Formation of Electric Dipoles in Pea Stem Tissue Due to an Electric Field

Fatemeh Ahmadi,Elham Farahani 한국물리학회 2016 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.69 No.1

For examining the effect of an electrical field (DC) on pea seed, we exposed the pea seeds to electric fields with intensities 1, 4 and 7 kV/cm for 30, 230, 430 and 630 seconds. The tests were repeated three times, and each iteration had 5 seeds. Then, the seeds were moved to packaged plates. Finally, microscopic observation of the pea stem tissue showed that the application of a DC electrical field caused a deformation in the pea stem tissue. The results led us to examine the deformation of the tissue theoretically and to address that deformation as an electrostatic problem. In this regard, we modeled the pea stem based on the formation of electric dipoles. Then, theoretically, we calculated the force acting on each xylem section by coding, and the results were consistent with the experimental data.

국내 맥상광체조사를 위한 3차원 전기비저항 모델링자료의 3차원 역산 해석

이호용,정현기,정우돈,곽나은,이효선,민동주 한국지구과학회 2009 한국지구과학회지 Vol.30 No.6

최근 들어 국내 광산개발에 대한 관심이 고조되면서 새로운 광상탐사 및 기존 광상의 연장성 확인 등의 목적으 로 물리탐사를 적용하는 사례가 늘고 있다. 금속광상 탐사의 경우, 광화대가 주변에 비해 높은 전기전도도를 갖기 때문 에 이를 탐지하기 위하여 전기비저항 탐사를 수행하는 것이 일반적이며, 현실 여건상 대부분 2차원 탐사가 수행된다. 그러나 국내 금속광상의 대부분이 맥상으로 분포하고 있으며, 광맥의 폭이 변한다거나 광맥이 단층에 의해 끊어져 있는 등 매우 복잡한 3차원 구조를 띤다. 따라서 3차원 광체구조에 대하여 2차원 탐사 및 2차원 해석을 수행할 경우 왜곡된 해석을 초래할 수 있다. 이에 이 연구에서는 이러한 3차원 광체구조에 대한 3차원 전기비저항 탐사의 적용성을 검토하 기 위해 주향에 수직한 여러 측선에 대하여 2차원 쌍극자-쌍극자 탐사를 수행하여 얻은 자료와 3차원 단극자-단극자 배열을 이용하여 얻은 자료들을 각각 3차원 역산한 후 이들을 2차원 해석결과와 비교하였다. 3차원 맥상광체로는 맥폭 이 변하는 모형과 맥이 단층에 의해 어긋난 모형 등을 가정하였다. 2차원 쌍극자-쌍극자 배열자료에 대해 3차원 역산을 수행하여 얻은 결과를 3차원 단극자-단극자 배열자료와 비교하면 단극자-단극자 탐사자료가 전체적인 구조는 잘 보여주 나 배열의 특성상 쌍극자-쌍극자 탐사자료만큼 정확한 결과를 제시하지 못함을 확인할 수 있었다. 따라서 실제 탐사시 주향의 방향에 대한 정보를 알 수 있다면 주향에 수직한 2차원 측선들에 대해 쌍극자-쌍극자 탐사를 수행하고 이를 3 차원 해석하는 것이 가장 바람직하다. 그러나 지표면에 광체가 드러나 있는 경우에 대해서는 이미 개발이 완료된 상태 이며, 현재 남아있는 광상은 지하 깊은 곳에 매몰되어 있는 경우가 대부분이다. 이러한 경우 주향에 대한 정보를 알기 어려우므로 비록 해상도는 떨어지더라도 3차원 단극자-단극자 탐사를 수행하고 해석하는 것이 바람직할 것으로 보인다. Recently as the interest in the development of domestic ore deposits has increased, we can easily find some studies on exploration geophysics-based ore-deposit survey in literature. Based on the fact that mineralized zone are generally more conductive than surrounding media, electrical resistivity survey among several geophysical surveys has been applied to investigate metallic ore deposits. Most of them are grounded on 2-D survey. However, 2-D inversion may lead to some misinterpretation for 3-D geological structures. In this study, we investigate the feasibility of the 3-D electrical resistivity survey to 3-D vein-type ore deposits. We first simulate 2-D dipole-dipole survey data for survey lines normal to the strike and 3-D pole-pole survey data, and then perform 3-D inversion. For 3-D ore-body structures, we assume a width-varying dyke, a wedge-shaped, and a fault model. The 3-D inversion results are compared to 2-D inversion results. By comparing 3-D inversion results for 2-D dipole-dipole survey data to 3-D inversion results for 3-D pole-pole survey data, we could note that the 2-D dipole-dipole survey data yield better inversion results than the 3-D pole-pole data, which is due to the main characteristic of the pole-pole array. From these results, we are convinced that if we have certain information on the direction of the strike, it would be desirable to apply 2-D dipole-diple survey for the survey lines normal to the strike. However, in most cases, we do not have any information on the direction of the strike, because we already developed the ore deposit with the outcrops and the remaining ore deposits are buried under the surface. In that case, performing 3-D pole-pole electrical resistivity survey would be a reasonable choice to obtain more accurate interpretation on ore body structure in spite of low resolution of pole-pole array.

국내 맥상광체조사를 위한 3차원 쌍극자-쌍극자 전기비저항 탐사의 적용성 분석

민동주 ( Dong Joo Min ),정현기 ( Hyun Key Jung ),이효선 ( Hyo Sun Lee ),박삼규 ( Sam Gyu Park ),이호용 ( Ho Yong Lee ) 한국지구물리탐사학회 2009 지구물리와 물리탐사 Vol.12 No.3

쌍극자-쌍극자 전기비저항 탐사에서 나타나는 음의 겉보기 비저항

정현기 ( Hyun Key Jung ),민동주 ( Dong Joo Min ),이효선 ( Hyo Sun Lee ),오석훈 ( Seok Hoon Oh ),정호준 ( Ho Joon Chung ) 한국지구물리탐사학회 2009 지구물리와 물리탐사 Vol.12 No.1

취약대가 존재하는 제방의 누수 탐지를 위한 전기비저항 탐사의 적용성 연구

박삼규(Samgyu Park),김재홍(Jaehong Kim) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.4

댐 및 저수지 제방의 누수현상은 통관 주변에서 주로 일어나며 평상 시에는 제방에 큰 영향을 미치지 않지만, 호우나 장마철과 같이 저수지 수위가 상승하면 제방의 붕괴 위험을 가져온다. 따라서 이러한 수맥과 경로를 조사하는 것은 재해 예방과 제방관리의 측면에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 수치적인 방법과 실험적인 방법을 사용하여 통관이 취약대로 작용하는 댐 및 제방에서의 누수현상을 분석하였다. 누수탐지에는 전기비저항 탐사를 사용하여 그 유용성을 검토하였다. 수치해석의 결과에서는 취약대의 크기와 위치에 따라 전극 간격의 설정이 중요함을 보여주었고, 모형제방의 누수실험에서는 전극간격을 0.3m로 쌍극자 배열을 사용하는 것이 가장 좋은 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단되었다. 누수현상의 분석을 통하여 댐 및 제방시설물의 누수탐지에 전기비저항 탐사가 유용함을 확인하였다. The water leakage of reservoir embankment usually occurs around channelling pipes, which gives little influence on the embankment in a normal state. However, the embankment can be destroyed when the water level of reservoir increases with heavy rain and the rainy season in summer. Investigating the water vein and its path is therefore very important from the viewpoint of disaster prevention and embankment maintenance. The water leakage in dams and levees where the channelling pipes are working as weak zone was analyzed by using both numerical simulation and experimental method in this study. To detect the water leakage, an electrical resistivity survey was used and investigated for its’ usability. The numerical results show the size and location of weak zone increases the importance of selection of electrode spacing. The leakage experiments of model embankment present the best result is obtained under the conditions of electrode spacing of 0.3m and dipole-dipole array. By studying the water leakage in dams and levees, the electrical resistivity survey is observed it is a very useful method to predict the leakage.

일반 물리학을 수강하는 공대생이 그린 전기쌍극자와 자기쌍극자의 장선 모양

조광희 한국물리학회 2012 새물리 Vol.62 No.8

In this study, we investigated patterns of field lines for electric dipoles and magnetic dipoles that forty four freshmen in a college of engineering drew in their introductory physics courses. According to the result, less than twenty percent of the participants, 18 \%for the electric dipoles and 16 \% for the magnetic dipoles, gave scientifically correct answers. Others showed some scientificall incongruity in their drawings. For example, some students drew field lines with wrong directions or overlapped them with junctions. In addition, several respondents did not present the proper vector sum in the space between two poles. Also, some confused the electric dipole and the magnetic dipole. These results show that more surveys and instructional improvements are needed for introductory physics courses. 이 연구에서는 일반 물리학을 수강하는 공과대학 1학년생 44명이 그린전기쌍극자와 자기쌍극자 주변의 장선 모양을 분석하였다. 분석 결과에따르면, 과학적 모형에 해당하는 사례는 전기쌍극자 18 \%, 자기 쌍극자16 \%이었다. 과학적으로 적절하지 못한 예로는 장선의 방향이 바르지않거나 겹치게 그리는 사례 등이 있었다. 그리고 두 극성 사이의공간에서 벡터 합성을 제대로 표현하지 못 하거나, 전기쌍극자와자기쌍극자를 서로 혼동하여 그리는 경향도 있었다. 이러한 결과는 일반물리학 수강생을 대상으로 전자기학 교육에 대한 전반적인 실태 조사와교수법 개발이 필요함을 시사한다.

Enhanced energy harvesting based on surface morphology engineering of P(VDF-TrFE) film

Cho, Y.,Park, J.B.,Kim, B.S.,Lee, J.,Hong, W.K.,Park, I.K.,Jang, J.E.,Sohn, J.I.,Cha, S.,Kim, J.M. Elsevier 2015 Nano energy Vol.16 No.-

Polyvinylidene fluoride (PVDF) has great potential for its use as an energy harvesting material as it exhibits not only outstanding piezoelectric and electrostatic characteristics resulting from ferroelectric effects, but also remarkably robust stability against repeated mechanical stress compared to inorganic materials. We report enhanced performances of poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene) (P(VDF-TrFE)) based energy generators with wider range of selections of flexible substrates through a surface morphology engineering using solvent annealing method as the key technology for simple and cost-effective fabrication at room temperature. It is clearly revealed that a solvent annealed P(VDF-TrFE) film is crystallised at room temperature and that the surface morphology is changed from a rough surface into a smooth and flat surface with increasing annealing time. This surface morphology engineering results in 8 times enhanced output voltage and current of the energy generators because of well-aligned electrical dipoles. We also demonstrate a highly transparent and flexible energy generator by employing graphene electrodes with the solvent annealed P(VDF-TrFE) film, which can be effectively harvesting various mechanical energy sources.

전기비저항 탐사를 이용한 충주 무릉매립장 침출수 분포에 관한 연구

김준경 ( Jun Kyoung Kim ) 대한지질공학회 2006 지질공학 Vol.16 No.4

충주시에 위치하고 있는 무릉 생활폐기물 매립장에 쌍극자 배열을 이용한 전기비저항 탐사를 수행하여 폐기물 매립장내부와 주변지역에 대해 침출수 존재 여부와 존재할 경우 하류지역으로 유출경로를 분석하고자 하였다. 매립장 내부의 전기비저항 분포특성을 고려할 때 매립 후 시간이 경과하여 매립물질로부터 유도된 침출수가 측선 곳곳에서 하부 지반의 공극으로 스며들고 있는 것으로 분석된다. 또한 3개 측선 모두 공통적으로 단면도 왼쪽 지역에 고립된 이상대가 존재하고 이상대의 위치, 발달형태와 전기비저항 절대값 등을 종합적으로 고려할 때 상류, 중류 및 하류 지역에서 각각 발달된 전기비저항 이상대가 상호 연결 가능성이 대단히 높은 것으로 분석된다. 마지막으로 매립장 출입구 부근에 설치된 측선에 대한 전기비저항 탐사결과는 매립장 일부 구간에서 매립장 외부로 침출수가 유출했을 가능성이 대단히 크고 보다 정확한 유출경로 및 심도 등을 분석하기 위해 향후 다른 방법의 지구물리탐사 및 지구화학적방법을 이용하여 보다 많은 탐사가 필요한 것으로 판단된다. The electrical resistivity prospecting method with dipole-dipole array was applied to the Mooreung landfill site in order to survey the existence of leachate around the landfill site. Moreover, if there is leachate within Mooreung landfill site, the analysis of potential pathways to exterior environments was tried. Within the landfill site, the overall characteristics of the electrical resistivity anomalies suggest that the leachate induced from the landfill materials has infiltrated the basement rock and fill the pores of basement rock in some parts of the landfill site. The consistency of the anomaly locations (left part of each survey line), anomaly geometries, and absolute resistivity value of anomaly through the 3 survey lines suggests that the resistivity anomaly be connected from the upstream to the downstream and correspond to the leachate material. Finally, the result from the electrical resistivity survey line near the gateway of the landfill site suggests that some of the leachate induced from landfill material leaks to the exterior groundwater system. It is necessary that more surveys using both geochemical and geophysical methods should be performed to find out potential pathways and depths of the leachate more precisely.

Integrated-Optic Electric-Field Sensor Utilizing a Ti:LiNbO3 Y-fed Balanced-Bridge Mach-Zehnder Interferometric Modulator With a Segmented Dipole Antenna

정홍식 한국광학회 2014 Current Optics and Photonics Vol.18 No.6

We have demonstrated a Ti:LiNbO3 electro-optic electric-field sensor utilizing a 1×2 Y-fed balanced-bridge Mach-Zehnder interferometric (YBB-MZI) modulator, which uses a 3-dB directional coupler at the output and has two complementary output waveguides. A dc switching voltage of ~25 V and an extinction ratio of ~12.5 dB are observed at a wavelength of 1.3 μm. For a 20 dBm rf input power, the minimum detectable electric fields are ~8.21, 7.24, and ~13.3 V/m, corresponding to dynamic ranges of ~10, ~12, and ~7 dB at frequencies of 10, 30, and 50 MHz respectively. The sensors exhibit almost linear response for an applied electric-field intensity from 0.29 V/m to 29.8 V/m.

Lithium Niobate (LiNbO3) Photonic Electric-Field Sensors

정홍식 한국센서학회 2022 센서학회지 Vol.31 No.4

This study comprehensively reviewed four types of integrated-optic electric-field sensors based on titanium diffused lithium-niobatewaveguides: symmetric and asymmetric Mach-Zehnder interferometers, 1×2 directional couplers, and Y-fed balanced-bridge Mach-Zehnder interferometers. First, we briefly explain the crystal properties and electro-optic effect of lithium niobate and the waveguidefabrication process. We theoretically analyzed the key parameters and operating principles of each sensor and antennas. We also describeand compare the design, simulation, implementation, and performance tests: dc and ac characteristics, frequency response, dynamicrange, and sensitivity. The experimental results revealed that the sensitivity of the sensor based on the Y-fed balanced bridge Mach-Zehnder interferometer (YBB-MZI) was higher than that of the other types of sensors.