BaSnO3, BaHfO3, LaIn1-xGaxO3를 이용한 결정성 페로브스카이트 이질구조에 대한 연구

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :자연과학대학 물리·천문학부(물리학전공),2019. 8. 차국린.BaSnO3는 산화물 반도체 분야에서 가지는 우수한 성질들로 인해 많은 연구가 진행되고 있다. BaSnO3의 입방 페로브스카이트 구조는 초전도성, 강유전성, 거대자기저항 등의 흥미로운 물성을 보이는 다른 페로브스카이트 산화물 물질과 결합을 용이하게 할 수 있다. BaSnO3의 다른 특징은 높은 이동도이다. La이 도핑된 BaSnO3 단결정의 경우 320 cm^2 V^-1 s^-1 의 이동도를 가지는 것으로 보고되었으며, 박막의 경우 어긋나기에 의한 산란이 이동도를 제한함에도 불구하고 150 cm^2 V^-1 s^-1의 이동도를 갖는 박막이 보고된 바 있다. 추가로 높은 산소 안정성은 BaSnO3의 소자 응용시 안정성을 보장해준다. 언급된 바와 같은 BaSnO3의 우수한 특징을 활용하여 La이 도핑된 BaSnO3 채널을 기반으로 비결정성 게이트 유전체를 이용한 장효과 트랜지스터가 보고된 바 있다. 이 학위 논문에서는 BaSnO3와 다른 페로브스카이트 산화물의 이질구조에 대해 연구하였다. La이 도핑된 BaSnO3 위에 BaHfO3와 LaInO3을 증착하여 장효과 트랜지스터의 유전체로 사용하였다. 엑스선 회절 측정을 통해 BaHfO3와 LaInO3 모두 켜쌓기 성장했음을 확인했다. BaHfO3와 LaInO3의 역격자 공간 사상은 BaSnO3 박막 위에서 BaHfO3와 LaInO3가 압축성 변형을 받고 있음을 보여줬다. BaHfO3/BaSnO3 트랜지스터와 LaInO3/BaSnO3 트랜지스터 모두 La이 조금 도핑된 BaSnO3 채널이 사용되었을 때 전형적인 엔형 장효과 트랜지스터의 모습을 보였다. 두 소자 모두 매우 좋은 소자 특성을 보여줬다. 장효과 이동도의 경우 BaHfO3/BaSnO3 트랜지스터가 52.7 cm^2 V^-1 s^-1로 측정되었고 LaInO3/BaSnO3 트랜지스터가 90 cm^2 V^-1 s^-1로 측정되었다. 전류의 on/off 비율은 두 소자에서 모두 10^7 이상으로 측정되었다. 문턱전압 이하 스윙은 BaHfO3/BaSnO3 트랜지스터와 LaInO3/BaSnO3 트랜지스터에 대해 각각 0.80 V dec^-1 와 0.65 V dec^-1로 측정되었다. Al2O3/SrTiO3, Al2O3/KTaO3, LaAlO3/SrTiO3 트랜지스터 등 다른 페로브스카이트 기반의 장효과 트랜지스터와 비교했을 때, BaHfO3/BaSnO3 트랜지스터와 LaInO3/BaSnO3 트랜지스터는 훨씬 좋은 장효과 이동도를 보유하고 있다. 장효과 트랜지스터에서 사용된 LaInO3/Ba1-xLaxSnO3 계면이 더 자세히 연구되었다. LaInO3/BaSnO3 트랜지스터의 제작 중 LaInO3를 증착했을 때 채널의 전기전도율이 대략 103배 증가하는 것이 관찰되었다. 이 전기전도율 증가현상의 원인을 파악하기 위해 일련의 실험을 수행하였다. 첫번째로 산소 빈자리나 LaInO3에서 BaSnO3로 La의 확산이 주는 영향을 조사하였다. LaGaO3와 La이 0.3 % 도핑된 BaSnO3의 계면은 계면 형성으로 인한 전기전도율의 증가를 보여주지 않았다. 이로 볼 때 산소 빈자리나 La의 확산은 전기전도율 증가의 원인으로 가능하지 않다고 판별하였다. 다음으로 무극성 페로브스카이트 산화물인 BaHfO3와 SrZrO3를 La이 도핑된 BaSnO3에 증착했을 때 변화를 관찰하였다. 무극성 페로브스카이트 산화물의 증착은 전기전도율을 유의미하게 변화시키지 않았고, 이로 볼 때 LaInO3가 가지고 있는 극성 성질이 전기전도율 증가와 관련이 있을 것으로 추정하였다. 전기전도율 증가의 특성을 더 자세히 이해하기 위해 LaInO3와 La이 도핑된 BaSnO3의 계면에서 전기전도율 변화를 BaSnO3의 La 농도, 박막이 증착되는 기판, LaInO3의 두께를 변화시키면서 측정하였다. 실험결과를 기반으로 실험결과를 적절히 설명할 수 있는 가설을 찾기 위해 일차원 푸아송-슈뢰딩거 방정식 시뮬레이션을 수행하였다. BaSnO3에 존재하는 전자 덫에 대한 적절한 모형, 계면 근처에 있는 LaInO3의 편극, 전하가림 효과의 반영을 시뮬레이션에 적용하면 실험결과와 부합되는 이차원 전하 밀도를 얻을 수 있었다. 덩어리 LaInO3의 경우 강유전성, 압전성과 같은 편극과 관련된 일반적이지 않은 성질을 가진 것으로 보고된 적이 없기 때문에, LaInO3 박막의 구조 변화가 계면 근처의 편극과 관련이 있는지 조사하기 위해 La이 도핑된 BaSnO3에 증착된 LaIn1-xGaxO3의 구조적 특징을 측정하였다. LaGaO3는 LaInO3에 비해 현저히 작은 격자 상수를 가지고 있으므로, Ga 비율이 클 경우 La이 도핑된 BaSnO3에서 받는 당김 변형이 LaIn1-xGaxO3의 구조에 큰 영향을 줄 수 있다. LaIn1-xGaxO3을 역격자 공간 사상과 투과 전자 현미경법으로 측정한 결과 LaIn1-xGaxO3가 La이 도핑된 BaSnO3 위에 켜쌓기 성장하였다. 역격자 공간 사상은 LaIn1-xGaxO3이 평균적으로 변형 풀림된 상태로 성장하였음을 나타냈지만, 투과 전자 현미경 사진은 계면 근처의 LaIn1-xGaxO3가 특정 Ga 비율 이하에서 유사동형으로 성장했음을 보여주었다. LaInO3/BaSnO3의 경우 계면에서 멀어짐에 따라 변형이 풀리는 현상을 좀 더 자세히 조사하였다. 투과 전자 현미경 사진을 분석한 결과 계면 근처에서 LaInO3의 팔면체 회전이 억제되었고 계면과 수직한 방향의 LaInO3 격자 상수가 계면 근처에서 증가하는 것이 확인되었다. 이러한 계면 근처에서 LaInO3 구조의 변화는 시뮬레이션에서 계면 근처 LaInO3의 편극이 필요했다는 것을 고려했을 때 전기전도율의 증가와 관련이 있을 수 있다.BaSnO3 has been studied by many researchers in oxide electronics for its excellent properties. Cubic perovskite structure of BaSnO3 enables the incorporation of other perovskite oxides which possess novel physical properties such as superconductivity, ferroelectricity or colossal magnetoresistance. High electron mobility is another feature of BaSnO3. It has been reported that La-doped BaSnO3 single crystals have the electron mobility as high as 320 cm^2 V^-1 s^-1 and thin films show mobility about 150 cm^2 V^-1 s^-1 although scattering from threading dislocations limits the mobility. In addition, high oxygen stability of BaSnO3 ensures the reliability of BaSnO3 in device application. Exploiting these superior properties of BaSnO3, field-effect transistors based on La-doped BaSnO3 channels with amorphous gate oxides have been demonstrated. In this dissertation heterostructures of BaSnO3 with other perovskite oxides will be discussed. BaHfO3 and LaInO3 were grown on Ba1-xLaxSnO3 to be used as the dielectric materials in field effect transistors. Epitaxial growth of both BaHfO3 and LaInO3 was confirmed by X-ray diffraction measurement. Reciprocal space maps of BaHfO3 and LaInO3 revealed that BaHfO3 and LaInO3 on BaSnO3 were under compressive strain. BaHfO3/BaSnO3 transistor and LaInO3/BaSnO3 transistor showed typical n-type field effect transistor behavior with slight n-doping on the BaSnO3 channel layer. Both devices have shown remarkable performances. Field effect mobilities were 52.7 cm^2 V^-1 s^-1 for BaHfO3/BaSnO3 transistor and 90 cm^2 V^-1 s^-1 for LaInO3/BaSnO3 transistor. The current on/off ratio was higher than 107 for both devices. the subthreshold swing was 0.80 V dec^-1 and 0.65 V dec^-1 for BaHfO3/BaSnO3 transistor and LaInO3/BaSnO3 transistor, respectively. Field effect mobilities of both devices are far better than other perovskite-based field effect transistors such as Al2O3/SrTiO3, Al2O3/KTaO3, and LaAlO3/SrTiO3 transistors. LaInO3/Ba1-xLaxSnO3 interface which was used in the field effect transistor was investigated in more detail. During the fabrication of LaInO3/BaSnO3 transistor, the conductance of the channel was found to increase after LaInO3 deposition by 3 orders of magnitude. To identify the origin behind this conductance enhancement, series of experiments were conducted. First, effect of oxygen vacancies or La diffusion from LaInO3 to Ba1-xLaxSnO3 on the conductance enhancement was investigated. From the experiment in which LaGaO3/Ba0.997La0.003SnO3 interface hasnt shown the conductance enhancement and other experiments, oxygen vacancies or La diffusion were excluded from the possible cause of the conductance enhancement. Deposition of non-polar perovskite oxides BaHfO3 and SrZrO3 on Ba1-xLaxSnO3 were tested next. Since the conductance of the interface hasnt changed after the deposition of non-polar perovskite oxides, polar nature of LaInO3 could be related to the conductance enhancement. To find out properties of the conductance enhancement further, the conductance variation of LaInO3/Ba1-xLaxSnO3 interface was measured as a function of La concentration in Ba1-xLaxSnO3, substrates on which films are grown, and LaInO3 thickness. Based on the experimental results, one-dimensional Poisson-Schrödinger simulation was performed to find the appropriate assumptions on the system that are consistent with the experimental results. It was revealed that appropriate modelling of traps in Ba1-xLaxSnO3, polarization in LaInO3 near the interface, and inclusion of charge screening effect in the simulation reproduced a reasonable two-dimensional electron density in agreement with the experiments. Since bulk LaInO3 hasnt been reported to have polarization-related properties such as ferroelectricity or piezoelectricity, structural properties of LaIn1-xGaxO3 on Ba1-yLaySnO3 were measured to see if structural change in LaInO3 films has something to do with the polarization near the interface. As LaGaO3 has a significantly small pseudocubic lattice constant (3.890 Å) compared with that of LaInO3 (4.117 Å), tensile strain from Ba1-xLaxSnO3 (with a lattice constant 4.116 Å) may have a large effect on structure of LaIn1-xGaxO3 when Ga ratio is large. Reciprocal space maps and transmission electron microscopy of LaIn1-xGaxO3 have shown that LaIn1-xGaxO3 were epitaxially grown on Ba1-yLaySnO3. While reciprocal space maps indicated that LaIn1-xGaxO3 could be relaxed on average, transmission electron microscope images suggested that LaIn1-xGaxO3 near the interface could be pseudomorphically grown at certain Ga ratios. Relaxation of strain as going far away from the interface was investigated further in case of LaInO3/BaSnO3. Analysis of transmission electron microscope images showed that octahedral rotations were suppressed in LaInO3 near the interface and out-of-plane lattice parameter of LaInO3 near the interface was increased. This structural change of LaInO3 near the interface could be related to the conductance enhancement, considering the simulation with the polarization in LaInO3 near the interface was able to predict fairly accurate two-dimensional electron density consistent with the experiment.Abstract…………………………………………………………1 Contents………………………………………………………...4 List of Figures…………………………………………………..7 List of Tables………………………………………………….13 1 Introduction 14 1.1 Properties of BaSnO3…………………………………..15 1.1.1 Wide bandgap……………………………………..16 1.1.2 High electron mobility…………………………….16 1.1.3 Thermal stability…………………………………..18 2 High-k perovskite gate oxide on BaSnO3 20 2.1 Dielectric properties of high-k perovskite oxides………20 2.2 Investigation of LaInO3 and BaHfO3 on BaSnO3……...21 2.3 Thin-film transistor…………………………………….23 2.4 Field effect transistors using LaInO3 and BaHfO3 with Ba1-xLaxSnO3 channels…………………………………28 3 Conductance variation at LaInO3/Ba1-xLaxSnO3 interface…………………………………………………………...31 3.1 Two-dimensional electron gas in various heterostructures………………………………………...31 3.2 Origin of the conductance variation at LaInO3/Ba1-xLaxSnO3 interface………………………....36 3.2.1 Polar vs non-polar oxides on Ba0.997La0.003SnO3…..41 3.3 Conductance variation depending on La concentration..44 3.4 Conductance variation depending on substrates……….45 3.5 Conductance variation depending on LaInO3 thickness..46 3.6 1D Poisson-Schrödinger simulation of the interface…..47 3.6.1 Modelling of traps in Ba1-xLaxSnO3……………….52 3.6.2 Estimation of polarization in LaInO3……………...56 3.6.3 Modelling of charge screening in LaInO3…………60 4 Conductance variation at LaIn1-xGaxO3/Ba0.997La0.003SnO3 interface…………………………………………………………...65 4.1 Structural properties of LaGaO3……………………………….65 4.2 Conductance variation of LaIn1-xGaxO3/Ba0.997La0.003SnO3 interface depending on Ga ratio………………………..68 4.3 Conductance variation of LaIn1-xGaxO3/Ba0.997La0.003SnO3 interface depending on LaIn1-xGaxO3 thickness………...69 4.4 Analysis of structures of LaIn1-xGaxO3/Ba1-yLaySnO3 interface………………………………………………...72 4.4.1 Reciprocal space maps of LaIn1-xGaxO3 on BaSnO3…………………………………………73 4.4.2 Transmission electron microscopy of LaIn1-xGaxO3/ Ba0.997La0.003SnO3 interface………………………..74 4.4.3 Analysis of atom positions in transmission electron microscope images to obtain lattice constants…….75 4.4.4 Analysis of structure change in LaInO3/BaSnO3 interface from transmission electron microscopy….83Docto

(The) effect on phonation by anastomosis of recurrent laryngeal nerve and partial excision of posterior cricoarytenoid muscle on dogs

의학과/박사[한글] 편측 성대마비의 음성개선을 위하여 현재까지 알려진 치료방법은 테프론(teflon) 또는 실리콘(silicone) 주입술, 외과적 성대 내향술, 갑상연골 성형술(thyroplasty), 신경재분 포술(nerve reinnervation procedures) 등이 있으며 근래까지는 테프론 또는 실리콘 주입 술이 제일 효과적인 방법이라 알려져 있다. 그러나 이러한 술식들은 내후두근들의 위축으 로 인한 음의 높낮이 조절능력에 한계가 있으며, 신경재분포술의 결과 역시 만족스럽지 못한 경우가 많다. 따라서 저자는 생리학적인 측면에서 보다 효과적인 음성개선의 방법을 찾기위하여, 사람의 후두와 비교적 유사한 특성을 가진 개를 사용하여 다음과 같은 실험 을 하였다. 되돌이후두신경을 절단하여 편측 성대마비를 유발시킨뒤 동측의 유일한 외향 근인 뒤윤상피열근을 절제하고 절단된 신경을 문합하면 성대의 외향근 작용이 소실되고, 발성시에 주로 작용하는 내향근만이 작용하게 되어 협동운동이 차단되므로, 내향운동은 향상될 것이라고 기대하였다. 본 실험에 앞서, 임의적으로 신경을 자극시킬 수 있는 신경자극기와 주위조직으로 부터 신경만을 분리하여 자극할 수 있는 전극을 개발하여 사용하였으며, 또한 성대의 발성음 을 임의대로 유발시킬수 있는 생체후두발성 모형 (in vivo laryngeal phonation model)을 개발하여 사용하였다. 실험은 13마리의 모든 개들의 위후두신경을 절단한 후, 되돌이후 두신경 절단군 (3마리), 되돌이후두신경 및 뒤윤상피열근 절제군(3마리), 뒤윤상피열근 절제군(3마리), 되돌이후두신경 문합 및 뒤윤상피열근 절제군(4마리) 등을 나누어 실험하 였으며, 3개월후 현수후두경, 후두내시경, 비디오후두경(videolaryngoscope), 신경자극 검사 등으로 성대의 내향운동 및 위치변화, 발성음의 음향분석과 갑상피열근의 형태학적 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 되돌이후두신경 절단군과 되돌이후두신경 절단 및 뒤윤상피열근 절제군은 수술후 3 개월에 성대의 움직임이나 각도의 변화가 없었으며, 음향분석결과 발성음이 아닌 잡음만 이 포착되었다. 즉 절단된 신경의 문합없이 뒤윤상피열근 절제만으로는 음성개선을 기대 할 수 없었다. 2. 뒤윤상피열근 절제군에서는 수술후 3개월에 정상적인 성대의 내향운동이 관찰되었으 며, 음향분석상 기본주파수 동요율 및 발성음의 강도는 약간의 증가되었다. 즉 되돌이후 두신경이 절단되지 않은 상태에서 뒤윤상피열근만을 절제한 경우 발성음의 변화는 거의 없었다. 3. 되돌이후두신경을 절단후 다시 문합하고 뒤윤상피열근을 절제한 군에서는 수술후 3 개월에 성대의 정상적인 내향운동을 보였고 음향분석 결과 수술직후에는 잡음만이 포착되 었으나 3개월후에는 잡음이 아닌 발성음을 들을 수 있었다. 그러나, 이 발성음의 기본주 파수 및 강도는 수술전보다 감소되어 있었으며 기본주파수 동요율은 증가되어 있었다. 즉 이 술식으로 뚜렷하게 음성이 개선되었다. 이상의 결과로 미루어 편측 되돌이후두신경 절단으로 인한 성대마비시 절단된 신경을 문합하고 성대의 유일한 외향근인 뒤윤상피열근을 절제하면 성대의 협동운동이 차단되고 내향운동이 향상되므로 음성개선에 있어서 효과적인 방법이라고 사려되었다. 따라서 이 방법이 편측 성대마비 환자에 있어서 효과적인 음성개선 치료방법의 하나로 적용될 수 있 으리라 생각된다. [영문] Many methods of treatment are avalable for improving voice quality in unilateral vocal cord palsy patient, and the best one known until now, is teflon or silicone injection. But the result was not satisfying because of unability to control the voice pitch. Nerve reinnervation procedures, assumed to be more physiological for improving the voice quality, have been experienced by many authors until now, but controversy of results exist among them. The purpose of this experiment is to prove that, the anatomosis of sectioned RLN(recurrent laryngeal nerve) and removal of the PCA(posterior cricoarytenoid muscle), the unique abductor muscle of the vocal cord, may improve the adduction capacity of the vocal cord, so improving the voice Quality. Thirteen mongrel dogs were used for this experiment : 3 dogs with RLN sectioned, 3 dogs with RLN sectioned and PCA removed, 3 dogs with PCA removed and 4 dogs with RLN anastomosed and PCA removed. Three months later, telelaryngoscopy with television monitoring, videolaryngography, nerve stimulation test, acoustic analysis and histologic evaluation were done, and results were as following : 1. In RLN sectioned group and RLN sectioned with PCA removed group, 3 months later the vocal cord was still paralysed and only noise could be hearted. So, PCA muscle removal without sectioned nerve anastomosis, does not improve the phonation sound. 2. In PCA removed group, 3 monthes after, the vocal cord was slightly more adducted, and sound analysis reveled that, the fundamental frequency remained unchanged, somewhat perturbation rate and intencity was slighly raised. So, PCA removal with intact RLN has only a slight effect on phonation. 3. In RLN anastomosed and PCA removed group, in immediate postoperative period only noise without fundamental frequency could be heared, but 3 monthes after a definitely improved phonation sound somewhat with a decrease in fundamental frequency and intencity and an increase in perturbation rate was heared. This results suggest that anatomosis of the sectioned RLN and removal of the PCA was quite effective for improving the phonation in unilateral vocal cord paralysis in dog and this method may perhaps be applicated for the treatment of unilateral vocal cord paralysis in man.restrictio

Histopathological changes of vocal cord following CO2 laser surgery in dog

의학과/석사[한글] 레이저를 이용한 수술의 역사는 그리 길지 않으며, 현재 개발된 여러 종류의 레이저 중 이비인후과 영역에서 가장 많이 사용되고 있는 종류는 CO2 레이저이다. CO2 레이저는 이 비인후과의 여러 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며 특히 근래의 후두수술에서는 거의 필수적이고 일상적인 수술방법의 하나라고 할 수 있다. 이러한 관점에서 저자는 개의 성 대에 CO2 레이저를 이용한 미세현미경술을 시행한 후 성대를 조직학적으로 관찰하여 레이 저광선의 강도(intensity)와 조사시간에 따른 조직의 파괴정도, 열효과로 인한 분화구 변 연부(crater margin) 상피세포의 파괴정도 및 그 치유과정을 비교 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 레이저광선의 강도를 일정하게 하고 조사시간을 증가시킨 경우가 일정한 시간동안 강도를 증가시킨 경우보다 심한 열 손상을 일으켰다. 2. 레이저광선의 강도나 조사시간을 증가시키면 조직파괴의 깊이는 깊어지나 그 증가에 정비례하지는 않았다. 3. 레이저 손상이 고유층의 표층에 국한된 경우에는 1주이내에 완전한 상피재생이 이루 어지고 3주이내에 완전 치유되었다. [영문] Six CO2 Laser wounds were made on vocal cords of 5 healthy dogs to evaluate the depth of penetratlon, the extend of thermal effect l and the difference of healing process varying intensity and exposure time of Laser. The depth of penetration became deeper with the increase of exposure tome or Intensity of Laser, although they were not exactly parallel. The Increase of exposure time resulted in a more thermal effect to the marginal epithelium around the crater than the Increase of intensity. When only the superficial layer of lamina propria was vaporized, complete reepithelization occurred in one week and complete healing in three weeks.restrictio

Bacterial Degradation of Halogenated Diphenyl Ethers and Mass Spectrometric Analysis of Metabolites

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코크스 폐수의 생물학적 질소 제거 공정에 독성물질들이 미치는 영향

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Vehicle Performance Evaluation and Optimization of Running Pattern for the Linear Induction Motor type Advanced Rapid Transit

학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :기계공학과,2010. 8경량전철의 운행패턴은 일반적으로 역사간 거리와 운행시격이 짧기 때문에 거의 모든 운행 구간을 추진시 최대 견인력을 사용하고, 제동시 최대 제동력을 사용하는 현상을 보인다. 이는 국내에서 앞으로 건설되어질 경량전철의 운행 선로조건 및 운행시격 조건상 공통적으로 지닐 문제라 생각된다. 이러한 운행패턴을 지속적으로 사용하여 영업운행을 실시한다면, 엄청난 전력 에너지 소비를 초래하게 되고, 이로 인해 막대한 운영비용을 지불해야 한다. 따라서 이를 해결하고자 운행패턴 최적화에 대한 연구를 시작하였다. 무인운전 경량전철시스템의 가장 중요한 문제인 승객의 안전성이 최우선시 되어야 하기 때문에, 이에 직결되는 차량의 안전을 보장할 수 있는 차량성능 평가가 아주 중요하게 대두되고 있다. 효과적인 차량성능 평가를 위해서 데이터 분석의 정확도와 시간의 절약을 위해 종합 계측시스템을 개발하였으며, 이를 이용하여 견인/제동/타행 성능해석 프로그램의 입력 값으로 사용되는 주행저항 평가, 견인력 및 제동력 평가, 또한 참고 값으로 사용되는 전력 소비 에너지량 평가 등에 관한 시험 평가 결과 및 방법론에 대해 설명하였다. 실제차량이 주행하는 선로의 다양한 구배, 곡선, 속도제한 등의 조건으로 인한 차량의 견인 및 제동 특성 등을 적용하여, 소비 에너지를 최소화하는 운행패턴을 찾기 위해 견인/제동/타행 성능해석 프로그램의 성능을 향상 시켰다. 성능 향상된 견인/제동/타행 성능해석 프로그램은 기존에 존재하는 프로그램에서의 문제점인 100%의 최대 추진력 및 제동력만을 이용하여 해석할 수 있는 것에 반하여, 다양한 추진력 및 제동력의 변화를 적용하였다. 성능 향상된 프로그램을 사용하면 주어진 선로조건 하에서 차량의 성능이 적합한지의 여부를 판단하거나, 선로형상을 설계함에 있어서 차량의 성능과 관련하여 선로설계의 적합성 검토 및 새로운 설계 목적으로 사용할 수 있다. 또한 1량 1편성으로 제한되어 있었던 기존 프로그램과 달리 한국형고속열차와 선형유도전동기방식 경량전철차량에 적용하여 입증한 것처럼 다양한 차량 편성으로의 확대 및 모든 종류의 차량에 적용 가능하게 하였다. 성능을 향상시킨 견인/제동/타행 성능해석 프로그램의 신뢰성을 확보하기 위해 한국형고속열차 및 선형유도전동기방식 경량전철차량의 해석 결과와 실제 본선 시운전 시험 결과를 비교 검증하였다. 성능 향상된 견인/제동/타행 성능해석 프로그램과 차량 무게, 최대 가․감속도, 속도별 추진력 및 제동력, 주행저항, 구간별 속도제한 등 다양한 차량 성능 사양 및 영업 선로에 관한 입력 정보를 이용하여, 구속조건인 구간별 주행시간 제한, 가속도, 저크 등을 동시에 만족하며, 설계변수인 PWM값과 PWM 적용 구간의 변경을 통해, 목적함수인 소비에너지와 주행시간을 정규화한 값을 최소화하는 경제 운전에 적합한 운행 패턴을 찾는 최적화 기법을 적용하여, 주어진 시간에서 전력 소비에너지 및 주행시간을 최소화하는 최적화된 영업 운행 패턴을 제안하였다. 전력 소비에너지를 최소화하는 최적의 운행 패턴을 찾고, 연구 결과가 경제적인 열차 운행에 도움이 됨을 입증하였으며, 향후 연구과제에 대한 설명을 하였다.감사의 글 요 약 문 ⅰ 목 차 ⅲ List of Figure ⅴ List of Table ⅸ 기호 및 약어 ⅹ 제 1 장 서 론 1 1.1 연구배경 및 목적 1 1.2 연구동향 5 1.3 연구내용 9 제 2 장 선형유도전동기방식 경량전철차량 시스템 11 2.1 차량 시스템 11 2.2 차량 운영 계획 21 제 3 장 시운전시험을 통한 경량전철의 주요성능 평가 22 3.1 종합계측시스템 개발 22 3.2 용인 경량전철 본선 구간 27 3.3 전력 소비 에너지량 측정 29 3.4 주행저항 평가 37 3.5 견인력 및 제동력 평가 40 3.6 기타 주요 성능 평가 44 제 4 장 견인/제동/타행 성능해석 프로그램 성능 향상 46 4.1 철도차량 성능 일반 46 4.2 견인/제동/타행 성능해석 프로그램 성능 향상 48 4.3 견인/제동/타행 성능해석 프로그램 검증 58 제 5 장 차량 운행속도 패턴 최적화 74 5.1 운행속도 패턴 최적화 구간 선정 74 5.2 최적화 여유 시간 계산 75 5.3 운행속도 패턴 최적화 방법 78 5.4 운행 패턴 최적화 결과 85 5.5 최적화 결과 기대 효과 96 제 6 장 결 론 및 향후 연구 과제 97 Appendix 차량 동적거동 특성 시운전 시험 평가 결과 99 A. 주행 안전성 평가 100 B. 진동 및 승차감 평가 107 C. 차량 내·외부 소음 평가 118 참 고 문 헌 123 ABSTRACT 129Maste