A Study on the Advanced Scanning Electron Microscopy : Integration and Performance Evaluation of a Reflection Electron Energy Loss Spectrometer

황준혁 과학기술연합대학원대학교 한국표준과학연구원(KRISS) 2024 국내박사

Recently, scanning electron microscope (SEM) boasts nanometer-level resolution, rendering it indispensable across diverse fields such as nanomaterials, nanodevices, plasmonic structures, and biology. Additionally, SEM facilitates composition analysis through detectors like energy dispersive spectrometer (EDS). While advancements in high-brightness electron sources, aberration correctors, monochromators, and detection systems contribute to achieving nanometer spatial resolution and a commendable contrast-to-noise ratio (CNR), the associated equipment replacements can be burdensome for users. Therefore, a viable solution lies in enhancing resolution and CNR through software applications. Even with attained nanometer spatial resolution and high CNR, SEM imaging at magnifications beyond 50K is susceptible to environmental noise, such as electrical, magnetic, acoustic, and mechanical noise. These noises, aside from affecting spatial resolution, degrade image quality and impede analyses like linewidth measurements. Hence, accurate measurement and analysis of environmental noise are imperative for its elimination. While EDS has been a staple in SEM for sample composition analysis, it faces challenges with low-z materials containing Li due to a rapid decrease in X-ray emission efficiency. Electron energy loss spectroscopy (EELS), primarily applied to (Scanning) transmission electron microscope ((S)TEM), offers a complementary solution. However, the limitations of high electron energies, over 100 kV, causing knock-on damage to samples, restrict the observation and analysis of soft materials. This is where reflection electron energy loss spectroscopy (REELS) in SEM emerges as a favorable alternative, as it operates at relatively low electron energy compared to (S)TEM, avoiding knock-on damage. This study presents comprehensive research results on the development and performance evaluation of REELS-SEM. Chapter 2 details the method and results of estimating the point spread function (PSF), a key indicator of the optical performance of REELS-SEM. Chapter 3 reveals the outcomes of applying a deconvolution method to eliminate the PSF's influence from SEM images obtained experimentally using the calculated PSF. The algorithm proposed in this study not only enhances resolution and CNR but also optimizes restoration performance automatically. Chapter 4 evaluates the environmental noise affecting SEM and details the process of evaluating and removing the most dominant environmental noise and the resulting image quality improvement. Finally, Chapter 5 offers a comparison of simulation and experimental results for REELS applied to SEM. Subsequently, this study delve into methods for removing background noise, evaluate the limiting energy resolution of the REELS system, and conclude with the results of measuring the reflection spectrum for copper mesh, graphene on lacey carbon, bulk carbon, and aluminum. Key words: SEM, Optical performance evaluation of SEM, Deconvolution, Environmental noise evaluation, REELS * A thesis submitted to committee of the University of Science and Technology in a partial fulfillment of the requirement for the degree of Doctor of Philosophy conferred in February 2024. 오늘날의 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM)은 나노미터 수준의 분해능을 자랑하므로 나노재료, 나노소자, 플라즈몬 구조, 생물학 등 다양한 분야에서 없어서는 안될 필수 요소이다. 또한 SEM은 에너지 분산형 분광법(Energy dispersive spectrometer, EDS)와 같은 검출기를 통해 구성 분석을 용이하게 한다. 소형 전자 소스, 수차 보정기, 단색 장치 및 감지 시스템의 발전으로 나노미터 공간 분해능과 우수한 명암 대비 잡음비(Contrast-to-noise ratio, CNR)를 달성하는 데 기여하지만 관련 장비 교체는 사용자에게 부담이 될 수 있다. 따라서 실행 가능한 솔루션은 소프트웨어 애플리케이션을 통해 해상도와 CNR을 향상시키는 것이다. 나노미터 공간 분해능과 높은 CNR을 달성하더라도 50K를 초과하는 배율의 SEM 이미징은 환경 소음에 취약하다. 공간 해상도에 영향을 미치는 것 외에도 전기, 자기, 음향 및 기계적 노이즈는 이미지 품질을 저하시키고 선폭 측정과 같은 분석을 방해한다. 따라서 이를 제거하기 위해서는 환경소음을 정확하게 측정하고 분석하는 것이 필수적이다. EDS는 샘플 구성 분석을 위한 SEM의 주요 요소였지만 X선 방출 효율의 급격한 감소로 인해 Li가 포함된 낮은 z 재료의 경우 문제에 직면해 있다. 주로 (S)TEM에 적용되는 전자 에너지 손실 분광법(EELS)은 보완적인 솔루션을 제공한다. 그러나 100kV를 초과하는 높은 전자 에너지의 한계로 인해 샘플에 연쇄 손상이 발생하여 연질 재료의 관찰 및 분석이 제한된다. SEM의 반사 전자 에너지 손실 분광법(REELS)이 (S)TEM에 비해 상대적으로 낮은 전자 에너지에서 작동하여 노크 손상을 방지하므로 유리한 대안으로 떠오르는 분야이다. 본 논문은 REELS-SEM의 개발 및 성능 평가에 대한 종합적인 연구 결과를 제시한다. 2장에서는 REELS-SEM의 광학 성능을 나타내는 주요 지표인 점확산함수(PSF)를 추정하는 방법과 결과를 자세히 설명한다. 3장에서는 계산된 PSF를 이용하여 실험적으로 얻은 SEM 영상에서 PSF의 영향을 제거하기 위한 디콘볼루션 방법을 적용한 결과를 보여준다. 본 연구에서 제안한 알고리즘은 해상도와 CNR을 향상시킬 뿐만 아니라 자동으로 복원 성능을 최적화한다. 4장에서는 SEM에 영향을 미치는 환경 노이즈를 평가하고 가장 지배적인 환경 노이즈를 평가 및 제거하는 과정과 그에 따른 이미지 품질 개선을 자세히 설명한다. 마지막으로 5장에서는 SEM에 적용된 REELS에 대한 시뮬레이션과 실험 결과를 비교한다. 이어서, 배경 잡음을 제거하는 방법을 조사하고, REELS 시스템의 제한 에너지 분해능을 평가하고, copper mesh, graphene on lacey carbon, bulk carbon 그리고 알루미늄의 반사 스펙트럼을 측정한 결과로 결론을 내린다. 주요단어(Key words) : SEM, SEM 광학 성능 평가, Deconvolution, 환경 잡음 평가, REELS

SEM을 이용한 학습 모형 설계 모형 구현

김명진 서울교육대학교 교육대학원 2001 국내석사

현장의 정보화 환경은 매우 빠르게 변화되어 가고 있으나 정보화에 대한 현장의 적응력은 많이 떨어져 있다. 특히 교과와 관련한 컴퓨터 교육은 상당히 열악한 상태에 있다. 많은 교사들은 이제야 학생들에게 올바른 정보화 교육을 할 때라고 말하고 있다. 하지만 기존의 코스웨어는 교과지도에 반영하여 학습지도를 하기에는 너무 오래된 프로그램이며, 현장의 컴퓨터와도 사양이 맞지 않다. 이에 본 논문에서 제시한 SEM(State Evaluation Model)은 컴퓨터를 이용한 교과지도에 꼭 필요한 요소를 담고 있다. 특히 정보화와 연계한 수업을 고려하고 있는 교사는 SEM을 이용하여 수업 계획을 수립하면 성공할 수 있다. SEM은 상태(State), 평가(Evaluation), 진행과정(Arc)으로 구성되어 있다. SEM은 여러 과목에 접목시킬 수 있도록 만들어졌으며, 특히 수학을 지도하려는 교사에게는 많은 도움을 준다. 우수한 학생들은 중간 단계를 거치지 않고 진행 할 수 있도록 프로그램하였으며, 평가 결과가 중위 그룹에 속하는 학생들은 문제를 더 풀 수 있도록 하였다. 이 단계를 거친 학생들은 전 단계의 학생들과 마찬가지로 최상위 과정으로 올라간다. 최하위 그룹에 있는 학생들은 좀 더 많은 수련 과정을 거치도록 프로그램 되어 있다. SEM은 사용자 등록을 먼저 거치도록 하였으며 이미 등록된 학생은 다시 등록하지 않아도 SEM을 계속 사용할 수 있도록 하였다. 제시된 문제는 자기 수준에 맞게 풀 수 있도록 하였다. 문항 별로 상, 중, 하의 난이도를 두어 진단 평가에서 얻은 결과를 바탕으로 과정을 치르도록 하였다. 본 논문에서는 수학을 예제로 풀어나갔으나, 현장에서는 수학 뿐 아니라 다른 과목에서도 사용할 수 있다. 국어, 사회, 자연 과목에서도 SEM을 이용하여 자기 수준에 맞게 문제를 해결하도록 한다. SEM의 효과는 아래와 같다. 첫째, 자기주도적으로 학습 할 수 있다. 학습의 진행 따라 스스로 공하는 방향을 제시하고 그에 맞는 문제를 제공한다. 둘째, 새로운 코스웨어를 생성한다. 학생의 입장에서 문제를 풀어나가도록 하여 수준에 맞는 코스를 선택하고 방향을 잡아주는 역할을 하는 코스를 개발한다. 셋째, 흥미로운 학습을 하도록 도와준다. 컴퓨터를 좋아하는 학생들과 그렇지 않은 학생들도 교과서를 탈피해서 문제를 대하므로 학습에 흥미를 가진다. 넷째, 새로운 교수방법에 대한 방향을 제시한다. 교사의 입장과 학생의 입장을 고려한 코스웨어의 개발로 교사에게 새로운 교수방법을 연구하는데 도움을 준다. Information environment has been changed so rapidly, there is an exception; education. The past courseware concept, which is related to CAI(Computer-assisted Instruction), cannot be applied to the education field any more. Many teachers say that it is time for information education to be done for students. Also, the previous courseware concept is too old to be as learning medium. This thesis presents SEM (State Evaluation Model) that has essential elements for computer-assisted learning. Especially, SEM can be useful for information education. SEM consists of State, Evaluation and Arc, respectively. SEM is applicable to many subjects. Particularly it is more effectively used for mathematics. The followings are the contents of SEM. 1. The advanced students can work without delay in the intermediate level. 2. The intermediate students usually need to exercise more. After this, they can move up to the advanced level. 3. The low-level students are programmed to excercise more problems. 4 . In order to use SEM, a user must register first. Once after registeration, he/she does not need to do it twice. 5. Each student can stay at the appropriate level through diagnostic test. The test has various questions depending on students' progress. Though this thesis experiments on mathematics, SEM can be applied to other subjects; Korean, social studies and science, etc.

소형차 실제도로 주행 NOx 배출량에 대한 PEMS 및 SEMS 데이터 상관성 분석

정준우 한국교통대학교 일반대학원 2021 국내석사

최근에 이동식 배출가스 측정 장비(PEMS, Portable Emissions Measurement System)에 비해 설치가 비교적 간편하고 저가이며 작동시간의 제한이 없는 센서기반 배출가스 측정 장비인 SEMS(Sensor based Emisssions Measurement System)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 주로 실내 인증모드에서 수행되고 실제도로 주행 시험은 모니터링 수준에 머무르고 있으며, SEMS를 실제도로 주행 배출가스 시험에 적용하기 위한 검증이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서 본연구에서는 실내 인증모드 및 실제도로 주행 배출가스(RDE, Real Driving Emission) 주행 경로에서 배출가스 시험을 수행하였으며 PEMS 및 SEMS 장비로 측정한 NOx 배출량을 비교 분석함으로써 SEMS 장비의 RDE 시험 적용 가능성을 확인하였다. SEMS에서 측정한 배기가스의 신뢰성을 검증하기 위해 실제도로 주행조건을 반영한 WLTC(Worldwide harmonized Light duty Test Cycle) 모드에서 정용량 시료 채취 장비(CVS, Constant Volume Sampler)와 PEMS 및 SEMS에서 데이터의 신뢰성 검증을 수행하였다. SEMS 장비의 경우 PEMS 장비와 달리 유량계가 별도로 없으므로 자기진단장치(OBD, On-Board Diagnostics)에서 취득한 흡입공기 유량, 연료 소비량의 데이터를 배기 유량으로 변환하여 NOx 배출량을 산출하였다. 실제도로 주행 배출가스 시험결과, 두 장비에서 측정한 NOx 배출량 상관관계의 그래프의 기울기가 거의 1.0에 가까우며 결정계수가 0.9인 것으로 나타나 SEMS 장비를 RDE시험에 적용 가능함을 확인하였다. 그러나, NOx 배출량 수준이 낮은 SCR 적용 차량의 경우 SEMS의 측정오차 한계가 나타났으며 이는 SCR에서의 NH3 분사로 인해 SEMS 장비의 NOx 센서가 측정 한도를 초과하기 때문인 것으로 확인하였다. 또한, 도로 경사도 조건에서 PEMS 및 SEMS 장비의 NOx 배출량을 취득하여 상관성을 비교분석을 한 결과, 주행부하가 높은 Up-hill의 경우 두 장비의 NOx 배출량 추종성이 일치하는 경향을 확인하였으나, Down-hill의 경우 NOx 배출량이 적어 상관성 그래프의 기울기와 결정계수 모두 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 낮은 농도의 NOx 배출량에서 SEMS 장비의 측정오류인 것으로 확인하였다. 외기온도 변화에 따라 냉간시동 및 열간시동 조건으로 시험한 결과, 외기온도 변화에 상관없이 PEMS 장비에서 측정한 질소산화물 농도 값과 SEMS 장비에서 측정한 질소산화물 농도값이 비슷한 경향이 나타났다. 이상의 결과를 분석한결과 본 연구에서는 SEMS 장비의 실제도로 주행 NOx 배출량 시험에 적용 가능하다고 판단하였다.

DH-SEM2를 이용한 지역난방발전 시스템의 공정 및 운전 시뮬레이션

이민경 서울과학기술대학교 2015 국내석사

Districting heating and cooling system is composed of complex energy network which are CHP(Combined heat and power plant), heat pump, renewable energy, unutilized energy and so on. Thus the optimization and integrated planning for this distributed system are important in order to save energy and reduce the cost of CHP operation. In this study, The power plant networks of KDHC(Korea district heat corporation) are simulated using the DH-SEMS package which is a suite of energy management software used to monitor, prediction, control and optimization the energy network operation. By reviewing the simulated results compared with the actual operation was carried out analyzing the convenience, economic feasibility and reliability analysis of the DH-SEMS program. In addition, the economic effects of what-if CHP, component design, new heat demand and also operating mode change were discussed based on the simulation results. On basis of simulated results, the convenience, economic feasibility and reliability of the visual modeling DH-SEMS program is confirmed as economically and conveniently compared to code base software. Also, DH-SEM2 shows about 5 times faster calculation speed than the other existing program. DH-SEM2 results were very consistent with the actual operation data. Changes in various scenarios and power plant equipment additions or changes in economic forecasting during construction and operation were also obtained excellent results easily and economically DH-SEM2 through simulation. In conclusion, the DH-SEM2 package for district heating network, network design and operation, ease of energy economics judgment shall be able to be a very useful in driving automated, integrated energy policy decisions. Keyword : District heating system, CHP, DH-SEM2, District heating system simulation, Optimum operation 지역냉난방시스템은 열병합 복합발전과, 히트펌프, 신재생에너지, 각종 미활용 에너지원 등 다양한 형태의 복합적인 에너지 생산원들로 구성되어 있어, 복잡한 광역 에너지 네트워크망을 형성한다. 이때 열병합발전시설의 최적의 에너지 생산 및 분배를 위한 운전방식과 계획이 매우 중요하다. 본 연구에서는 운전 및 설계 최적화를 위하여 개발된 프로그램인 DH-SEM2를 이용하여 수도권 A발전사의 광역에너지 네트워크망을 모사하고, 실제 운전 결과와 비교 검토함으로서 본 프로그램의 편의성 및 신뢰도, 경제성을 분석을 수행하였다. 또한 새로운 수요개발이나 발전소나 구성요소 사양 변경시 경제적 효과와 운전의 양상변화도 모사결과를 바탕으로 고찰하였다. 편의성 신뢰도와 유용성 분석에서 DH-SEM2는 컴퓨터 언어와 같은 code base를 사용하는 기존 프로그램들과 달리 Visual Modeling방식으로 새로운 발전소 증설 등의 모사하는데 광역에너지 네트워크망의 설계가 기존프로그램에 비해 매우 편리하고 경제적임을 확인하였다. 또한 시뮬레이션의 계산속도가 현재 사용되고 있는 기존 프로그램 비교하여 약 5배 빠른 것을 확인하였다. 수도권 16개 발전지사 전체 광역에너지 네트워크망의 실제 운전 데이터와 A발전사에서 운용되고 있는 K프로그램 비교 분석에서도 매우 일치하는 결과 보였다. 여러가지 가상의 시나리오로서 기기변경과 발전시설 추가 구축시 경제성과 운전예측 변화도 DH-SEM2 시뮬레이션 통해 쉽게 경제적으로 우수한 결과를 도출하였다. 결론적으로 광역에너지 네트워크망 설계와 운전에 DH-SEM2 패키지는 편의성 경제성은 운전자동화, 집단에너지 정책결정에 매우 유용하게 활용될 수 있으리라 사료된다. Keyword : 광역에너지, 에너지네트워크망, 열병합발전, 집단에너지, 지역난방, DH-SEM2, 최적화 운전

Tilt-SEM 을 이용한 포토레지스트 미세 패턴 분석

장유하 서울시립대학교 일반대학원 2023 국내석사

Estudio sem?ntico-cognitivo del adjetivo de dimensi?n en espa?ol

문성주 서울대학교 대학원 2021 국내박사

El presente estudio tiene como objetivo analizar las características semánticas de los adjetivos dimensionales del español desde la perspectiva de la lingüística cognitiva, así como exponer su sistema semántico en español. Determinar el significado de los adjetivos es una labor complicada y difícil debido a su naturaleza. El adjetivo representa un atributo o estado del nombre al que modifica, y no una entidad concreta. Por ello, es difícil determinar su extensión ya que se debe considerar el significado intrínseco del adjetivo y también la relación que posee con el nombre. Por esta razón, es conveniente determinar el significado del adjetivo a partir de la clasificación de los significados adquiridos por un nombre modificado por un adjetivo. El presente estudio analiza los diversos significados de los adjetivos dimensionales, los cuales representan básicamente los conceptos espaciales, a partir de los diversos campos semánticos de los nombres usados en combinación con ciertos adjetivos. El concepto de espacio es una de las categorías más básicas en la función cognitiva del hombre y así entendemos la posición, la dirección, el tamaño y el estado de los objetos en el espacio. En español, el adjetivo dimensional es la categoría léxica que describe esta información espacial y, a pesar de ser una categoría de alta frecuencia en español, no ha merecido la debida atención ni investigación sobre su estructura semántica. El adjetivo dimensional en español, al igual que en otras lenguas, posee carácter polisémico, que muestra una expansión de significado a partir de su significado básico. En general, dicha extensión va desde lo espacial a lo temporal y lo abstracto. Los estudios previos se enfocaron en examinar y estructurar los sentidos espaciales y dimensionales de esta categoría, y no se ha realizado una revisión pormenorizada del sistema semántico general que incluye tanto los significados básicos como extendidos. Partimos de esta problemática para analizar los significados básicos y extendidos, pero también para proponer un sistema semántico que englobe sus características. Analizamos seis pares y un total de trece adjetivos dimensionales que son ‘alto/bajo’, ‘largo/corto’, ‘profundo/somero/superficial’, ‘ancho/estrecho’, ‘grueso/delgado’ y ‘grande/pequeño’. Son adjetivos que se utilizan frecuentemente en la vida cotidiana y los resultados del corpus evidencian su frecuencia. Asimismo, son adjetivos que los estudiantes aprenden en las primeras etapas de su aprendizaje del español cuando adquieren el concepto de espacio. En el capítulo 2, examinamos las características y los mecanismos de la lingüística cognitiva que es el marco teórico por el que optamos para analizar los significados básicos y extendidos de esos trece adjetivos en cuestión. Los fundamentos de la lingüística cognitiva se basan en la experiencia y sitúan al ser humano como medida y centro de todo, y estos argumentan que las palabras que denotan el concepto espacial como los adjetivos dimensionales son el resultado de la interpretación subjetiva del hombre y no un reflejo del mundo exterior tal y como es. Podemos afirmar que la experiencia humana está presente en la expansión de los significados de los adjetivos dimensionales. Hemos considerado y empleado algunos mecanismos de la lingüística cognitiva como la teoría de prototipo, la prominencia y la teoría de metáfora conceptual. Consideramos que estos mecanismos servirán para el análisis de la estructuración y la expansión de los significados de los adjetivos dimensionales. De acuerdo con las características semánticas de los adjetivos dimensionales, empleamos la teoría de prototipo y la prominencia para el análisis de significados básicos, y la teoría de la metáfora conceptual para los extendidos. En particular, intentamos presentar el aspecto de expansión de significado de una manera multilateral haciendo uso de las tres subdivisiones de la metáfora conceptual: conceptual, ontológica y orientacional. En el capítulo 3, nos dedicamos a describir las características de los adjetivos dimensionales del español. Tomamos como punto de partida la consideración de las propiedades comunes que posee el grupo denominado como el adjetivo dimensional. La comprensión de las propiedades de los adjetivos dimensionales debe preceder a otros análisis, dado que estos cumplen un papel importante en el entendimiento de diversos significados y de la relevancia entre ellos. Según Dixon (2004), el concepto de espacio en el lenguaje es un elemento universal, y en español este concepto se manifiesta a través de los adjetivos dimensionales, que se definen como una categoría léxica que expresa las formas, los tamaños y las posiciones que ocupan ciertos objetos visuales. Encontramos que los adjetivos dimensionales en español pertenecen a la clase de los adjetivos calificativos que, por expresar las propiedades de un objeto específico con unas características semánticas y conceptuales, se diferencia de otras subclases. Podemos sintetizar sus propiedades en tres aspectos esenciales. El primer rasgo es la intersectividad, ya que expresa una proximidad relativa en cuanto al significado del prototipo dentro de la categoría de los objetos modificados. El segundo es la graduabilidad y la medida, que indican la posición relativa en una escala cuantitativa, y esta propiedad hace posible la división en seis variables integradas en el parámetro dimensional: ‘altura’, ‘longitud’, ‘profundidad’, ‘anchura’, ‘grosor’ y ‘tamaño’. El tercero es la polaridad semántica, la cual representa la relación de oposición existente entre elementos. El cuarto se relaciona con la posición de los adjetivos dimensionales, ya que pueden ocupar una posición anterior o posterior a la del nombre mostrando así diferentes comportamientos y funciones según su ubicación. Hemos podido confirmar que los adjetivos dimensionales, en su significado básico al denotar la cantidad que ocupa algo en el espacio, tienden a ubicarse después del nombre (posición no marcada) con una función especificativa. Por otro lado, los adjetivos dimensionales con significados extendidos van antes del nombre, cumpliendo una función evaluativa o enfática de las propiedades del nombre modificado. En el capítulo 4, analizamos la estructura semántica de cada par de adjetivos dimensionales, según sus significados básicos y extendidos. Utilizamos datos de los diccionarios y de los corpus consultados que incluyen ejemplos de su uso actual. Llevamos a cabo el análisis con los datos extraídos de tres diccionarios monolingües, dos diccionarios combinatorios y dos corpus. Todos los datos se han categorizado de acuerdo con las propiedades semánticas de los nombres que acompañan. Además, hacemos una distinción entre los significados básicos y los extendidos para cada par opuesto de los adjetivos dimensionales. El significado básico se ha examinado en relación con la concepción cognitiva humana del espacio y se ha mostrado utilizando el mecanismo de la lingüística cognitiva: la prominencia. La modalidad de expansión de los significados se ha identificado a partir de las propiedades de los adjetivos dimensionales y los campos semánticos de los nombres modificados, y encontramos que se dan expansiones de significados metafóricos hacia el dominio abstracto. Además, hemos encontrado que los significados de los adjetivos dimensionales no existen de forma independiente, sino que están relacionados conceptualmente entre sí. Los resultados obtenidos del análisis de cada par de adjetivos dimensionales son los siguientes. En primer lugar, ‘alto’ y ‘bajo’ manifiestan el concepto de ‘altura’ como su significado básico y forman un campo semántico de ‘tiempo’, ‘intensidad’, ‘valoración’ y ‘cantidad’. En segundo lugar, ‘largo’ y ‘corto’ manifiestan el concepto de ‘longitud’ como su significado básico y forman un campo semántico de ‘tiempo’, ‘cantidad’ y ‘cualidad humana’. En tercer lugar, ‘profundo’, ‘somero’ y ‘superficial’ manifiestan el concepto de ‘profundidad’ como su significado básico y forman un campo semántico de ‘tiempo’, ‘intensidad’, ‘cantidad’ y ‘relación’. Además, hemos encontrado que los adjetivos ‘somero’ y ‘superficial’ no mantienen una estrecha relación de oposición, tanto en los significados básicos como en los significados extendidos. En cuarto lugar, ‘ancho’, y ‘estrecho’ manifiestan el concepto de ‘anchura’ como su significado básico y forman un campo semántico de ‘intensidad’, ‘cantidad’ y ‘relación’. En quinto lugar, ‘grueso’ y ‘delgado’ manifiestan el concepto de ‘grosor’ como su significado básico y forman un campo semántico de ‘intensidad’ y ‘cualidad humana’. Asimismo, hemos encontrado que, en algunos casos, el adjetivo ‘fino’ pertenece al par opuesto de ‘grueso’. Por último, ‘grande’ y ‘pequeño’ manifiestan el concepto de ‘tamaño’ como su significado básico y forman un campo semántico de ‘tiempo’, ‘intensidad’, ‘cantidad’, ‘valoración’ y ‘relación’. Al sintetizar los resultados del análisis, se aprecia que los adjetivos dimensionales en español forman campos semánticos de ‘tiempo, ‘intensidad’, ‘cantidad’, ‘valoración’, ‘relación’ y ‘cualidad humana’, aparte de los significados espaciales específicos. Los campos semánticos difieren entre cada par de adjetivos dimensionales, pero existen ciertos aspectos comunes que demuestran la relación semántica entre ellos. Además, hemos identificado que en español estos adjetivos son frecuentemente utilizados para describir la apariencia física o las características específicas de las prendas de vestir. En cuanto a su posición relativa con respecto al nombre, encontramos que la posposición es frecuente con los significados básicos especificando una propiedad del nombre, mientras que la anteposición, con los significados extendidos, enfatiza o refleja una opinión subjetiva del hablante, salvo algunos casos excepcionales. En el capítulo 5, presentamos el sistema semántico de los significados básicos y extendidos de los adjetivos dimensionales, a partir de los resultados obtenidos del análisis realizado en el capítulo 4. Especificamos los significados básicos mediante la teoría de prototipos de la lingüística cognitiva, y defendemos que los adjetivos dimensionales expresan propiedades específicas de uno de los lados polares del prototipo formado a partir de conceptos cognitivos, sociales y culturales. Por ejemplo, ‘perro grande’ puede significar ‘grande’ en relación con el tamaño prototípico de un perro definido en un cierto grupo cultural. Por tanto, la formación del prototipo es fundamental para comprender adecuadamente el significado básico que denota el adjetivo dimensional. Por otro lado, especificamos los significados extendidos teniendo en cuenta los campos semánticos, la posición y la relación interna de cada par de adjetivos dimensionales. Además, presentamos la relación de oposición semántica que muestra cada par de adjetivos dimensionales. En su sentido básico, los seis pares de adjetivos muestran oposiciones semánticas, pero en los sentidos extendidos, no se mantiene esta relación. Por ello, hemos deducido que, a medida que los significados se expanden hacia lo abstracto, la relación de oposición se hace opaca. Por ejemplo, en el campo semántico de ‘valoración’, el adjetivo ‘alto’ posee el significado de ‘importante’, mientras que su opuesto ‘bajo’ carece de ese sentido. Hemos incluido la lista de nombres que acompañan antes y después a los adjetivos para identificar, según su posición, los cambios de significado. Por último, proponemos algunas implicaciones para el contenido y el método para la enseñanza de los adjetivos dimensionales, a partir de los resultados obtenidos de nuestras observaciones. En primer lugar, la determinación del orden para la enseñanza de los adjetivos dimensionales será más efectiva si se realiza en función de la frecuencia de su uso, que se define como la frecuencia semántica entre los diversos significados extendidos que es posible obtener con respecto al corpus. En particular, presentamos la eficacia de exponer los campos semánticos de los nombres modificados por los adjetivos dimensionales, ya que es muy frecuente encontrar combinaciones léxicas, según las colocaciones, cuando estos se usan con un significado extendido. En segundo lugar, proponemos un método basado en el uso de la metáfora conceptual, la cual es un mecanismo de la lingüística cognitiva, para facilitar el entendimiento de los fundamentos de la expansión semántica: de lo concreto a lo abstracto, y de lo espacial a lo temporal y también a lo abstracto. Además, destacamos la posibilidad de la integración en lo que se refiere a la Semántica y la posición en el sintagma nominal de los adjetivos. El presente estudio es significativo, puesto que lleva a cabo un análisis pormenorizado de los significados de cada adjetivo dimensional en español. Al mismo tiempo, intenta aclarar su relevancia interna, así como exponer la relación semántica que mantiene cada par opuesto. Además, es uno de los pocos estudios que utiliza un gran número de datos reales del corpus existente para entender y proponer un sistema semántico sobre el mecanismo de conceptualización de las nociones espaciales, temporales y abstractas en español. Creemos necesario realizar una comparación entre la semántica de los adjetivos dimensionales en español y en otras lenguas, identificando así la universalidad de esta categoría y la individualidad de cada lengua para que sirva de base para una propuesta concreta y práctica en la enseñanza del español como lengua extranjera.

항공보안관리시스템(SeMS) 국내 도입을 위한 법적 연구

권성희 한국항공대학교 항공경영대학원 2024 국내석사

과거에는 항공기 사고에 대한 인식이 안전문제로서 인식하였으며 대부분 기계적 인 결함으로 인한 기체의 기술적 문제로 발생하였다. 그러나 현재는 안전사고뿐만 아니라 사람에 의한 실수나 잘못 또는 고의적인 행동으로 인한 보안사고가 많은 부 분을 차지하고 있다. 항공보안에 대하여 가장 크게 인식이 변하게 된 계기는 2001년 9월 11일 항공기 4대를 동시에 납치한 납치범들이 항공기를 직접 조종하여 미국의 세계무역센터 건물에 충돌시킨 자살테러사건을 계기로 전세계적으로 항공보안에 대 한 인식에 큰 변화가 생기기 시작하였다. 항공보안관리에 대한 위협 관리의 중요성이 커지며 ICAO와 IATA는 종합적이고 사전예방적인 관리체계로서 항공보안관리시스템(SeMS)을 시행하고 있다. 항공 보안 분야에서 위험관리는 보안 위협 수준과 취약성 등에 따라 항공 보안과 관련된 활동 을 적절히 조정한다는 의미로 해석할 수 있다. 또한, 일부 위험한 대상과 다수의 위 험하지 않은 일반적인 대중을 차별화하여 보안 절차를 적용하는데, 승객들은 보안 검색대에서 기다리는 시간을 항공 서비스 불만족 이유 중 중요한 하나의 원인으로 인식하고 있어 보안 활동의 합리화는 항공부분의 서비스 수준 향상에도 기여할 것이 다. 또한 보안관리라는 것은 인명과 재산을 안전하게 보호하며 사고를 예방하는 것 이기에 이를 위해서 관련된 위험과 어떠한 것이 잘못될 수 있는지, 그리고 문제가 발생한다면 어느정도 나쁜지 발생할 가능성이 얼마나 되는지에 대하여 이해하고 관 리하여야 한다. 따라서 위험 평가는 조직이 위험과 위협을 식별하는 데 있어 도움이 되고 가장 중요한 것이 무엇인지 이해하는 데에도 도움이 될 수 있으며 항공보안관리시스템 (SeMS) 특성을 고려한 내부자위협, 사이버 위협, 행동 탐지, 공정문화, 보안문화, 및 기내절도 등에 대한 사전예방적 위험 관리가 가능할 것이고. 항공 보안의 위협 요소 를 분석하고 평가할 수 있을 것이다. ICAO의 규제체계는 국제 기준에 따라 정부가 국가 항공보안프로그램을 수립하고 운영하며 SP(서비스제공자)들이 국제기구의 기준 을 준수하도록 관리 기능을 담당하며 SP(서비스제공자)는 국가 항공보안프로그램에 따라 SP(서비스제공자)의 자체 항공 보안프로그램 또는 항공보안관리시스템(SeMS) 을 수립하고 있다. IATA의 보안 메뉴얼은 항공 보안에 관련하여 불법 방해행위를 대응하기 위해 제작 되었으며 국제 표준을 준수하고 국제 표준의 수립을 지원하기 위한 각 회원국의 협력을 지원한다. 이 메뉴얼은 항공사 및 공항, 항공사 직원에게 보안 관련 자료와 지침서, 정보 등을 제공하고 다양한 보안 지침을 제공하며 항공 보안 및 기타 항공 보안 관련 문제와 더불어 항공 범죄 위협 분석 등을 다루고 있 다. 2007년부터 IATA는 항공 보안 관리시스템을 운영안전평가(IOSA) 요건으로 포 함시키고 모든 회원사에 시행을 의무화하고 있으며 SeMS를 운영안전평가(IOSA)의 필수 인증 요건으로 지정하여 운영하며 SeMS를 통해 식별된 시나리오에서 잔여 위 험과 위협 시나리오의 가능성 및 결과, 취약성에 대한 평가를 통해 정기적으로 검토 하고 있다. 이렇게 ICAO와 IATA의 항공보안관리시스템(SeMS)을 효과적으로 운영 하고 있으며 이와함께 SeMS를 활용하고 있는 주요 외국 사례들을 통해 안전분야의 SMS와 마찬가지로 국제 기준에 부합하는 위협평가 및 위험관리 기준인 항공보안관 리시스템, 즉 SeMS의 국내 도입 방안을 위한 연구를 하고자 한다. 주제어 : ICAO, IATA, 항공보안관리시스템, SeMS, SMS, 항공보안, 항공보안관 리, 「항공보안법」

열전자 방사형 소형 SEM의 분해능 향상을 위한 정전렌즈의 최종형태 결정

김기환 서울과학기술대학교 NID융합기술대학원 2014 국내석사

In this paper, we produced the specific electrostatic type of SEM, based on miniaturization and optimized for depth of focus mode, for the purpose of applying to other vacuum equipment. The initial configuration of the specific electrostatic type of SEM started with minimal configuration that allows people to see the mage in video. in addition, the SEM is specially designed on electron source and lens section to operate seamlessly in the combination with other vacuum equipment. After improving the stability of operation and resolution of the SEM, we had copious amounts of experimentation on identifying the characteristics and development of Einzel type lens with the reference to the demagnification lens system of SEM. Through experimentation we have focused on finding a better final shape of the lens by changing factors that affect the focus, and we removed effects from the various aberrations generated in the process by using aperture and calibration device. As a result, we found a better form of lens that has a much higher efficiency of focusing and stability of operation than conventional lens. Therefore, we could have the final shape of lens composed of two layers of focusing lens and three apertures. Because of this, the effective magnification could be up to 8000 times, and the resolution has improved up to 300 nm compared to the previous micro-region. Starting with minimal configuration we have undergone three steps of changes based on the theories and experimentations, and could determine the future research directions through confirming additional subsequent possibilities. Through this study, we learned the wide potential for the utilization of the electrostatic type of SEM, and also believe it will be able to contribute significantly in various areas in the coming convergence technology era. 본 논문에서는 타 진공장비(ex. 피니싱 장비)에 적용하여 사용할 목적으로, 소형화(miniaturization)를 기본으로 하고 피사계 심도 모드(depth of focus mode)에 특화된 정전타입(electrostatic type)의 SEM을 제작하였다. 초기의 구성은 영상을 볼 수 있는 최소한의 구성으로 시작하였고, 타 진공장비의 환경에서 무리 없이 운용할 수 있도록 전자원 선정 및 렌즈부를 설계하였다. 이후에 보다 안정적인 운용과 분해능 향상을 위해서 SEM의 반확대(demagnification) 렌즈 시스템을 참조하여 집속렌즈(Einzel type)의 특성을 파악 및 개선하는 실험을 하였다. 실험의 내용은 집속에 영향을 미치는 요소들을 변경하며 보다 나은 렌즈의 최종형태를 찾고자 하였고, 이 과정에서 발생하는 각종 수차(aberration)의 영향들을 어퍼쳐(aperture) 및 보정장치를 사용하여 제거하는 실험들을 하였다. 그 결과, 기존의 렌즈보다 집속 효율이 높고 안정적 운용이 가능한 렌즈의 형태를 찾았으며, 이를 반영하여 두 단의 집속렌즈에 3개의 어퍼쳐를 조합한 최종형태를 결정할 수 있었다. 이로 인해서, 초기에 수~마이크로 영역에 머물렀던 분해능을 300 nm까지 향상시킬 수 있었으며, 유효배율은 8000배까지 가능해졌다. 최소한의 구성으로 시작하여, 이론과 실험을 통한 근거들을 가지고 총 3단계의 변화를 거쳤으며, 이후의 발전 가능성을 추가로 확인함으로써 향후의 연구방향을 정할 수 있었다. 본 연구를 통하여 정전타입 SEM의 보다 넓은 활용 가능성을 보았고, 다가올 융합기술시대에 맞추어 다양한 분야에서 크게 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.

PLS-SEM을 이용한 지역별 유수율 제고 수준 평가 모델 개발

이슬기 서울시립대학교 일반대학원 2025 국내석사

Enhancing the operational efficiency of water supply systems is crucial for sustainable water resource management and ensuring a stable water supply. The Revenue Water Ratio (RWR) is a key indicator used to assess this efficiency. To improve the Revenue Water Ratio, activities such as pipeline maintenance, leakage detection, and water meter replacement are commonly implemented. However, despite these efforts, there is still a lack of effective methods to evaluate whether these systems are being operated efficiently, particularly in relation to the unique conditions and characteristics of each region. Previous studies have utilized various methods to evaluate the efficiency of water supply systems. However, many of these studies have not adequately reflected the nuanced differences in water supply conditions across regions or have focused mainly on simple input-output ratios. As a result, they have faced limitations in developing concrete and practical evaluation methods that account for regional specificities. This study utilizes Partial Least Squares Structural Equation Modeling (PLS-SEM) and Data Envelopment Analysis (DEA) to identify the key factors influencing the improvement of the RWR and to examine the structural relationships among various Revenue Water Ratio enhancement projects. To evaluate the effectiveness of these projects, two scenarios were constructed. Scenario I employs project volume variables as measurement indicators, focusing on assessing the interactions between variables and their impact on changes in the RWR. Scenario II uses project cost variables, concentrating on analyzing the efficiency of resource allocation relative to project costs. Through the evaluation of models in each scenario, the optimal model was identified. Based on this model's structure, the data were divided into three segments according to changes in the Revenue Water Ratio, enabling an analysis of the structural characteristics of the projects by regional characteristics. The volume of pipeline maintenance had the most significant impact on changes in RWR in areas with high leakage rates, likely due to the direct effect of maintenance in regions with severely deteriorated pipelines, which led to a reduction in leakage. In contrast, the volume of leakage detection and repair proved more effective in regions aiming for larger improvements in RWR, as the rapid detection and repair of leaks contributed to enhancing the RWR. The volume of water meter replacements contributed differently to RWR improvement across regions, with particularly significant effects in areas where replacing outdated meters improved the accuracy of water flow measurement, thereby enhancing the reliability of water consumption data. These results indicate that the contribution of key factors can vary depending on regional characteristics and the extent of RWR changes. Secondly, Data Envelopment Analysis (DEA) was applied to evaluate the efficiency of water supply systems across different regions. In this analysis, project cost and volume data were used as input variables, while output variables related to RWR increases were employed to assess the efficiency of each project unit. The DEA results revealed that regions with high efficiency were making more effective use of resources, whereas regions with low efficiency showed excessive inputs of certain variables or a lack of sufficient output variables. Specifically, regions with insufficient pipeline maintenance or inadequate leakage detection activities received low efficiency scores. To enhance efficiency, it was recommended that these regions prioritize pipeline maintenance or intensify leakage detection efforts. This analysis offers a systematic evaluation of the operational status of water supply systems by region and provides valuable foundational data for improving efficiency in less effective areas. Finally, based on the results of the study utilizing PLS-SEM and DEA, efficient and inefficient local governments were identified, and a comparative analysis was conducted using specific examples from each municipality. This study utilized PLS-SEM and DEA to evaluate the structural characteristics and efficiency of RWR improvement projects. The results allowed for the identification of efficient local governments and the establishment of relationships between the components of RWR improvement projects, taking regional characteristics into account. These findings offer key data for planning RWR improvement initiatives and resource allocation. This research also establishes a framework for evaluating such projects and supports future studies considering regional factors. 지속가능한 수자원 관리와 안정적인 물 공급을 위해 상수도 시스템의 운영 효율성을 높이는 것은 매우 중요한 문제이다. 상수도 시스템의 유수율은 운영 효율성을 평가하는 핵심 지표로, 이를 높이기 위해 관망 정비, 누수 탐사, 계량기 교체 등의 활동이 이루어지고 있다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고, 지역별 여건과 특성을 반영하여 효율적으로 운영했는지 평가할 방안은 여전히 부족한 상황이다. 기존 연구는 상수도 시스템의 효율성 평가를 위해 다양한 기법을 활용했지만, 지역 간 상수도 여건의 차이를 세밀하게 반영하지 못하거나, 단순한 투입-산출 비율에 초점이 맞춰진 경우가 많았다. 이러한 연구들은 지역 특수성을 고려한 구체적이고 실질적인 평가 방안을 도출하는 데 한계가 있었다. 이에 본 연구는 PLS-SEM(Partial Least Squares Structural Equation Modeling)과 DEA(Data Envelopment Analysis)를 이용하여 유수율 향상의 주요 요인을 도출하고 유수율 제고 사업 간의 구조적 관계를 분석하였다. 연구에 앞서 유수율 제고 사업의 효과를 분석하기 위해 사업 물량 변수를 측정변수로 이용한 시나리오 I과 사업 비용 변수를 측정변수로 이용한 시나리오 II를 설정하여 분석 모델을 구성하였다. 시나리오 I은 사업 물량 데이터를 활용하여 각 변수 간의 상호작용과 유수율 증감에 미치는 영향을 평가하는 데 중점을 두었고, 시나리오 II는 사업 비용 데이터를 기반으로 자원 투입 대비 효율성을 분석하였다. 각 시나리오의 모델 평가를 통해 최적의 모델을 도출하였으며, 이 모델의 구조를 토대로 유수율 증감분을 기준으로 전체 데이터를 3구간으로 나누어 지역 특성별 사업의 구조적 특징을 분석하였다. 관망 정비량은 누수 발생률이 높은 지역에서 유수율 변화에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 이는 관로의 노후화가 심각한 지역에서는 관망 정비를 통해 직접적인 누수 감소 효과를 얻을 수 있었기 때문으로 분석되었다. 반면, 누수 탐사 및 복구량은 상대적으로 목표하는 유수율 증감량이 많은 지역에서 더 효과적인 변수로 작용하였으며, 탐사를 통해 빠르게 누수를 탐지하고 복구함으로써 유수율 향상에 기여하였다. 계량기 교체량은 지역별로 유수율 향상에 다르게 기여하였으며, 특히 노후화된 계량기를 교체함으로 유량 측정의 정확도를 개선하여 수돗물 사용량 측정의 신뢰성을 높인 결과로 해석된다. 이러한 결과는 지역별 특성과 유수율 증감분에 따라 주요 요인의 기여도가 달라질 수 있음을 보여준다. 두 번째로, DEA를 적용하여 지역별 상수도 시스템의 효율성을 분석하였다. 분석에서는 투입 변수로 사업 비용과 물량 데이터를, 산출 변수로 유수율 증가와 관련된 변수를 사용하여 사업단위의 효율성을 평가하였다. DEA 결과, 효율성이 높은 지역은 상대적으로 자원을 효과적으로 활용하고 있었으며, 비효율적인 지역은 특정 투입 변수의 과도한 투입이나 산출 변수의 부족으로 인해 효율성이 낮게 나타났다. 특히, 관망 정비가 미흡하거나 누수 탐사 활동이 부족한 지역은 효율성 점수가 낮았으며, 개선을 위해 관망 정비 우선 지역으로 설정하거나 탐사 활동을 강화하는 방향이 제안되었다. 이러한 분석은 지역별 상수도 시스템의 운영 현황을 체계적으로 파악하고, 비효율적인 지역의 효율성을 향상시키기 위한 실질적인 기초 자료로 활용될 수 있다. 마지막으로, PLS-SEM과 DEA를 이용한 연구 결과를 통해 효율적인 지자체와 비효율적인 지자체를 선별하고, 각각 지자체를 예시로 들어 비교 분석하였다. 본 연구는 PLS-SEM과 DEA를 이용하여 유수율 제고 사업의 구조적 특성 및 효율성을 평가하였으며, 그 결과 사업 수행이 효율적인 지자체를 선별하고, 지역 특성에 따른 유수율 제고 사업 구성 요소 간의 관계성을 도출하였다. 이 결과는 실무자들이 유수율 제고 사업 계획을 수립하고 자원을 효율적으로 배분하는 데 기초 자료로 활용할 수 있을 것이며, 본 연구는 유수율 제고 사업의 체계적인 평가를 위한 기초 단계로서, 향후 다양한 지역 특성과 요인을 반영한 심층적인 후속 연구로 확장할 수 있을 것으로 판단된다.

저전압 전자주사현미경의 정밀도 향상에 관한 연구

안재형 서울대학교 대학원 2015 국내박사

본 논문은 메모리 반도체의 Critical Dimension(CD)의 측정 결과를 향상시키고자 전자주사현미경에서 획득되는 영상을 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 메모리 반도체의 경우 일반 광학계로 측정할 수 배율의 한계에 의해 일찍이 전자나 이온을 이용한 광학계를 통하여 보다 높은 배율의 영상을 이용하여 CD를 측정하고 있다. 이 중 저전압의 전자주사현미경 (SEM)은 시료표면에 손상을 최소화 할 수 있는 방법으로 메모리 표면의 CD를 측정할 수 있는 유일한 방법이 되었다. 본 논문에서는 SEM에서 보다 정밀한 CD측정을 위하여 비점수차 및 focus를 보정하는 알고리즘을 제안하였으며, 더 나아가 획득되는 영상을 이용하여 원영상을 복원하는 연구를 진행하였다. 먼저 SEM에서 발생하는 영상의 분해능을 높이기 위해서는 시료에 도달하는 전자빔의 크기를 감소시켜야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 defocus와 비점수차 발생량을 파악하고 자동으로 보정하는 알고리즘을 제안하였다. 푸리에 변환을 통하여 영상에 발생한 defocus와 비점수차 발생량을 계산하고 이를 실시간으로 보정하도록 하였다. 또한 전자빔의 형상에 의해 발생하는 영상의 열화현상을 제거하기 위해 비등방성의 열화함수를 가정하고 디컨벌루션 과정을 수행하여 영상을 복원, 원영상을 획득하는 연구를 진행하였다. 이를 통해 영상의 분해능을 높이고, CD를 측정하여 반복도를 향상하였다. This study aims to suggest image quality improvement in CD(Critical Dimension) measurement of memory semiconductor using electron microscopy with nanometer electron beams. If a distance of lines is getting narrow and going under dozens of nm, it's impossible to measure even though using high magnification in measuring a CD of memory semiconductor. In this case, the only solution for measurement of memory surface CD is using a SEM(scanning electron microscopy) equipment which has a low voltage, electron beam. This study contains optimization of SEM column, correction method of defocus and astigmatism and Image deconvolution method. We suggest automatic detection and correction method of defocus and astigmatism in critical dimension measurement using electron microscopy with nanometer electron beams. To achieve this, the Fourier transform image is utilized for focus and astigmatism correction in critical dimension measurement using of electron microscopy. A novel algorithm is presented that analyzes this Fourier transform applied-image with adaptive image binarization and control electron beam and lens for simultaneous detection and correction to correct focus and astigmatism in real-time. The images acquired in SEM are degraded by electron beam. In order to remove such degradations, this study conducted a study on the acquisition of original images using image restoration techniques. In general, most of focus blur are explained by the isotropic distribution. However, SEM can have an anisotropic distribution depending on the shape of electron beam and accordingly, the point spread function of anisotropic distribution was assume and based on this, images were restored. Using these three methods, the limit of resolution of the images acquired could be increased and the repeatability of CD could also be improved.