1ms로 설정 0.5ms가 지날 때 마다 1과 0V를 반복하는 펄스파를 설정한다.- 전압 파형 –- 전류 파형 -5) 저항값이 4kΩ이 되는 경우에는 전류, 전압파형이 어떻게 되는지 PSPICE를 이용하여 확인하라.- 4K일 때 PSPICE 회로도 -- 전압 파형 -6) 위의 회로가 critically damped case가 되기 위한 R 값을 구하고, 실험에 사용될 수 있는 값을 정하라.7) 상기 RLC구성회로에서 커패시터 양단의 전압을 측정하는 실험 절차를 기록하라.- 직렬 회로이므로 커패시터는 입력단과 출력단 사이를 전압을 측정한다. 또 출력단의 전압이 0V이므로 입력단에서 커패시터에 걸리는 전압을 측정하면 캐퍼시터의 축전 전압을 알 수 있다.◎ 실험 내용4. 실험 내용 및 절차4.1 R=500Ω인경우 입력의 정현파를 CH1에 커패시터 양단의 전압을 CH2에 연결하여 전압을 관측하고 기록하라.4.2. 예비리포트에서 damped case로 정한 저항을 가변저항으로 바꾸고 각 damped case에 대한 커패시터 양단의 전압을 오실로스코프로 관측하라. (최대값, Delay time, Rising Time, Settling time, Peak Time, 등)4.3 (4.2)에서 가변저항의 값을 0으로 낮춘 다음, 입력신호를 정현파(-1~1V)로 바꾸고 주파수를 변화시켜라. 최대 전압이 걸리는 주파수를 찾아라.◎ 참고문헌* Basic Engineering Circuit Analysis 7e by J. David Irwin.

공학/기술| 2006.08.09| 9페이지| 1,500원| 조회(412)

회로이론, 공진, 전자전기, 미분방정식, 과도응답특성

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[배구수업]배구수업을 듣고

배구 수업을 듣고 느낀 점배구는 나에게 가깝고도 먼 운동이었다. 어릴 때부터 피구를 하면서 배구공에 익숙해졌지만 정작 정식으로 배구를 배워본 적은 없었다. 물론 고등학교 때 몇 시간 수업을 하긴 했지만 수박겉핥기식에 불과했기 때문에 오히려 더 제대로 배워보고 싶었는지도 모른다. 그래서 이번에 정식으로 배구라는 것을 직접 해보고 싶어서 수강하게 되었다. 첫 수업 때 선생님의 화려한 선수생활과 경력을 듣고 잘 선택했다고 생각했다. 교과서처럼 이론에만 능한 사람보다 직접 코트에서 뛰었기 때문에 초보자들의 어려움을 잘 이해하고 배려하실 것 같았기 때문이다. 역시 선수 생활과 지도자경력에서 묻어나오는 강의는 배구를 처음 접한 학생이라도 잘 따라 올수 있게 편안하면서도 여유가 있었다. 무엇보다도 정확한 동작을 배울 수 있어 좋았다.이번 수업을 듣기 전에 내 머릿속에 들어있던 배구는 그냥 리시브해서 스파이크를 날리는 TV에서만 보는 멋진 모습들이었다. 쉽게 생각했었다. 그러나 정작 내가 코트에 들어가서 하나하나 배우다 보니 배구가 엄청 어려운 운동이라는 것을 느꼈다. 몇 년간 서울시립대학교 유도동아리에서 수련했고 마라톤을 하고 있는 나는 근력과 체력에는 자신이 있었다. 그래서 배구도 잘 할 것이라고 생각했다. 그러나 배구는 체력과 근력도 중요하지만 더 중요한 것이 볼에 대한 집중력과 순발력, 그리고 동료들 간의 단합이었다. 서로가 협동의 끈으로 연결되어 움직이지 않는다면 아무리 개개인의 실력이 출중하다고 해도 상대팀을 제압하기가 쉽지 않을 것이다.배구를 정식으로 배우다보니 정확한 용어도 배우게 되었다. 패스와 토스의 차이점을 알 수 있었고 언더핸드패스, 오버핸드패스 등의 용어는 생소했지만 정확히 배운다는 느낌에서 좋았다. 또 선생님으로부터 정확한 자세를 배울 수 있어서 좋았다. 언더핸드토스와 오버핸드토스는 기존에 내가 알고 있던 자세와 상당히 달랐다. 언더핸드토스의 경우 손목근처에 공을 팔로 쳐올리는 것으로 알고 있었다. 그러나 정확한 자세는 팔로 치는 것이 아니라 팔은 쭉 편 상태에서 무릎을 굽혔다 펼 때의 탄력으로 공을 밀어 올리는 상하운동이라는 것을 알 수 있었다. 그리고 오버핸드토스는 손바닥 전체로 공을 쳐올리는 것이 아니라 이마위에서 손가락 세 개를 이용하여 무릎과 팔꿈치를 펼 때의 탄력으로 밀어 올리는 것임을 알 수 있었다. 개인적으로 오버핸드토스가 잘 되지 않아서 실제 경기에서 동료들에게 공격의 기회를 만들 때 실수를 많이 했다. 또 상대팀이 서브를 넣을 때와 우리팀이 서브를 넣을 때의 위치와 자세를 배울 수 있어서 경기하는 데 많은 도움이 되었다. 특히 언제든지 공을 받을 수 있게 무릎을 굽히고 공에서 눈을 고정시킨 자세는 경기에서 상당한 집중력을 발휘해서 많은 공을 받아낼 수 있었고 공이 네트를 오가는 즐거움을 알 수 있게 해주었다.어느 정도 시간이 흘러 그 동안 배운 기본자세를 바탕으로 실제 코트에 들어가 9인제 배구를 하게 되었다. 코트에 9명의 사람이 들어가니 코트가 꽉 찼다. 왠지 사람이 너무 많은 것이 아닌 가 싶었고 잘 할 수 있을 것이라 생각했다. 그러나 막상 플레이를 시작해보니 서로 공을 미루기 일쑤였고 서브 또 한 제대로 되지 않아 경기가 끊기는 경우가 많았다. 멋진 공격은커녕 리시브와 토스에서 실수를 연발하다보니 공이 오가는 재미도 느낄 수 없었다. 또한 서로 어색하고 서먹해서 파이팅도 없고 말도 없이 얼어있었다. 그렇게 우리의 9인제 배구는 시작되었다. 그러나 매주 경기를 하면서 우린 처음에 비해 한결 부드러워진 서로의 몸놀림을 느낄 수 있었고 친해져서 농담도 하면서 여유 있게 경기를 풀어나갈 수 있었다. 낯선 사람과 쉽게 친해질 수 있는 것이 같이 땀 흘려 운동하는 것이라는 것은 새삼 또 느꼈다. 경기를 하면서 파이팅 소리를 연발하면서 듀스까지 가는 접전도 많았다. 그만큼 우리는 시간이 지나면서 게임에 집중했고 열정이 타올랐다. 경기에서 멋진 수비와 공격도 좋지만 무엇보다도 중요하게 생각한 것이 서브였다. 어렵게 서브권을 따와도 서브 실수로 한순간에 다시 빼앗기는 경우가 허다했다. 같은 생각을 했던 것일까, 서브 실수를 연발하던 여학생들도 어느 새 서브를 잘 넣을 수 있게 되었고 멋진 수비를 해서 감탄사를 자아냈다. 특히 남학생 못지않은 실력을 보여줬던 몽골 유학생 비아리씨가 인상에 남는다. 파이팅이 넘쳤고 경기에 진지하게 임하던 모습이 떠오른다.

독후감/창작| 2005.12.03| 2페이지| 1,000원| 조회(463)

체육, 구기종목, 배구소감문, 배구수업, 배구레포트

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[DO,BOD] DO, BOD

? 용존산소 및 생화학적 산소요구량? 요약DO는 물속에 용해된 산소량이고 BOD는 물속의 오염물이 호기성 미생물에 의하여 분해되는 과정에서 소비되는 용존산소량을 말한다. DO는 BOD측정의 바탕이 된다. DO와 BOD가 가정하수와 산업폐수의 오염도를 측정하는 가장 중요한 요소인 만큼 둘 사이의 상관관계를 이해하는 것이 이번실험의 목적이다. 하·폐수가 많이 오염되면 하·폐수 중에는 다량의 유기물질이 함유되어 있으며, 박테리아는 이것을 분해, 안정화하기 위해 다량의 산소를 필요하게 된다. 따라서, BOD가 크게 나타나게 되는데 이런 BOD측정을 통해 하·페수가 얼마나 오염되었는지 측정하고자 한다1. 서론1.1 용존산소 (Dissolvd Oxygen)물 속에 용해된 산소량을 말하는 것으로 ㎎/L 단위로 표시하고 있다. 물에 용해되는 산소량은 온도 및 기압에 의해 좌우된다. 같은 농도의 용액일 경우 용질의 종류에 따라 기체의 용해도가 다르므로 바닷물과 경수는 순수한 물에 비하여 산소의 용해도가 매우 적다. 이 밖에 유기물질, 무기환원성물질 및 미생물의 호흡작용에 의해 용존산소가 소비된 반면 수중의 조류 광합성 작용에 의해 증가되어지므로 광합성작용을 하는 주간의 용존산소량이 야간보다 커지는 현상이 나타나게 된다. 용존산소량이 감소함에 따라 상대적으로 생물화학적 산소요구량이 증가하므로 DO와 BOD는 서로 상관하기 때문에 항상 측정한 후 검토하는 것이 바람직하다. 용존산소량은 물의 오염지표로 널리 사용되어지고 있으며 하수처리시에도 그 판단자료로 이용되고 있다. 수중의 염류의 농도가 증가할수록, 무기 화합성의 농도가 증가할수록 용존산소량의 농도는 감소한다. 물 속에 산소가 녹아 있을 때에는 호기성 미생물에 의해 그 양이 소모되어 수중 생물에게 무해한 최종 생성물이 형성되는 데 비하여, 용존산소가 없는 혐기성 상태일 때에는 SO42-, NO3-등과 같은 특정한 무기염 중의 결합산소를 미생물이 취하고 H2S, CH4, N2 등을 발생시키기 때문에 호기성 생물체가 죽게 되는 원시료를 가열하여 용존된 기체들이 빠져나오게 하고 이 기체들을 모아 분석법에 의하여 산소를 분석하였다. 이 방법에서는 많은 양의 시료가 필요하고 또 시간이 매우 많이 걸린다.-Winkler법현재는 Winkler 법 또는 아이오딘 적정법과 이것을 개량한 변법들이 표준부피법으로 사용되고 있다. 이 방법은 산소가 알칼리 조건에서 Mn2+를 더 높은 원자가 상태로 산화하고, 이 높은 원자가 상태의 망간이 산성조건에서 I-을 자유 I2로 산화하는 능력이 있는 사실에 바탕을 두고 있다. 그러므로 여기서 방출된 I2 의 양은 본래 존재하던 용존산소와 등가로 된다. 아이오딘을 표준 싸이오황산 나트륨으로 적정하여 측정하고 용존산소의 농도로 환산한다.-용존 산소 전극저수지와 한천의 용존산소 분포도를 작성하는데 특히 유용하다. 적극들을 여러 깊이로 높고, 표면에 위치한 마이크로미터에 연결하여 용존 산소 농도를 읽을 수 있다. 또한 생물학적 폐수처리 탱크에 설치하여 어느 위치에서나 용존 산소 농도를 모니터 할 수 있다. 용존산소 전극을 이용하면 BOD실험시 용존 산소 측정을 빠르게 마칠 수 있기 때문에 많은 양의 시료를 분석하여야 하는 경우에 매우 편리하다.1.3 생화학적 산소요구량 (Biochemical Oxygen Demand)생화학적 산소 요구량은 통상 BOD(Biological Oxygen Demand)라고 부른다. 물의 유기오염 지표의 한가지로서 어떤 물 속의 미생물이 산소가 존재하는 상태에서 유기물을 분해, 안정시키는데 요구되는 산소량이다. 즉, 어느 정도 오염되었는가를 나타내는 기준으로서 호기성(산소를 필요로 하는)박테리아가 일정 시간내 (보통 20℃에서 5일간)에 물 속의 유기물을 산화 분해시켜 정화하는데 소비되는 산소의 양을 ppm으로 나타낸 것이다.물이 오염되어 있으며 유기물이 많게 되고 따라서 유기물을 박테리아가 분해하는 데에 필요한 산소의 양도 증가한다. 생화학적 산소 요구량은 오염된 물 속에서 산소가 결핍될 가능성이 높음을 나타내는 지표가 된다는 것이다. 1ℓ 1ppm이라고 한다. 음료수는 2ppm이하가 적당하고, 농업 용수는 5ppm이 좋다. 5ppm이상이 되면 하천은 자기정화 능력을 잃으며, 10ppm을 넘을 때는 나쁜 냄새를 풍기며 시궁창 하천이 된다.유기물의 분해과정을 보면 초기에는 비교적 불안정한 유기물, 즉 탄소화합물류가 분해되고 다음에는 질소화합물의 산화가 일어난다. 탄소화합물의 산화분해가 완료하는 데 소비되는 산소량을 제 1단계 BOD라 하며, 질소화합물의 산화분해가 완료되는 산소량을 제 2단계 BOD라 한다. 제 1단계 BOD가 소요되는 시간은 20℃에서 약 7~10일이며, 제 2단계 BOD는 20℃에서 약 100일이 소요된다. 일반적으로 유기물의 생물학적 산화작용은 완만히 일어나며, 20℃에서 20일간에 95~99%, 5일간에는 대략 60~70%의 산화가 이루어진다.1.4 BOD 측정방법BOD는 용존산소를 측정하여 구한다. 따라서 결과의 정확도는 용존산소를 측정할 때의 정확도에 크게 영향을 받는다. BOD는 몇몇 시료의 경우 직접 측정할 수도 있으나, 일반적으로 희석법이 요구된다.-직접법5일 BOD가 7mg/L를 넘지 않은 시료에 대하여는 희석할 필요가 없으며, 그대로 폭기하여 시험초기의 용존 산소 수준이 포화농도에 가깝게 되도록 하면 된다. 보통의 분석법에서는 시료를 20℃가 되도록 조정하고, 확산 공기로 폭기하여 시료의 용존 기체 함량을 포화농도에 가깝게 증가시키거나 감소시킨다. 그 다음, 두개 이상의 BOD병에 이 시료를 채운다. 이때 최소한 하나는 즉시 용존산소의 양을 측정하고, 나머지들은 20℃에서 5일 배양한다. 5일이 지난 후, 배양된 시료 속에 남아 있는 용존산소의 양을 측정하고, 5일 값에서 0일의 값을 빼어 BOD를 계산한다. 이 방법은 시료를 변형시키지 않으므로, 자연환경에 가장 가까운 조건에서 결과가 얻어진다. 그러나 불행히도 대부분의 시료들은 이 시험에서 이용할 수 있는 용존 산소에 비하여 더 큰 BOD값을 가지고 있다.-희석법BOD의 희석 측정법은 유기물의 생화학적 분해속는 기본 개념을 바탕으로 하는 것이다. BOD 시험의 대상이 되는 폐기물의 종류는 미생물이 없는 산업폐수로부터 미생물이 풍부한 가정하수에 이르기까지 매우 다양하다. 산업폐수는 대부분 BOD가 대단히 높으며, 따라서 산소의 한정된 용해도에 따른 요건에 맞추기 위해서는 매우 높은 희석율을 적용해야 한다. 가정하수에슨 질소, 인과 같은 보조 영양원소들이 충분히 포함되어 있으나 대부분의 산업폐수는 이 원소들 중의 한 가지 또는 둘 모두가 결핍되어 있다. 이와 같은 제한요인들로 인하여 BOD 분석에 사용하는 희석수를 이용하여 분석대상 시료가 같지 못한 인자들을 보상해 주어야 한다. 이처럼 모든 우연성에 대비할수 있는 희석수를 사용하는 것이 안전하다.2. 실험재료 및 방법2.1 실험재료BOD병, 원수(교내 연못물), 희석수, 증류수, 피펫, 메스실린더, 메스플라스크, 알칼리성 요오드화 칼륨 ,티오황산나트륨, 황산, MnSO42.2 측정원리시료를 20℃에서 만5일간 저장하여 두었을 때 시료중의 호기성 미생물의 증식과 호흡작용에 의하여 소비되는 용존산소의 양으로부터 측정하는 방법이다. 시료중의 용존산소가 소비되는 양보다 적을 때에는 시료를 희석수로 적당히 희석하여 사용한다. 공장폐수나 혐기성 발효의 상태에 있는 시료는 호기성 산화에 필요한 미생물을 식종하여야 한다. 이와같이 측정된 값은 식종하지 않은 공시험액과 비교되며, 그 두가지 용액의 차를 구해서 희석배율 곱하여 BOD가 구해진다.2.3 실험방법① 시료를 BOD 병에 취한다.② MnO4 1mL와 알칼리성 요오드화칼륨 1mL 취한후 즉시 마개를 닫고 수회 섞는다.③ 2분이상 정치한다.④ 황산 2mL를 넣고 10초동안 천천히 흔든다.(위험함)⑤ 메스플라스크를 사용하여 정확히 20mL를 취하여 삼각플라스크에 넣는다.⑥ 0.025N 티오황산나트륨 용액으로 엷은 노란색이 될 때까지 적정한다.⑦ 전분용액 1~2mL를 넣는다.(보라색)⑧ 무색이 될 때까지 티오황산나트륨을 넣어 적정한다.⑨ 증류수와 희석수도 동일한 방법으로 적정한다.g을 물에 녹여 500mL 용량 플라스크에 넣고 표선까지 물을 가한다.② 전분용액가용성 전분 1g을 물 10mL에 넣어 혼합하고 열수 100mL 중에 넣고 1분간 끓이고 냉각하여 정치한다. 이 용액은 상층액을 사용하며, 사용할 때 조제한다.③ 알칼리성 요오드화칼륨 아지드화나트륨 용액수산화나트륨 250g, 요오드화칼륨 75g을 물에 녹여 500mL 용량플라스크에 넣고 표선까지 물을 가한다. 따로 아지드화나트륨 5g을 물 20mL에 녹여 앞에서 조제한 시료와 혼합하여 사용한다. 갈색병 또는 폴리에틸렌병에 넣어 암소에서 보관한다. 이 용액은 산성에서 요오드를 유리한다.④ 0.025N 티오황산나트륨 용액티오황산나트륨 6.5g 및 무수탄산나트륨 0,2g에 새로 끓여 식힌 물을 넣어 녹여 1L로 하고 이소아밀 알코올 약 10mL를 넣고 2일간 방치한후 다음과 같이 표정한다.요오드산칼륨을 120~140℃에서 약 2시간 건조한 다음 데시케이터에서 식혀 약 0.10g을 정밀히 달아 물에 녹여 전량을 200mL로 한다. 그 중 20mL 마개가 있어 300mL 삼각플라스크에 취한 후 요오드화칼륨 2g과 황산 (1+5) 5mL를 넣어 마개를 닫고 조용히 흔들어 암소에서 약 10분간 방치한다. 이용액에 물 100mL를 넣어 유리된 요오드를 조제된 티오황산나트륨 용액으로 적정하여 규정도 계수를 계산한다. 용액이 옅은 황색이면 전분지시약 용액 1mL를 가하여 생생한 요오드전분의 청색이 사라질 때까지 적정한다. 같은 방법으로 바탕시험을 하여 보정한다.2.5 계산방법DO시험방법(윙클러-아지드화나트륨 변법)① 시료를 가득 채운 300mL 용존산소 측정병(또는 BOD병)에 황산망간용액1ml와 알칼리성요오드화칼륨-아지드화나트륨용액1mL를 넣어 유리산소를 고정시킨다이때 기포가 남지 않게 조심하여 마개를 닥고 수회 병을 회전하면서 섞는다.② 시료가 해수이거나 알칼리성에서 산화되기 쉬운 유기물을 함유하는 폐수의 경우에는 2분간 병을 회전하여 섞는다. 2분이상 정치시키고 위의 맑은 액에 미세한 침전이 킨다.

공학/기술| 2005.06.25| 6페이지| 1,000원| 조회(384)

환경공학, 용존산소, 생화학적 산소요구량, 환경화학실험, 유기물 분해

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