Student Network of POSTECH based on Class Registration Data

문준영 포항공과대학교 2005 국내석사

Collision-Aware Neighbor Discovery Protocol for Wireless Sensor Networks

박홍대 포항공과대학교 일반대학원 2016 국내석사

In Wireless Sensor Networks (WSNs), sensor nodes need to discover their neighbor nodes to construct network topology before they communicate with each other. Though there are many previous works for a neighbor discovery protocol, they do not consider a collision problem that may occur during the neighbor discovery. In this paper, we propose a microslot model to describe transmit/receive operation when a sensor node is in active. On the basis of this microslot model, we propose a collision-aware neighbor discovery protocol which avoids collisions during the neighbor discovery process. We provide a probabilistic analysis of our protocol. The proposed method is shown to effectively reduce collision probability during neighbor discovery.

포항 가속기를 이용한 X-선 리소그래피 시스템의 설치와 성능평가

최보경 포항공과대학교 1998 국내박사

Synthesis and application of petal-shaped bismuth subcarbonate (Bi2O2CO3) by the immersion method

홍대명 포항공과대학교 일반대학원 2021 국내석사

Bismuth catalyst is a good candidate for producing formate (formic acid) via electro-chemical reduction of CO2. Also, it has known that various bismuth oxide derivatives are used to improve catalytic performance such as Bi2O3, BiOX (X is Cl, Br, I) and Bi2O2CO3. Among them, Bi2O2CO3 has a crystal structure of (Bi2O2)2+ layers interleaved by slabs comprising CO32- groups, and has various two-dimensional structures such as nanosheets or nanoflowers. In general, many studies have been performed as photocatalys ts for removing environmental pollutants, and recently, catalyst studies for generating for-mate by electrochemically reducing CO2 have been conducted. Thus the research on Bi2O2CO3 catalyst has become attractive because of these excel-lent catalytic properties. The fabrication method of Bi2O2CO3 materials is known to be in various ways: hydrothermal synthesis, Low temperature solution synthesis and electro-chemical exfoliation. However, all of these methods have additional post-processing steps to the formation of Bi2O2CO3. In addition, in the case of hydrothermal and electrochemi-cal exfoliation methods to use electrodes, since the catalyst is in powder form, a binder is also required, which is not advantageous for industrial use. In this work, we could confirm spontaneously formed petal-shaped Bi2O2CO3 by using the immersion method in CO2 saturated KHCO3 electrolyte at room temperature and we studied the formation mechanism of Bi2O2CO3. Bismuth was known to be easily oxidized in acidic solution environment. However, anyone never reported what is happening in CO2 saturated the KHCO3 electrolyte (pH: 6.77) used as CO2 reduction electrolyte at room temperature. We confirmed that redox reactions, such as corrosion, occurred simul-taneously on the surface of bismuth in CO2 saturated the KHCO3 electrolyte. Bismuth atoms were oxidized to form BiO+ ions and electrons and simultaneously oxygen dis-solved in the electrolyte is reduced to from OH- ions. Subsequently BiO+ react with CO32- dissolved in the electrolyte to form Bi2O2CO3. We used these principles and we have suc-cessfully fabricated petal-shaped Bi2O2CO3 (named petal-BOC) on various substrates us-ing the immersion method in CO2 saturated 0.1M KHCO3 electrolyte at room temperature without some post-processing step. To confirm the possibility of use as electrochemical catalysis and photoelectrochem-cal catalysis, the EC CO2RR and the PEC CO2RR measurements were conducted in H-type two compartment electrochemical cell using petal-shaped BOC and bismuth thin film cathode as the working electrode, applying a constant potential in the specific ranges. In particular, it can be used as an electrochemical CO¬2 reduction catalyst for the production of formate by growing petal-shaped bismuth carbonate on a conductive Cu substrate. Compared with the bismuth thin film, the electrochemical active area increased by about 6.45 times, and the formate faradaic efficiency of 95.9% at -0.8 VRHE showed a result of 4.8 mA/cm2. In addition, it was confirmed that the light transmittance of bismuth subcarbonate grown on the TiO2/p-Si substrate by the same immersion method increased with longer immersion time of the bismuth thin film. Compared with the bismuth thin film, it exhibited high photoelectrochemical CO¬2reduction characteristics due to increased surface area and increased light transmittance. At -0.5VRHE, the formate faradaic efficiency was about 95.12% and the current density was 4.54 mA/cm2.

포항가속기연구소 PAL XFEL 및 WFEL 디자인

국동훈 포항공과대학교 2006 국내석사

다중 클러스터 및 혼합 시계열 모델을 사용하는 전력 부하 데이터에 대한 결측값 대치 및 예측 알고리즘

정동연 포항공과대학교 일반대학원 2021 국내박사

본 학위 논문은 건물 전력 효율성을 높이기 위한 전력 예측 모델과 전력 데이터 품질을 높이기 위한 데이터의 결측치를 대치하는 모델을 제안하고, 각각의 모델을 실제 전력 데이터에 사용하여 성능을 검증했다. 그리고, 결측치 대치 모델을 제안하는 것에 그치지 않고 실제 데이터에 결측값을 대치하여 예측 성능이 개선되는지 검증했다. 건물 전력 데이터의 특징을 모델에 반영할 수 있도록 실제 데이터(대학 도서관, 식료품) 분석을 선행하여 유용한 데이터 특징들을 도출했다. 건물 전력 데이터의 특징은 일별 전력 곡선들이 몇 가지의 뚜렷한 패턴으로 구분되고, 일별 전력들은 한 패턴으로부터 생성되다가 다른 패턴으로 전이되는 현상을 보인다. 또한, 동일 패턴 내에서 주말엔 상대적으로 전력이 낮고 주중엔 큰 주기성을 보인다. 하루 전력 곡선들 내에서의 분산은 각 시간마다 다름을 보인다. 이러한 특징들을 이용해서 데이터 전력 예측 및 결측값 대치 모델을 제안했다. 첫 번째 주제에서 데이터 분석에서 도출된 하루 전력들이 몇 가지의 패턴을 띄는 특징과 일별 전력 곡선들은 시계열적 상관관계가 있을 것이란 가정을 이용해서 Logistic mixture vector autoregressive (LMVAR) 모델을 제안했다. 일별 데이터의 곡선으로 시계열 모델 추정을 하면 파라미터가 많아져 적절한 모델을 얻기 어려울 수 있으므로, 우리는 일별 전력 곡선을 PCA로 차원을 줄였다. 우리는 차원 축소된 데이터 PC score가 각 패턴마다 Vector autoregressive를 따른다고 가정하고, 패턴의 혼합 비율을 나타내는 변수를 logistic 함수로 나타낼 수 있는 LMVAR을 제안했다. LMVAR에서 logistic 함수가 패턴을 구분하는 것이 중요하므로, 이 부분을 향상 시킬 수 있는 Curve registration을 추가한 LMVAR-CR을 제안했다. 두 모델을 실제 데이터인 대학 도서관과 식료품점 데이터로 검증을 했고, 기존 모델들 보다 정확한 예측 성능을 보여줬다. 두 번째 주제는 건물 전력 데이터 수집 중 발생한 결측값을 대치할 수 있는 모델을 제안했다. 일별 전력 데이터가 몇 가지 패턴을 띄고 시간대별 분산이 다르다는 것을 활용해서 Mixture factor analysis (MFA)를 이용해서 결측값 대치 알고리즘을 제안했다. 제안된 모델은 기존 전력 데이터를 일정 간격으로 분할하고, 분할된 데이터를 MFA를 추정한다. 결측값은 관측된 데이터와 추정된 MFA를 이용하여 대치된다. 적절한 데이터 분할법은 데이터의 연속된 결측 구간의 길이와 데이터 분석에서 도출된 패턴내의 주말/주중 주기성에 따라 결정된다. 결측 구간이 하루 이내로 짧을 때 데이터는 하루 단위로 분할되고, 결측 구간이 하루보다 길 때 데이터는 패턴내의 주기인 7일로 분할된다. 시뮬레이션 스터디를 통해서 데이터 분할법에 대한 검증을 했고, 실제 데이터를 이용해서 제안한 모델의 성능이 기존 모델보다 정확성이 높은 것을 검증했다. 4장에서는 제안한 결측값 대치 모델이 실제 예측 모델 성능 향상에 기여하는지 검증을 했다. 대학 도서관 데이터는 기존 결측값이 존재하여 그 값을 제안한 모델로 대치하여 예측 모델 성능을 검증했다. 첫 번째 주제에서 제안한 LMVAR 모델도 성능이 향상했지만, 기존 모델도 성능이 향상되는 것을 보였다. 특히, multi-output support vector machine (M-SVM) 모델이 상당히 개선되어 가장 좋은 정확성을 보였다. 추가로 식료품점 데이터에 임의로 결측값을 생성하여 동일한 실험을 진행했다. 식료품점에 대한 실험에서도 제안한 결측값 대치 모델은 예측 모델의 성능을 향상시키는 것을 볼 수 있었다. 하지만, 결측값이 50\%일 때, 모델 변수 초기화시 사용한 Bayesian Gaussian Mixture Cluster model (BGMC)이 전력 패턴을 나누지 못하여 LMVAR과 LMVAR-CR의 모델이 추정이 안되는 현상이 발생된다. 이러한 현상은 BGMC대신 Agglomarative clustering으로 대체하여 해결했고, 식료품점에 대하여 성능도 조금 상승하였다. 향후 작업으로는 LMVAR과 LMVAR-CR에서 고려하지 않는 사항들을 고려하여 모델을 확장할 수 있다. 확장된 모델에서 고려해야할 첫 번째는 데이터가 결측값을 가지고 있을 때 LMVAR 모델 추정이 어려우므로 데이터가 결측이 있어도 모델 추정이 가능하도록 하는 것이다. 이는 결측값 대치와 전력 예측을 동시에 할 수 있는 모델일 수 있다. 두 번째는 LMVAR의 타임래그(time lag)클 때 타임래그 내에서 패턴의 변화가 있었다면 큰 오차를 야기할 수 있으므로, 패턴 변화를 고려하는 것이다. 세 번째로 LMVAR에서 고려했던 특징들을 그대로 유지할 수 있게 패턴과 시계열성을 고려하는 것이다. 향후 우리는 세 가지를 고려하기 위해서 Markov-switching vector autoregressive 모델을 확장시킬 수 있다. As the world economy's size grows, the global electric demand has also steadily been increased. The smart grid becomes important as it can balance the electric demand and supply from renewable energy to increase the efficiency of the power system. Balancing the demand and supply requires various technologies such as missing data imputation, electric demand and supply forecast, optimal strategies of the smart grid, etc. These operation technologies depend on the scale of the smart grids, from buildings to cities, and sectors such as an industrial, vehicle, or construction. Especially, the building sector occupies a large proportion of the global energy consumption. Therefore, the operation technologies for building energy are essential. In this dissertation, we focus on the day-ahead electric load forecast and missing data imputation approaches for the building electric load. First, we investigate two data sets and find out a few characteristics. We believe that incorporating those characteristics can be used to improve forecast and imputation quality. Second, we develop two models for day-ahead electric load forecasting when the daily electric load has a few distinctive patterns: logistic mixture vector autoregressive (LMVAR) and LMVAR with the curve registration. We test two models (the models with/without curve registration) with electric load data sets collected from a library and a grocery store. We then compare them with existing forecasting methods such as persistence, sequence-to-sequence long short-term memory (S2S LSTM), seasonal autoregressive (SAR), multiple-output support vector machine (M-SVM), multilayer perceptron (MLP), and a cluster-based model. The result shows that the proposed models outperform the benchmark methods. Third, we propose to adapt the mixture factor analysis (MFA) to the missing imputation framework for the building electric load data to analyze that data or utilize that in many fields such as day-ahead electric load forecast. We estimate the MFA through the expectation-maximization type algorithm. Missing data is then inferred with the estimated MFA model. We present the numerical performance of the proposed approach using building electric load data with comparisons to some existing approaches. Fourth, we compare the forecast accuracy for the electric load before and after the proposed missing value imputation. Through the comparison, we can draw the importance of the imputation for the electric load forecast. Fifth, we introduce the model concept incorporating the imputation and forecast for the building electric load.

Investigation on Thermal Stability of Metal-Interlayer-Semiconductor Contacts Using Carbon Implantation

이동훈 포항공과대학교 일반대학원 2022 국내석사

Effects of carbon implantation (C-imp.) on the thermal stability of MIS (Metal-Interlayer-Semiconductor) contact were investigated. The experiment was conducted on both Si and Ge substrates. To improve the thermal stability in MIS contact, C-imp. into MIS structures was applied. The current density (J) - voltage (V) characteristics showed that C-imp. changed the rectifying behavior to the ohmic-like behavior. The Schottky barrier height (SBH) was also reduced by the C-imp. These improvements can be beneficial to reduce the lower contact resistivity (ρc) with the rapid thermal annealing (RTA) temperatures ranging from 450 to 600 ℃. From the transmission electron microscopy (TEM) and electron energy loss spectroscopy (EELS) mapping, the MIS contact with C-imp. showed the suppression of oxygen diffusion into Ti layer. From the secondary ion mass spectrometry (SIMS) analysis, the segregation of P dopant at the interface was more facilitated with C-imp.. Thus, the C-imp. is promising to improve the thermal stability and to realize low contact resistivity of MIS contact.

주문조건을 고려한 포항제철소 최적 Mill 배분 모형 개발

김대업 포항공과대학교 1998 국내석사

Design and Beam Test of Prototype Beam Position Monitors for PAL-XFEL : PAL-XFEL용 전자 빔 위치 측정장치 시제품의 디자인과 빔 테스트

이소정 포항공과대학교 일반대학원 2015 국내박사

0.1 ∼ 0.06 nm영역의 결맞는 엑스선를 방사광 사용자에게 제공하는 것을 목표로 포항가속기연구소의 4세대 방사광 가속기는 2011년 건설을 시작하였다. 4세대 방사광 가속기는10 GeV의 선형 가속기와 언듈레이터 구간으로 이루어져 있으며, 엑스선 방사광을 발생시키기 위해서는 가속기 전 구간에 걸쳐 정밀한전자 빔 위치의 측정이 뒷받침되어야 한다. 이를 위해 4세대 방사광 가속기는 각각의 구간에서 요구되는 분해능을 만족시키기 위한 전자 빔 위치 측정장치를 제작, 설치할 예정이다. 선형가속기 구간에서는 스트립라인 전자 빔 위치 측정장치를, 언듈레이터 구간에서는 공동형 전자빔 위치 측정장치를 이용하여 전자 빔의 궤적을 측정할 예정이다. 두 전자빔 위치 측정장치는 본제품을 만들기 전, 시제품을 제작하여 되어 성능 측정을 하였다. 이 논문에서는 시제품 설계부터 전자 빔 테스트 결과를 소개하고 있다. 시제품의 설계는 전자기장 전산 모사 프로그램인 CST STUDIO SUITE를 사용하여, 각각의 전자 빔 측정장치의 요구 사항을 충족시킬 수 있도록 설계하였다. 스트립라인 전자 빔 위치 측정 장치의 경우, 요구되는 분해능은 < 5 μm인 반면, 언듈레이터 구간에 설치될 공동형 전자 빔 위치 측정장치의 경우 μm 미만의 분해능이 요구된다. 공동형 전자 빔 위치측정장치는 설치공간의 협소함을 고려하여 동작 주파수가 X-band가 되도록 설계되었다. 각각의 시제품은 전산 모사 프로그램의 계산 결과를 바탕으로 제작을 진행하였으며, 전자 빔 측정장치의 RF 특성을 측정하였다. 스트립라인 전자 빔 위치 측정 장치는 포항가속기연구소의 입사기 시험시설의 빔 라인에 설치되었으며, 전자 빔을 이용한 분해능 측정 시험을 실시하였다. 분해능 측정 시험에서는 두 가지의 전자 빔 위치 측정 신호 처리 장치를 사용하여, 각각의 신호 처리 장치의 성능에 따른 전자 빔 위치 장치 시스템의 분해능 변화를 측정 하였다. 공동형 전자 빔 위치 측정 장치 또한 입사기 실험시설에 설치되어 전자 빔 위치에 따른 신호의 변화를 측정하였으며, 미국 LCLS의 언듈레이터 구간에 설치되어 시제품의 신호 처리 장치와 함께 분해능을 측정하였다. 전자 빔을 이용한 두 시제품 분해능 측정 결과, 스트립라인 전자빔 위치 측정장치는 ∼ 2 μm, 공동형 전자빔 위치 측정장치는 ∼ 0.8 μm로 측정이 되었다. 이 측정 결과를 통해, 두 전자 빔 위치 측정 장치의 시제품 모두 PAL-XFEL의 요구조건을 충족, 사용 가능한 것을 확인하였다. PAL-XFEL is hard X-ray FEL facility at Pohang Accelerator Laboratory (PAL). By using the self-amplified spontaneous emission (SASE) schematic, PAL-XFEL will provide X-rays in ranges of 0.1 to 0.06 nm. PAL-XFEL consists of 10 GeV linac and an undulator section. To maintain SASE process along the undulator section, the electron beam position monitoring with high resolution is required for both linac and undulator section. PAL-XFEL will use two different types of beam position monitors (BPMs), stripline and cavity BPMs, to monitor beam trajectories. Before fabricating PAL-XFEL BPMs, prototype BPMs have been designed and tested. In this thesis, results of prototypes of PAL-XFEL BPMs are introduced from design to beam test. Prototypes of PAL-XFEL BPMs are designed to meet physical requirements of the linac and the undulator section by using CST STUDIO SUITE, EM field simulation program. The stripline BPM is designed to meet < 5 μm resolution. The cavity BPM is designed as X-band cavity to meet sub micro-meter resolution due to tight space. These prototype BPMs are fabricated and tested to measured RF characteristics. The prototype stripline BPMs are installed at Injector Test Facility (ITF) of PAL and the resolution is measured with two different electronics. The prototype cavity BPM is installed at ITF to measure the response of changing beam positions. Also, the resolution of prototype cavity BPM system was measured at LCLS undulator beam line in SLAC, USA. These BPMs will be used for PAL-XFEL.

Emittance Reduction in Photo-Cathode RF Gun for the PAL XFEL : 포항 방사광가속기에서 고휘도 전자총 개발

문성익 포항공과대학교 대학원 2010 국내박사

Photo-cathode RF gun, a high-brightness electron source with extremely low emittance, is highly required for future light sources such as X-ray free electron lasers (XFEL). A BNL Gun IV type photocathode RF gun has been fabricated and tested at Pohang Accelerator Laboratory (PAL). The gun test stand for the photoinjector consists of the BNL 1.6 cell photocathode RF gun, a single emittance compensation magnet, and the beam diagnostics. The beam energy has maximum at the laser injection phase around 50°. The relative energy spreads at the laser injection phase around 50° is about 0.5% rms. Best normalized transverse rms emittance attained 1.5 mm mrad at the 0.1 nC beam charge. A coupling hole between the waveguide and the cavity of a photo-cathode RF gun causes asymmetries in the RF fields at the coupler cell. The dipole and quadruple fields are the dominant sources of the transverse RF emittance growth. In the BNL Gun-III, the dipole field is reduced by adding a symmetric pumping hole at the opposite side of the waveguide coupling hole. The dipole field can be reduced further by adjusting the size of the pumping hole. However, the quadruple field cannot be suppressed by the single pumping hole. We have designed new RF cavity in which the quadruple field as well as the dipole one is suppressed. In this design, two additional pumping ports are placed at 90° positions with respect to the coupling hole and the pumping holes. Beam dynamics simulation for newly designed RF gun shows that the vertical transverse emittance is reduced by about 60% compared to the old one.