초록 ▼

□ 연구개요
플라즈마내의 원자 및 이온의 여러 충돌 반응인, 전자 충돌 여기, 이온화, 재결합, 광 방출 복사등 반응 들을 고려하여 원자 및 이온의 에너지 준위의 밀도를 계산하고 광방출전이선의 세기를 얻는 플라즈마 분광 모델링은 플라즈마를 교란시키지 않으면서 비침입식으로 플라즈마내의 전자 온도 밀도등을 진단할 수 있는 분광 진단의 기본 도구임. 플라즈마 분광 모델링에의한 스펙트럼 세기의 정확도는 사용된 충돌 반응 단면적의 정확도에 민감하여 충돌반응 단면적 자료가 수십%의 불확실도를 가질 경우 스펙트럼 세기에 수백%의 불확실도를

□ 연구개요
플라즈마내의 원자 및 이온의 여러 충돌 반응인, 전자 충돌 여기, 이온화, 재결합, 광 방출 복사등 반응 들을 고려하여 원자 및 이온의 에너지 준위의 밀도를 계산하고 광방출전이선의 세기를 얻는 플라즈마 분광 모델링은 플라즈마를 교란시키지 않으면서 비침입식으로 플라즈마내의 전자 온도 밀도등을 진단할 수 있는 분광 진단의 기본 도구임. 플라즈마 분광 모델링에의한 스펙트럼 세기의 정확도는 사용된 충돌 반응 단면적의 정확도에 민감하여 충돌반응 단면적 자료가 수십%의 불확실도를 가질 경우 스펙트럼 세기에 수백%의 불확실도를 초래할 수도 있음. 또한 분광 모델링에 고려되는 충돌 반응 종류 등 모델링 기법 자체에도 스펙트럼 세기 변화가 일어남.
따라서 정밀 원자 충돌 반응 단면적 데이터의 이론 계산 및 플라즈마 분광 모델링 기법 개발은 우주 및 실험실 플라즈마계의 분광 진단 분석의 신뢰도를 확보하기 위한 초석임. 본 연구를 통해 정밀 전자충돌 반응 단면적 및 분광 모델링 자체 프로그램을 개발 하고자 하며, 원자 및 이온의 전자 충돌 여기 단면적의 Distorted wave (DW) 근사 이론 계산의 정밀도를 향상 시키는 프로그램 개발 및 검증이 주요 연구범위 임.

□ 연구 목표대비 연구결과
원자 및 이온의 전자 충돌 여기 단면적 DW 근사 이론 계산의 정밀도 향상 프로그램 개발 및 검증 : DW 전자충돌 여기 단면적의 반응행렬에 대한 세가지 근사 유형중 반응행렬에 대한 역행렬, 대각화 행렬을 사용하여 Unitarity를 만족시키는 충돌세기 계산 Unitarized DW (UDW) 방법을 기존의 상대론적 원자계산 코드내에 구현함.
개발된 UDW 코드로 Ar원자 및 Ar+저가 이온의 전자 충돌 여기 단면적을 계산하고 다른 실험값 및 이론 계산값들과 비교시 기존의 DW 코드에서 over estimated 되었던 낮은 전자 에너지~중간 전자 에너지 영역의 충돌 단면적이 잘 맞게됨을 확인함.
기개발한 UDW 코드를 병렬화 하여 계산 속도를 향상 시켜 복잡원자계의 전자 충돌 여기 단면적 계산을 수월하게 함.
플라즈마 분광 자체 충돌복사 모델링 프로그램 개발 및 검증 : 기존 연구그룹의 선형 balance equation framework을 초월한 비선형 He원자의 충돌복사모델링을 개발하여 ICP 플라즈마에서의 측정 분광 스펙트럼을 재현하는 플라즈마의 전자 온도 밀도입력 값으로부터 플라즈마내 전자 온도 밀도를 진단하고 Langmuir probe측정값과 비교 검증 함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의중요성)
입사 전자와 원자 및 이온 내 목표 결합 전자와의 강한 상호 작용에도 잘 맞는 전자 충돌 여기 단면적 이론 계산은 원자 물리의 오랜 난제로, 상대론적 jj coupling scheme의 DW 근사 단면적 이론 계산의 unitary correction을 통해 정밀도를 향상하려는 시도는 세계적으로도 처음으로 원자 충돌 반응 데이터 계산 연구 분야의 획기적인 기여가 예상되며 독자 원자구조 및 충돌반응프로그램 개발로 국내 범용 기초 양자 원자 계산 기술 자립의 첫 시도임.
저온 저밀도 비선형 플라즈마 충돌 복사 모델링의 개발로 ICP장비, 핵융합 플라즈마의 경계 및 디버터 영역의 플라즈마 분광 진단의 신뢰도를 높이는데 기여함.
본 연구에서 개발된 저온 저밀도 전자에 의한, 약하게 이온화된 플라즈마에서의 중성 원자종에 대한 충돌복사 모델링을 고온 고밀도 전자에 의한, 강하게 이온화된 플라즈마의 다가 원자/이온종으로 확장하여 다양한 천체 및 핵융합 토카막 장치등에 적용하는 추가 연구가 필요함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 6. 참고문헌 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 30