초고자장 자기공명영상의 B1+ 불균일성 완화를 위한 전자기 퍼텐셜 기반의 하이브리드 모드 성형 연구

학위논문 (박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 전기·컴퓨터공학부, 2021. 2. 박남규.Magnetic resonance imaging (MRI) is one of the most popular diagnostic imaging tools with its safety and applicability. By increasing the strength of operating B0, MRI has improved image quality, and recent research has enabled the imaging modality to increase the operating B0 fields over 7T, which is in the ultra-high-field (UHF) range. UHF MRI has various advantages, including the enhancement of the signal-to-noise ratio (SNR), spectral and spatial resolutions, and contrast. Especially, UHF MRI has an irreplaceable strength in precise scanning of the brain tissue to examine various neurological disorders. Nonetheless, the increase of the operating magnetic field causes the severe issue of RF B1+ field inhomogeneity, which is detrimental to homogeneous retrieval of the intensity, SNR, and contrast in MR image. To tackle the critical issue of inhomogeneity, a multitude of approaches for shimming the B1+ inhomogeneity have been proposed. Among them, RF passive shimming by pad structure filled with dielectric materials has proven its validity as a safe and well-compatible solution applicable to clinical applications. While successful in controlling the field distribution, most of the past efforts utilizing the local enhancement of B1+ in the vicinity of the pad structures, especially those in contact with the body, often resulted in deterioration of the global B1+ homogeneity over the ROI. Therefore, a study on a scheme for achieving the global homogeneity of B1+ is required. In this dissertation, we propose the notion of the mode shaping based on the evanescent coupling of the electromagnetic potentials to address the issue of B1+ field homogeneity. Treating the human head as a resonator, we apply an auxiliary potential well evanescent coupled to the head potential, to investigate the effects of the auxiliary potential configuration on the mode shaping and the resultant field homogenization. From the analysis and optimization, we obtain a robust mode shaping pad solution to achieve 2D global homogenization of axial B1+ field for the phantom of various geometry and the realistic voxel model of heterogeneous materials, which is applicable to the conventional 2D MRI scanning. Furthermore, extending the mode shaping approach with symmetry breaking, we propose the mode shaping solutions for 3D global homogenization of B1+ field. For the practical assessment of the feasibility of the mode shaping solutions, the SAR and robustness analysis of the solutions are also conducted. We believe that this study will expand the capability of the RF passive shimming in UHF MRI by providing an unconventional viewpoint and systematic guideline for the mitigation of B1+ inhomogeneity.자기 공명 영상법은 안정성과 확장성을 바탕으로 가장 광범위하게 이용되고 있는 영상 기법 중 하나이다. 자기 공명 영상법은 동작 정 자기장을 높임으로써 영상의 질을 향상시킬 수 있는데, 최근에는 7T 이상의 초고자장 자기 공명 영상법이 활용되고 있다. 초고자장 자기 공명 영상법은 신호 대비 잡음도, 공간 시간 해상도, 대조도 등을 향상시키는데, 이를 통해 특히 뇌 정밀 영상 촬영에 대체 불가한 강점을 가진다. 이러한 장점에도 불구하고 정 자기장의 증가는 고주파 신호 B1+ 필드의 불균일성을 야기하며, 이는 다시 이미지 퀄리티를 떨어뜨리는 등 원치 않는 영향으로 이어진다. B1+ 필드 불균일성 문제를 해결하기 위해 다양한 방법이 시도되었으며, 이 중에서도 유전체 물질로 채운 구조물인 패드를 이용한 수동 보정 접근은 기존 시스템에 호환이 되고 안정성을 인정받아 임상에서의 적용 가능성이 알려져 있는 대표적인 전략이다. 필드 패턴을 바꾸어주는 효과를 기반으로 하여 관심 영역에 붙여 주변부의 불균일성을 성공적으로 완화하는 이 방법은 최근 고 유전체 물질의 활용과 더불어 관심을 받고 있지만, 관심 부분 영역 전체에 대해서는 악영향을 수반하므로 광역 균일화를 위한 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 학위 논문에서는, B1+ 필드의 광역 균일화를 위한 방법으로 퍼텐셜의 에바네센트 커플링을 기반으로 한 모드 성형 방식을 제안한다. 인체를 공진기로 보고 그것과 에바네센트 결합을 하는 보조 퍼텐셜을 적용함으로써 모드 성형 능력을 확인하였으며, 그것을 조절함으로써 스캐닝하려는 대상의 형태나 물질 분포에 강건한 축성 B1+ 필드의 광역 균일화를 구현할 수 있다. 또한, 해당 개념을 확장하여 삼차원 광역 균일화를 수행하는 모드 성형법을 제안한다. 이와 더불어, 이러한 모드 성형법의 실제적 적용가능성을 평가하기 위해 SAR와 강건성 분석을 수행하였다. 본 연구는 초고자장 자기 공명 영상법의 B1+ 불균일성 완화에 대한 색다른 시각과 체계적인 방법을 제공함으로써 고주파 신호 균일화에의 수동 보정 방법의 역할을 확장하는 지침이 될 것으로 기대된다.Abstract i Table of Contents iv List of Tables viii List of Figures ix Chapter 1. Introduction 1 1.1 Ultra-high-field magnetic resonance imaging: promising scheme for clinical imaging 2 1.2 Inhomogeneity problem in UHF MRI: Motivation 5 1.3 Dissertation overview 7 Chapter 2. Theory and method for the B1+ shimming 9 2.1 Electromagnetics in the UHF MRI 10 2.1.1 Principal physics of MRI system in view of electromagnetics 10 2.1.2 Issue of RF B1+ field inhomogeneity in UHF MRI 14 2.2 B1 shimming in UHF MRI 17 2.2.1 Current approaches and achievements for B1+ shimming 17 2.2.2 Background and motivation of our strategy for B1 shimming: mode shaping pad 21 2.3 Optical mode shaping based on evanescent coupling for mitigation of B1+ inhomogeneity 23 2.3.1 UHF MRI systems as an optical waveguide 23 2.3.2 Mode shaping via evanescent coupling in optics 24 2.3.3 Evanescent coupling of electromagnetic potentials in UHF MRI 26 2.4 Conclusion 29 Chapter 3. Hybrid mode shaping with auxiliary EM potential for global 2D homogenization 30 3.1 Mode shaping for 2D MRI scanning 31 3.2 Concept of hybrid mode shaping with auxiliary EM potential 34 3.3 Optimization process 38 3.4 Effect of the phantom and pad geometry and other material parameters of the pad 47 3.5 Effect of the inhomogeneous distribution of materials: human voxel model 52 3.6 Effect of the mode shaping potential pad on the SAR distributions 56 3.7 Robustness and stability of the mode shaping solution 59 3.8 Conclusion 61 Chapter 4. Hybrid mode shaping with auxiliary EM potential for global 3D homogenization 63 4.1 Mode shaping for 3D MRI scanning 64 4.2 Hat pad potential for lower-order mode excitation 66 4.3 Asymmetric shifted pad potential 72 4.4 Effect of the shifted potential pad on the SAR distribution 79 4.5 Robustness of the mode shaping with asymmetric potential pad 81 4.6 Conclusion 83 Chapter 5. Conclusion 84 Appendix A. Supplements for Chapter 3 86 A.1 Material and geometry for the MIDA voxel model 86 A.2 Excitation with realistic TEM coils 91 Appendix B. Supplements for Chapter 4 93 B.1 Cylinder can solution for the global homogenization 93 Appendix C 97 Bibliography 98 Abstract in Korean 109Docto

The effect of Value based Climate Change Messages on elementary school students eco-friendly behavior intention

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :사범대학 협동과정 환경교육전공,2020. 2. 이은주.현재 우리가 살고 있는 이 시점은 인류의 역사에서 가장 화려하고 최고의 발전을 이룬 시기이다. 추위와 굶주림 등 끊임없는 위협의 한복판에 서있던 태초의 인간은 지금의 과학기술로 무장하고, 산업화를 거쳐 오며 지구 생태계에 깊은 발자국을 남길 수 있게 되었다. 더 많이 생산하고 끊임없이 소비하며 소멸되지 않는 쓰레기를 만들어내는 삶의 구조가 화려함과 발전이라는 포장지 속에 숨어있다. 아이러니하게도 욕망의 폭주기관차를 멈추려는 노력 역시 인간에게서 시작되었다. 지구의 지속가능성에 대한 의구심과 불안함이 스스로를 돌아보게 한 것이다. 1977년 트빌리시 선언을 계기로 시작된 환경교육에 대한 관심은 1987년 부룬트란트에서 우리 공동의 미래라는 보고서를 채택하면서 지속가능발전으로 확대되었다. 우리나라 역시 1992년 제 6차 교육과정에서 환경 교과를 독립된 과목으로 설정함으로써 이에 부응해왔다. 이러한 노력에도 불구하고 기후변화와 미세먼지, 생물다양성 감소 등 풀어야 할 환경 문제는 쌓여만 가고 우리의 환경인식과 실천은 그 악화되는 속도를 따라가지 못한다는 지적이 있다. 결국 최근의 환경문제는 지구위험한계선을 위협하는 수준까지 이르렀다. 왜 그런가 살펴보니, 2014년 환경부에서 발표한 환경보전에 관한 국민의식 조사의 결과를 보면 90%가 넘는 국민들은 환경오염을 심각하게 인식하고 있음에도 불구하고 환경문제 해결을 위한 노력에 대해서는 노력하지 않는다 는 의견이 70%로 매우 높았다. 이처럼 많은 사람들이 환경의 중요성에 대해 공감하고 환경을 보존하기 위해서는 어떻게 행동해야 한다는 것을 알고 있지만 실제로는 친환경적인 행동을 실천하지 않고 있다. 이렇게 앎과 행동의 간극이 발생하는 이유로는 사람들은 자신에게 중요한 어떤 것을 포기해야하기 때문에 환경에 대한 인식이 있음에도 불구하고 친환경행동을 하지 않는다는 것이다. 친환경행동을 하려면 개인이 중요하게 여기는 것들을 어느 정도 포기해야 하는데 이것들이 중요하게 지각될수록 환경행동의 실천은 어려워 질 수밖에 없는 것이다. 이렇게 개인이 소중히 여기는 것, 즉 가치가 친환경행동에 영향을 주는 것이다. 반대로 생각하면 환경보호를 통해 얻을 수 있는 것들에 큰 가치를 부여한다면 환경행동의 실천은 보다 적극적으로 이루어질 수 있을 것이다. 따라서 환경에 대한 관심과 염려, 환경행동의 실천은 개인이 무엇에 가치를 두고 있느냐에 따라 크게 영향을 받는 것이다. 사람들이 가지고 있는 가치는 그들의 행동에 실제 영향을 준다. 미국의 경우 다수가 살아있는 모든 것에 대한 생명권보다는 자기 자신에 초점을, 라틴 아메리카에서는 반대로 자기 자신보다는 모든 살아있는 생명에 동기화 되어 친환경행동을 하였다. 그리고 어린 아이를 가진 부모들은 아이들이나 공동체에 대한 사회-이타적 관심으로 인해 동기부여 되어 행동하였다. 그렇다면 초등학생들에게는 어떤 점에 관심과 초점이 있어 친환경행동을 하는지가 궁금하였고 이를 위해 초등학생들이 가장 큰 환경문제로 생각하는 기후변화를 소재로 활용하였다. 가치가 들어간 기후변화 메시지를 개발하여 친환경행동의도에 가장 영향을 많이 주는 것이 어느 것인지를 밝히는 것을 목적으로 정해 연구를 실시하였다. 그 결과 가치를 가지고 있는 메시지가 객관적 사실로 이뤄진 가치가 들어가지 않은 메시지보다 초등학생의 친환경행동의도를 높이는데 더 효과적이라는 결론을 얻었다. 또한 초등학생한테는 자기중심의 가치와 생태중심의 가치가 타인 중심의 가치보다 친환경행동의도에 더 큰 영향을 준다는 연구결과를 밝힐 수 있었다. 그 동안에는 환경교육을 진행할 때 수용자인 학생이 가지고 있는 가치나 특성은 많이 고려되지 않았다. 따라서 본 연구는 초등학생들이 어떤 환경가치에 더 많이 반응하는지를 밝혔고 이에 따라 같은 교수학습 자료도 다르게 해석되고 환경행동의도가 다르게 나타난다는 것을 알아보았다는 점에서 의의가 있다.This time we live in is the most splendid and greatest development in human history. Standing in the midst of constant threats such as cold and hunger, the early humans are now armed with technology and industrialization, leaving a deep footprint in the earth's ecosystem. The structure of life, which produces more, consumes more, and produces immortal waste, lurks in the wrapping paper of glamour and development. Ironically, the effort to stop the runaway train of desire also began in humans. Doubts and uneasiness about the sustainability of the Earth have led us to reflect on ourselves. The interest in environmental education, which began with the 1977 Tbilisi Declaration, expanded to sustainable development when Burundt adopted the report "Our Common Future" in 1987 . Korea has also responded by setting the environment subject as an independent subject in the sixth curriculum in 1992. Despite these efforts, some point out that environmental issues such as climate change, fine dust and reduced biodiversity are piling up and our environmental awareness and practice cannot keep up with the worsening pace. In the end, the latest environmental problems have reached a level that threatens the global risk limit. Looking at the results of the 2014 "People's Consciousness Survey on Environmental Conservation" released by the Ministry of Environment, more than 90 percent of the people said they were "not trying" to solve environmental problems, even though they were seriously aware of environmental pollution. So many people to sympathize with the importance of the environment and knew how to behave in order to preserve the environment but in reality, environmentally friendly. can not implement the action. The reason for this gap in behavior and knowledge is that people don't act environmentally friendly despite their environmental awareness because they have to give up something important to them . Environment-friendly behavior requires a certain degree of abandonment of what an individual considers important, and the more important they are perceived, the more difficult it is to implement environmental behavior. This is what individuals cherish: value affects eco-friendly behavior,". Conversely, if you put a great value on what can be gained from environmental protection, then the practice of environmental behavior could be more active. Therefore, environmental concerns, and practice of environmental behavior are greatly influenced by what individuals value . The values people have a real impact on their behavior. In the U.S. many people focused on themselves rather than on their own right to all living things, while in Latin America, they were synchronizing with all living rights rather than themselves and acting eco-friendly. And parents with young children were motivated by social and altruistic interest in children and communities. Then, I wondered what interests and focus are on in elementary school students, so I used climate change, which is considered the biggest environmental issue for elementary school students. A study was conducted with the aim of developing valuable climate change messages to reveal which ones would have the most impact on eco-friendly behavior. As a result, it was concluded that the message of value was more effective in increasing the eco-friendly behavior of elementary school students than the message of no value based on objective facts. In addition, the study found that the values of self-centeredness and ecological focus affect the eco-friendly behavior more than those of others. In the meantime, the values and characteristics of the acceptor students have not been taken into account in the course of environmental education. Therefore, this study is meaningful in that it found that elementary school students reacted more to certain environmental values and thus found that the same teaching materials were interpreted differently and the environmental behavior was different.제 1 장 서론 1 1절. 연구의 배경 및 필요성 1 2절. 연구 목적 및 연구 문제 3 제 2 장 이론적 배경 5 1절. 환경가치지향 5 1. 환경가치지향 개념 5 2. 환경가치지향과 환경행동 7 2절. 기후변화와 메시지 프레이밍 9 1. 기후변화 9 2. 기후변화 메시지 프레이밍 9 3절. 친환경행동의도 12 1. 친환경행동 12 2. 친환경행동의도 12 제 3 장 연구방법 및 설계 14 1절. 연구의 절차 14 1. 연구의 흐름 14 2. 가설설정 16 2절. 연구의 대상 및 표집 17 3절. 실험과정 및 방법 18 1. 실험기간 18 2. 실험설계 및 방법 18 3. 메시지 조작 19 4. 조작점검 21 4절. 검사도구 22 1. 측정도구 개발 22 2. 측정도구 분석 23 5절. 자료처리 26 1. 자료 수집 26 2. 자료 분석 26 제 4 장 연구결과 및 논의 28 1절. 연구결과 28 1. 조사대상자의 일반적인 특성 28 2. 가설의 검증 29 2절. 논의 및 시사점 45 제 5 장 결론 47 1절. 결론 47 2절. 제언과 한계 49 참고문헌 51 부록 56 Abstract 68Maste

Training Restricted Boltzmann Machines using MCMC-based Particle filter

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 전기·컴퓨터공학부, 2013. 2. 최종호.본 논문에서는 제한된 형태의 볼츠만 머신 (Restricted Boltzmann MachineRBM) 을 효과적으로 학습 (training) 하는 알고리즘 (algorithm) 을 제안한다. 이 방식을 0 또는 1로 구성된 이진 데이터 (binary data) 와 잡음이 많은 실제적인 실수 자료 (real valued data) 에 대한 분류 (classification) 문제에 활용하여 그 실용성을 검증한다. 학습을 진행하기 위해서는 RBM에 의해 정의된 모델 (model) 입력 분포 (distribution) 의 기댓값을 계산해야 하는데, 변수 (variable) 의 공간 (space) 이 너무 커 적절한 샘플 (sample) 들을 구하는 것이 어렵고 시간이 많이 걸린다. 이런 문제의 해결 방법으로 Markov Chain Monte Carlo (MCMC) 를 활용해 모델 입력 분포를 대표하는 비교적 작은 수의 샘플을 얻어 기댓값을 추정하는 방식이 많이 사용되고 있다. 하지만 이 방식은 모델 입력 분포의 모든 영역 (range) 에서 샘플을 추출하지 못하고, 분포에 따르지 않는 샘플도 추출하는 경향이 있어 정확한 기댓값을 계산하지 못한다. 본 논문에서 제안한 학습 알고리즘은 모델 입력 분포에서 낮은 중요도 (importance) 를 갖는 샘플을 걸러내기 위해 파티클 필터 (Particle filter) 를 사용한다. 이는 Sampling importance resampling (SIR) 방식을 변형한 것으로 MCMC에서 추출된 샘플 중 모델 입력 분포에 적합한 샘플을 importance sampling하는 방식이다. 구체적으로는 학습이 진행되는 매 반복과정 (iteration) 마다 정규화 되지 않은 확률 (unnormalized probability) 을 통해 각 샘플의 중요도를 계산하고, 이를 이용해 누적 분포함수 (cumulative distribution function) 를 구성한다. 그리고 0과 1사이에서 균등하게 분포 (uniformly distributed) 된 숫자 중에서 추출된 값들을 누적 분포함수에 사상하여, 해당하는 샘플을 추출한다. 또한 Gibbs sampling의 특성 상 새롭게 추출된 샘플은 이전 샘플의 영향을 많이 받기에 샘플 형태의 변화가 작다. 따라서 이전 샘플이 있었던 영역에서 빠르게 벗어나지 못해, 어떤 영역에서는 샘플이 추출되지 않는 경향이 있다. 이를 극복하기 위해 MCMC에 병렬 템퍼링 (Parallel temperingPT) 기법을 적용하여 서로 다른 온도를 MCMC에 적용해 Gibbs sampling을 수행한다. 온도가 낮은 MCMC에서 추출된 샘플은 이전 샘플에 근접한 영역에 머물게 하고, 온도가 높은 MCMC에서 추출된 샘플은 다른 영역을 넘나들게 한다. PT 기법을 통해 더 넓은 영역에서 샘플을 추출한 뒤, importance sampling을 수행함으로써 모델 입력 분포를 대표하는 샘플을 얻어 더 정확하게 학습을 진행하여 RBM의 목적함수 값을 보다 크게하며 분류 성능을 향상시킨다. 마지막으로 Sparse Deep Bilief Network (SDBN) 을 활용하여 잡음이 많은 실수 자료를 분류하는데 적합한 학습 방법을 제안한다. SDBN은 아래층의 출력에 1이 나타날 기댓값을 작은 상수로 제한하여, 위층을 학습할 때는 분류에 도움이 되는 특징 (feature) 만으로 학습을 진행하여 만들어진다. 중요한 특징만 활용함으로써, 위층의 RBM은 관련성이 높은 뉴런 사이의 가중치 (weight) 만 특정 값을 갖게 된다. 본 논문에서는 SDBN의 학습 방식을 활용하여 Gaussian-Bernoulli Restricted Boltzmann Machine (GBRBM) 에서 분류에 도움이 되는 특징을 출력할 수 있도록 학습한다. 이 출력값을 통해 Classification Restricted Boltzmann Machine (CRBM) 을 다양한 학습 알고리즘으로 학습하여 Deep Boltzmann Machine (DBM) 을 구성하고, 실수 데이터에 대한 분류 성능을 비교한다.제 1 장 서론 1 제 2 장 배경 이론과 관련 연구 4 2.1 Restricted Boltzmann Machine (RBM) 4 2.2 다양한 형태의 RBM 14 2.2.1 Classification RBM (CRBM) 14 2.2.2 Gaussian-Bernoulli RBM (GBRBM) 16 2.2.3 Sparse Deep Belief Network (SDBN) 18 2.3 RBM의 Log-likelihood 측정 20 제 3 장 RBM과 DBM의 새로운 학습 방법 23 3.1 파티클 필터(Particle filter)를 사용한 학습 알고리즘 23 3.2 실수 데이터 분류 문제를 위한 학습 방법 29 제 4 장 실험 결과 32 4.1 이진 데이터 32 4.1.1 Optical Digit 36 4.1.2 20 Newsgroups 38 4.1.3 USPS 40 4.1.4 MNIST 42 4.2 실수 데이터 44 제 5 장 결론 49Maste

Molecular Recognition: Schiff Base Receptors for Salicylaldehyde and Barbituric Acid

Maste

(The)Restoration of Korean consonant : effects of lexical information and acoustic information on the restoration of phoneme

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :심리학과 지각심리학전공,2002.Docto

가압수압 원자력 연료봉 표면에서의 산화철 흡착 및 탈착에 관한 연구

MasterNowadays, energy is widely used in industry. Oil and coal are the main fuels that are used for energy source. However, these are unlimited and it will be depleted very soon. Alternate energy sources have been studied by many people and such energy is nuclear energy. Nuclear energy is produced from nuclear reactor. Nuclear fuels generally is UO2. The reaction in the core, where nuclear fuel is contained, will produce heat energy. Heat energy then will be changed to electricity which are used in everyday life. There are lots of compartments in the nuclear reactor. Steam generator (SG) and reactor core are the main components in nuclear reactor. Different reactors exist, such as Pressurized Water Reactors and Boiling Water Reactors. Only PWRs are used in Korea throughout country. Nuclear plants have been used for tens of years, and the power input has been increased compared to the past. It will bring higher output; in contrast, some disadvantages are found. Fuel crud is one of the adverse effects due to higher power input. Crud (Chalk Rivers Unidentified deposits) is the corrosion products that deposit on the fuel cladding surface. Bad influences of fuel crud are unexpected shift in axial power distribution (AOA phenomena), fall in neutron flux in fuel crud region, and crud acts as heat barrier preventing heat flow from cladding to coolant. In order to mitigate fuel crud deposition, chemical studies have to be conducted. Main sources of fuel crud are from the SG and primary pies. Corrosion first starts by oxidation of tubes, and some corrosion products will be released into the coolant. These corrosion products will be deposited on fuel cladding. Some major composition of fuel crud are iron, nickel, and boron. Iron and nickel come from tubes and boron comes from coolant. Boron deposition occurs during crud layer growth. Iron and nickel are also involved in this growth process, however they are normally involved in fuel crud deposition initiation. In order to understand fuel crud, initiation is important to study. Normally, iron has larger portion compared to nickel. Iron or iron oxide deposition experiments have been conducted to obtain dependence on various parameters. Among iron oxide crud deposits, hematite (Fe2O3) has been analytically studied by different researchers. Deposition rate of hematite depends on various parameters such as heat flux, particle diameter, and concentration. In this research, parametric study and obtain correlation equations are major goal

Analysis and applications of earliest deadline zero laxity scheduling algorithm on multiprocessors

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :컴퓨터공학과,2005.Docto

고추 유전체 확장의 진화적 연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 협동과정 농업생물공학전공, 2011.8. 최도일.Docto

과냉유동비등 상황 열분산 채널의 열전달 특성

Doctor핵융합로는 떠오른 다음 세대 에너지원으로써, 현재 세계 여러 많은 나라들이 적극적인 투자를 진행하고 있다. 핵융합로는 삼중수소와 중수소를 이용하여 핵융합 반응에서 에너지를 생성한다. 여기서 이온들이 플라즈마 형태를 띠게 된다. 플라즈마는 핵융합로의 토카막이라고 하는 장치 내부에 흐르게 된다. 플라즈마는 자기장에 의하여 직접적으로 토카막 하단에 있는 디버터라는 장치에 부하되게 된다. 이를 열속으로 환산시에, 원자력보다 10배가량 높은 10 ~ 20MW/m2 가 부하된다. 디버터의 목적은 높은 열에너지를 제거함과 동시에 불순물을 걸러내는 장치로도 이용된다. 디버터의 외벽은 사각형태이며, 내부 채널은 원형 혹은 사각형태를 띠고 있다. 디버터에 열속이 가장 크게 부여되는 부분에서는 원형형태의 Swirl tube 가 대부분 식각되어 있으며, 이외에는 기본 원형형태의 채널로 구성되어 있다. 디버터의 특징으로 크게 2가지가 있다. 처음으로는 앞서 언급한 바와 같이 열속이 매우 크다는 것이 있으며, 다음으로는 열이 단면적으로 부하된다는 특이점이 있다. 디버터의 구조상 사각형태의 원형형태에서 단면으로 열이 부하될 시에 열저항 이론에 의하여 원형채널에 원주방향으로 열이 분산되게 된다. 또한, 가장 가까운 부분인 열부하면의 원형 상단면은 열이 집중되게 된다. 이는 열속이 매우 커지기 때문에 임계열유속이 빠르게 발생한다는 단점이 있다. 또한 매우 높은 열속이 부하될 시에, 디버터 중앙 부분의 온도 기울기가 매우 커서 열응력도 발생하게 된다. 플라즈마의가 과도 상태로 디버터에 부하되는 경우에는 피로도도 누적되어 최종적으로 디버터가 파괴될 수 있다. 열을 분산시키기 위하여 열분산 홀을 사용하였으며, 홀에는 공기가 있다. 공기는 대표적으로 매우 낮은 열전도율을 가지고 있기 때문에, 원형 상단면의 열을 분산시킨다. 열분산 홀의 모양으로는 선행연구에서 꼭지점이 있을 시에 해당 부분에 열응력이 집중되기 때문에 원형모양을 선택하였다. 과냉유동비등은 상변화를 이용하여 높은 열전달율을 가지고 있음과 동시에 냉각수가 미포화 상태에 있기 때문에 채널 벽면에서 기포가 생성되면서 빠르게 응축되어 버리기 때문에 포화유동비등에 비하여 높은 임계열유속을 가진다는 장점을 가지고 있다. 본 과냉유동비등 실험은 유량과 과냉도를 변수로 사용하며, 냉각채널로는 기본채널, 1원홀 채널, 5원홀 채널을 비교하였다. 실험결과에서 임계열유속이 유량과 과냉도에 관계없이 5원홀 채널, 1원홀 채널, 기본채널 순으로 나타났다. 이는 벽면의 열이 분산되어 온도가 낮아진다는 것을 반증하게 되며, 이에 대한 열전도율을 평가하기 위하여 기존에 있는 단면열속부하 열전도율 모델 기반 시뮬레이션을 사용하여 평가를 진행하였다. 시뮬레이션과 실험을 비교한 결과, 기존 모델이 해당 유체와 채널구조 조건에서 크게 다르게 나타났다. 이를 개선하기 위하여 열분산율을 변경하여 실험결과와 비교하였다. 기본채널과 같은 경우, 간단한 계수의 배수를 조정함으로써 5% 이내에 만족하는 결과를 도출할 수 있었다. 하지만 5원홀 채널과 같은경우에는 위와 같은 방법론이 적용될 수 없었다. 기존 모델의 경우, 계수와 열속 및 냉각수의 압력에 의하여 결정되게 된다. 5원홀 채널 실험결과를 보면, 30도와 60도, 90도의 예측율이 기본채널과 채널이랑 비교시에 분산된 것을 알 수 있다. 이는 구조적으로 원홀이 적용되어 변형된 열저항으로 인하여 채널벽면에 적용되는 열이 분포되는 현상을 기존 모델에서 나타낼수 없기 때문이다. 이를 각도에 따른 영향으로 나타내어 홀이 적용된 부분과 아닌부분을 기준으로 벽면 경계조건을 나누어 열전달의 예측성을 보완하였다. 이를 기반으로 디버터의 안전성 평가시에 모든 지표에서 5원홀 채널이 기본채널과 비교하여 향상된 결과를 도출할 수 있었다.Nuclear fusion energy is the next energy generation system with high sustainability. Plasma ion is produced from the fusion reaction between tritium (3H, T) and deuterium (2H, D), resulting in helium and energy as production. Plasma is operated at very high temperature, several thousands of temperature, flowing in the tokamak of nuclear fusion reactor generates high thermal energy. Although most of the energy is produced from the first wall by the radiation, certain amount of thermal energy is also transferred to the divertor, where plasma is directly loaded. Such high heat load requires the developed cooling system to remove heat in safety aspect. On the other hand, the efficient energy conversion requires the coolant to be in boiling state, demanding the decent prediction of heat transfer inside the channel. Heat energy created by the plasma is around 10 MW/m2 in steady-state and 20 MW/m2 in transient, which is 10 ~ 20 times higher than the commercial nuclear fission reactors. Such high heat flux demands the divertor to have great mechanical strength to endure thermal stress and high cooling capacity for removal of high heat energy. The other obstacle comes from the geometrical specification; a circular cooling channel inside rectangular block absorbs the heat from the single side. This induces thermal distribution along the circular cooling channel wall since the thermal resistance is different, which is proportional to the distance heat is transferred. High temperature gradient induces thermal stress. In addition, the heat will be concentrated on the top of the channel resulting in Critical Heat Flux to occur fast, which is safety limit. The prevention of the heat concentration can be eased by thermal break concept. The key to the thermal break concept is to apply the thermal barriers in the channel. This can be achieved by controlling the thermal conductivity. Among the methodology of changing the thermal conductivity, thermal break hole is adapted in this study. Thermal break hole is simply to fabricate the air hole through the channel near the center of the channel in axial direction. Air is well known to have a very low heat transfer medium, having very low heat transfer coefficient. Subcooled flow boiling experiments were performed comparing the standard channel with no thermal break hole to the channels with thermal break holes at various coolant conditions varying the mass flowrate and inlet subcooling. CHF was also measured in the experiment. The results showed that regardless of thermal break hole numbers and coolant conditions, CHF increase. The increase in CHF for thermal break hole case would be the evidence that wall heat flux and wall temperature are lower than the standard channel. However, thermal-hydraulic models and correlations that can predict the thermal distribution do not exist in the divertor. In the study, the model is developed modifying the heat transfer coefficient from the existing one-side heating correlation. The final model was compared with the experiment results from the temperature measurements. The thermal analysis of channels were compared and thermal break hole channel showed the improved result in safety aspect of divertor