우주선을 통한 암흑 물질 간접 탐색

박종철 한국물리학회 2016 새물리 Vol.66 No.8

The existence of dark matter has been confirmed by various observations based on gravitational interactions. Now, the widely-accepted compelling paradigm of dark matter is that it consists of massive, non-luminous, stable particles. However, the nature of dark matter still remains one of the fundamental problems that cannot be understood by using the standard model. Currently, precision cosmic-ray detection experiments are very actively being pursued due to the development of detection technology. Thus, high-energy cosmic-ray measurements will lead research in the field of particle physics in the 21st century. Moreover, products of dark matter annihilation or decay in our Galaxy and beyond will very likely be detected. In this article, we briefly review the current status of cosmic-ray detection experiments and discuss the relation between cosmic-ray signals from dark matter annihilation and cosmic-ray measurements. 암흑 물질의 존재는 중력을 통한 다양한 관측을 통하여 충분히 검증되었다. 현재 암흑 물질에 대해 널리 받아들여지는 특성은 암흑 물질이 질량을 가지는, 빛을 내지 않는, 안정적인 입자로 이루어졌다는 것이다. 하지만 아직도 그 성질은 표준 모형으로 설명이 불가능한 대표적인 문제 중의 하나로 남아있다. 관측 기술의 발전에 의해 정밀 우주선 관측 실험이 최근 활발하게 이루어지고 있기에, 고에너지 우주선 관측이 21세기 입자 물리학 분야를 주도할 가능성이 높아지고 있다. 또한 우주선 관측을 통해 우리 은하나 그 너머에 존재하는 암흑 물질의 쌍소멸이나 붕괴에 의한 부산물을 발견할 가능성도 커지고 있다. 본 논문에서는 우선 우주선 관측 실험의 현황에 대해 간략히 소개하고, 뒤를 이어 암흑 물질의 쌍소멸에 의한 우주선 신호 생성과 우주선 관측 결과의 관계에 대해 논의한다.

정지궤도 환경에서 인공위성 표면 충전 연구

이범석(Beomseok Lee),박재현(Jae Hyun Park) 한국항공우주학회 2024 한국항공우주학회지 Vol.52 No.10

위성 등 우주선과 우주 플라즈마와의 상호작용에 의하여 우주선에 전하가 축적되는 현상을 우주선 충전이라 한다. 이러한 전하 축적이 과도하게 일어나면 우주선 표면에서 정전기 방전이 발생하고, 이는 위성손상 및 오작동을 야기하는 것으로 알려져 있다. 이러한 우주선 충전 현상은 지자기 폭풍 상황에서 특히 심해지기 때문에 우주기상 변화에 강건한 위성의 설계를 위해서는 반드시 고려되어야 한다. 본 논문에서는 최악의 정지궤도 플라즈마 환경에서 우주선 충전 현상을 상용 소프트웨어를 사용하여 관찰하였다. 시뮬레이션은 야간과 주간에 대해서 진행되었으며, 위성 표면의 전위와 전위차를 계산하고 이를 이용하여 정전기방전이 일어날 수 있는 부분을 확인하였다. 위성의 표면 전위 분포는 표면의 재질에 따라 변화하였으며, 정전기 방전이 일어나는 지역 또한 주간과 야간에 달라질 수 있다는 사실도 확인하였다. 본 연구는 우주선충전으로 인한 위성의 정전기 방전 문제를 식별하고 이로 인한 위성 전기적인 손상을 분석 및 평가하는데 유용한 자료가 될 것으로 기대된다. Spacecraft charging indicates the phenomenon in which a spacecraft such as a satellite is being charged due to the interaction between the satellite and the space plasma environment. When the charging exceeds a critical value, electrostatic discharge (ESD) happens, which will cause damage to the satellite and/or malfunction of satellite components. In particular, such charging becomes severe during geomagnetic storms; thus, the spacecraft charging analysis is one of the key factors in designing a reliable satellite even in the worst space weather conditions. This paper investigates space spacecraft charging of a typical GEO satellite in the worst condition by employing commercial software. The simulations are performed for both night-time and daytime scenarios. We compute the surface potential and its difference to identify the regions where ESD could occur. The surface potential varies locally depending on the surface material and the presence of the sun. This implies that the ESD position could differ in daytime and night-time. This study is expected to provide valuable insights into satellite ESD issues during the design phase.

우주선유발 동위원소10 Be 연구: 표준물질과 블랭크 분석

김은지,성영배,이현희,Pruevmaa Khandsuren,유병용,John Eliades 한국지구과학회 2024 한국지구과학회지 Vol.45 No.6

본 연구는 지난 10여년간 고려대학교 및 한국과학기술연구원(KIST)에서 AMS를 이용하여 측정된 우주선유발동위원소10Be의 준비 및 측정 과정을 다룬 보고서이다. 총 2 4세트의 표준물질과 107개의 Blank시료가 분석되었으며,2017년 이후 표준물질의 측정 재현성이 크게 향상되어 국제적인 주요 실험실의 결과와 비교할 만한 수준의 성과를 보였다. 그러나 Blank 값은 사용된9Be 캐리어의 종류 및 석영 추출 과정과 AMS 측정 세팅 등 실험 조건에 따라 영향을 받는 것으로 나타났으며, 이는 잠재적인 오염원을 체계적으로 추적하고 관리할 필요성을 시사한다. 본 연구는10BeBackground 값을 줄이는 것이 우주선유발 동위원소 연구의 범위를 넓히는 데 중요한 역할을 함을 강조한다. 낮은Background 값은 상대적으로 최근에 형성된 지형이나 오랜 시간 매몰되어 방사성 핵종이 상당량 감소한, 저준위10Be지형의 연대측정을 가능하게 한다. 향후 연구에서는 실험 과정을 개선하고 가중평균 계산법 등의 새로운 통계적 방법을도입하여 측정 오차를 최소화하는 데 중점을 둘 예정이다. 본 연구는 다양한 시간적 및 공간적 규모에서 지구표면과학연구를 발전시키기 위한 우주선유발 동위원소 분석의 기반을 제공한다. This paper presents a progress report on the preparation and measurement of cosmogenic10Be at KoreaUniversity, focusing on standard reference materials and blank samples analyzed over the past decade. A total of 24 setsof standard materials and 107 blank samples were processed and measured at the Korea Institute of Science andTechnology (KIST) using Accelerator Mass Spectrometry (AMS). The reproducibility of standard material measurementshas significantly improved since 2017, yielding results comparable to those of leading international laboratories. However,the blank values varied depending on the type of9Be carrier used and the experimental conditions, such as quartzextraction and AMS setup, highlighting the need for systematic tracking of potential contamination sources. These findingsemphasize the importance of reducing10Be background values to broaden the scope of cosmogenic nuclide research. Lower background levels allow for more accurate analyses of young (e.g. Holocene) landforms with low10Beconcentrations, such as those formed recently or buried for extended periods. Future research will focus on refining theexperimental process, including the adoption of weighted mean calculations to minimize errors. This study contributes toadvancing the preparation and analysis of cosmogenic nuclides and, provide a solid foundation for Earth surface studiesacross diverse temporal and spatial scales.

우주선유발 동위원소를 이용한 지표면의 연대측정

성영배(Yeong Bae Seong),유병용(Byung Yong Yu) 한국암석학회 2014 암석학회지 Vol.23 No.3

지난 ~30년 동안 가속기질량분석기와 비활성기체질량분석기 기술의 진보와 함께, 우주선유발 동위원소도 지표면의 연대측정 분야에 광범위하게 적용되어 왔다. 우주선유발 동위원소를 이용한 세부적인 연대측정법으로는 단순노출연대측정, 수직단면연대측정, 매몰연대측정 등이 있어, 다양한 노출(또는 퇴적) 환경에 따라, 다른 접근법이 요구된다. 국내에 적용 가능한 대상으로는, 하안단구, 해안단구, 선상지, 화산지형, 구조지형(단층애), 다양한 암설지형(테일러스, 암괴류 등), 호안 또는 해안 파식대 그리고, 제3기의 퇴적분지층과 고고학유물층에도 적용이 가능하다. 아울러, 기존의 석영이 풍부한 화강암과 변성암 중심에서, 최근에는 석회암과 화산암에도 적용가능하게 되었다. Over the last three decades, advances in AMS (Accelerator Mass Spectrometry) and Noble Gas Mass Spectrometer make various application of terrestrial cosmogenic nuclides (CNs) to wide range of earth surface sciences possible. Dating techniques can be divided into three sub-approaches: simple surface exposure dating, depth-profile dating, and burial dating, depending on the condition of targeted surfaces. In terms of Korean landscape view, CNs dating can be applied to fluvial and marine terrace, alluvial fan, tectonic landform (fault scarp and faulted surfaces), debris landforms such as rock fall, talus, block field and stream, lacustrine and marine wave-cut platform, cave deposits, Pliocene basin fill and archaeological sites. In addition, in terms of lithology, the previous limit to quartz-rich rocks such as granite and gneiss can be expanded to volcanic and carbonate rocks with the help of recent advances in CNs analysis in those rocks.

우주선 뮤온 검출을 위한 CAU 다선비례검출기 설계와 제작

이지훈,김태현,남기환,박현정,송두리,신재철,오민기,이종훈,이필수,진경환,김시연 한국물리학회 2012 새물리 Vol.62 No.6

We designed and constructed a multi-wire proportional chamber to detect cosmic-ray muons. The main body of the detector is a stainless-steel chamber containing a mixture of Ar and CO_2 gases. When an incident muon hits an Ar molecule, an electron produced by ionization generates a subsequent ionization of Ar, resulting in an electron avalanche identified as a signal. The charge division method is adopted to determine the position through which a muon passes. In this paper, we explain the manufacturing process and introduce the specifications for the detector and its components to obtain signals on the display of an oscilloscope. 우주선-뮤온을 검출하기 위한 다선비례검출기를 제작하였다. 이 검출기는스테인레스 챔버에 아르곤과 이산화탄소의 혼합개스를 채우고, 뮤온이기체분자와 충돌한 다음 이온화과정에서 유도된 전자사태가 만드는신호를 검출한다. 전하분리법을 적용하여, 뮤온이 지나간 지점을 관측할수 있도록 하였다. 제작 과정및 오실로스코프에서 신호를 성공적으로검출하도록 선택된 회로의 사양을 소개한다.

장반감기 우주선유발 동위원소, $^{10}Be$과 그 응용

김경자,우형주,Kim, K.J.,Jull, A.J.T,Woo, H.J. 한국제4기학회 2006 제사기학회지 Vol.20 No.2

반감기가 긴 $^{10}Be$ (Beryllium-10)은 지구의 대기뿐만 아니라, 지구의 표면 그리고 다른 행성의 대기와 표면에서도 생성된다. 가속기질량분석기술(AMS)이 1970년 후반기에 개발되면서 지질분야 연구에서 매우 중요한 추적자 중의 하나인 $^{10}Be$ 측정이 가능해졌으며, 이후 지구와 지구외 시료를 이용한 다양한 $^{10}Be$ 응용연구가 방사성탄소 응용연구와 함께 이루어져 왔다. 본 논문은 지구와 행성의 대기와 표면에서의 $^{10}Be$ 생성에 관한 메카니즘과 지형학, 해양학, 고고학, 빙하학, 우주방사화학, 기후학, 그리고 행성학 등의 여러 학문 분야에서의 $^{10}Be$의 응용연구들에 대하여 정리하였으며, 아울러 $^{10}Be$ 가속기질량분석을 이용한 향후 연구과제들을 고찰하였다. The long-lived radionuclide, $^{10}Be$, is produced by cosmic-ray effects in the atmosphere of the earth as well as its surface and that of other planetary surfaces and atmospheres. Accelerator mass spectrometry (AMS) was developed in late 1970s, which made $^{10}Be$ terrestrial measurements more feasible. Since then, many research applications of $^{10}Be$ for both terrestrial and extraterrestrial applications have been developed, which parallel the wide range of radiocarbon ($^{14}C$) research applications. This paper summarizes production mechanisms of $^{10}Be$ both in the atmosphere and on the surface of terrestrial and extraterrestrial environments and also provides numerous $^{10}Be$ research applications in the fields of geomorphology, oceanography, archaeology, glaciology, cosmochemistry, climatology, and planetary science. We also review some $^{10}Be$ AMS research applications.

인류세 이전 토양생성률과 20세기 후반 토양유실률 비교를 통한 토양경관 지속가능성 전망

변종민(Jongmin Byun),성영배(Yeong Bae Seong) 대한지리학회 2015 대한지리학회지 Vol.50 No.2

15세기 이래로 인간의 토지이용으로 인한 토양유실은 그 어느 때보다 급격하게 증가하였다. 그러나 ‘현재와 같은 토양유실이 계속되면 언제까지 토양이 유지될 수 있는가?’라는 물음에 우리는 정작 답할 수 없었다. 이는 토양생성률을 정량화하는 것이 쉽지 않았기 때문이다. 최근 우주선유발 동위원소를 이용하여 토양생성률을 정량화하는 기법이 등장하였고 국내에도 이를 적용한 시도가 있었다. 본 연구는 우주선유발 동위원소를 이용한 토양생성률 및 토양생성함수 도출 원리를 소개하고, 국내 토양생성률 연구결과를 20세기 이후의 토양유실률 자료와 비교·분석하여 토양의 지속가능기간을 예측해보았다. 대관령 고원에서 추정한 인류세 이전의 토양생성률은 평균 0.05[mm yr<SUP>-1</SUP>]으로 밝혀졌으며, 20세기 후반 인간의 토지이용이 집약적으로 나타나는 농경지에서의 토양유실률은 이에 비해 많게는 60배나 상회하였다. 현재의 토지이용이 유지될 경우, 대하천 상류지역 농경지의 표층토양은 빠르면 수십 년내 사라질 것으로 예측된다. It is well known that, since the 15th century, the amount of soil loss in our country due to change in land use by human has increased more rapidly than ever before. However we cannot answer the question ‘How long can the soil persist under the current rates of soil loss?’, because it was dicult to quantify the soil production rate. With the advancement of accelerated mass spectrometry, the attempt to quantify rate of soil production and derive soil production function succeeded, and recently it was also applied into the Daegwanryeong Plateau. Here we introduce the principles for quantifying soil production and deriving soil production function using terrestrial cosmogenic nuclides, and then compare the soil production rates from the plateau with soil loss data after the late 20th century, and nally estimate how long the soil can persist. Averaged soil production rate since the Holocene derived from the plateau is revealed as ~0.05 [mm yr<SUP>-1</SUP>], and, however, the recent soil loss rate of intensively used farmlands at the same region is up to sixty times greater than the soil production rate. Thus, if current land use system is maintained, top soils on the cultivated lands over hillslopes especially in upland areas are expected to disappear within several decades at the earliest.

宇宙航天器名称的修辞分析

宋?秀(송위수),?敏球(나민구) 한국수사학회 2020 수사학 Vol.0 No.39

우주를 향한 인류의 호기심과 탐사 노력은 지금까지 꾸준히 지속되어 왔으며, 최근 몇 십 년 동안 인류는 달 착륙의 꿈을 실현하였다. 또한, 다른 행성들에게도 탐사선을 발사하여 많은 정보를 수집하고 있기에 이젠 대중들도 우주에 대해 지대한 관심을 갖게 되었다. 이러한 심오한 우주에 관한 지식 전달에 있어서 수사학은 적절한 방법론을 제공하여 일반인들의 이해를 돕는다. 우주에 대한 개념을 알기 쉽게 표현하기 위하여 적절한 수사법을 활용하였는데 특히 우주선의 이름에 철학적 의미를 담기 위하여 많은 심사숙고를 하였다. 본고는 우주선 명명에 적용한 상징(象征) 수사법이 유효적절한 인상을 남기고자 하는 그 기제를 살펴보고 이러한 명명이 어떻게 감정호소(Pathos) 작용을 일으켜 과학자와 기업인들뿐만 아니라 일반인들의 주목을 끌고자 하는지 분석하였다. Humans have always been curious about the universe. In recent decades, we have realized our dream of landing on the moon and made the universe interesting to the general public. The vast knowledge of the universe requires some rhetorical methodology to be easily understood by ordinary people. So cosmology is closely related to rhetoric. On closer examination, we discovered that the names of the spacecraft were both meaningful, and that some of them used symbolic rhetoric methode to create a strong impression. Some names have rhetorical appeal (Pathos), which has aroused concern and interest in the space industry. This paper makes a detailed analysis of the names and meanings of the spacecraft and the rhetorical effect of the names of the spacecraft.

Performance Test of the Ultralow Background Gamma-Ray Measurement Sytem

Lee,Young-Gil,Na,Won-Woo 대한방사선 방어학회 1997 방사선방어학회지 Vol.22 No.3

환경시료 및 Swipe시료에서 방출되는 감마선을 측정·분석하기 위하여 극저준위 백그라운드 감마선 측정시스템을 설치하였다. 본 측정시스템은 백그라운드를 저감하기 위해 극저방사능 물질로 구성된 수동적 차폐방법, 우주선 영향을 차단하기 위한 역동시 측정법, 그리고 공기중 방사성 핵종인 라돈가스를 시스템 내부에서 제거하는 방법 등을 적용하고 있다. 적용된 백그라운드 저감법에 대한 성능시험 결과, 실험실 조건의 백그라운드 준위가 관심 대상 에너지 영역(50 keV∼2 MeV)에서 10?? order 정도로 저감되었다.그리고 미신고 핵활동을 탐지하기 위한 관심 대상 핵종의 감마선 에너지 영역에서 평가된 시스템의 최소검츨하한(MDA)값은 환경시료 분석에 적합한 것으로 평가되었다. 그러나 저에너지 영역에서는 여전히 우주선에 의한 중성자 영향이 백그라운드 요인으로 작용하고 있는 것으로 분석되었다. Ultralow background gamma-ray measurement system was installed to measure and analyze gamma-rays emitted from environmental and swipe samples. The background reduction techniques applied on this system are the passive shielding to surround the HPGe detector, an active external anticosmic shield to shield cosmic-rays and the nitrogen gas supply to minimize the introduction of ubiquitous radon decay nuclei. The performance test result showed that the system background at energies between 50 keV and 2 MeV is reduced about 10?? order and the MDA is so low as to be suitable for the environmental sample analysis. But it is appeared that the neutron produced by cosmicray increases the background at low energy region.

베릴륨-10을 이용한 새로운 고고학 연구

김경자(Kim Kyeong-Ja),홍완(Hong Wan),박중헌(Park Jung-Hun),우형주(Woo Hyung-Joo) 역사실학회 2007 역사와실학 Vol.32 No.-

Abstract Beryllium-l0(<SUP>10</SUP>Be) is produced not only in the atmosphere of the Earth but also the crust of the Earth. Also its half-life(Tl/2=1.5 million years) is long enough so that it takes at least 15 million years in order to remove the <SUP>10</SUP>Be completely after its production. Because of these merits, after accelerator mass spectrometry system has been developed in the late 1970s, <SUP>10</SUP>Be has been widely used in the research areas of geology, oceanography, geomorphology, and atmospheric sciences as one of important tracers as well as a dating tool. Nowadays, <SUP>10</SUP>Be is used as an important tracer in archaeology, and the trend of its usage is increasing worldwide. In the studies of archaeology, especially ¹?Be research projects associated with surface exposure dating and dating of paleosol are increasing worldwide. Newly introduced the AMS system of KIGAM(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) will be able to measure not only radiocarbon but also Beryllium-l0 and Aluminium-26, which are essential in geomorphological studies and other important research areas. This paper demonstrates the production mechanism of the atmospheric <SUP>10</SUP>Be and in situ-produced <SUP>10</SUP>Be on the Earth, and some examples of <SUP>10</SUP>Be researches associated with archaeology as well as prospective archaeological research applications of <SUP>10</SUP>Be in Korea.