물리학 및 실험 I, II
물리학은 자연과학 및 공학의 기초가 되는 학문으로서 자연의 법칙과 물리현상을
다룬다. 따라서 물리학에 대한 이해와 물리학 지식의 올바른 습득은 각 전공을 체계적으로 깊이 있게 탐구하기 위한 필수 과정이라고 할 수 있다.
본 교과목에서는 학생들이 이론 강의에서 배운 물리법칙들을 실험을 통해서 직접 경험해 봄으로써 물리학에 대한 이해도를 높이고 나아가 전공과목에
응용할 수 있는 능력을 갖출 수 있도록 한다. 물리학 및 실험 I에서는 물체의 운동을 다루는 Newton 역학, 열 물리학, 진동과 파동 등을
배우고, 물리학 및 실험 II에서는 전기와 자기, 광학 그리고 첨단 과학기술의 근간이 되는 현대물리학의 기초를 배운다.
Roller
Coaster(역학적 에너지보존의 법칙
실험) RC
회로 (고주파 통과 필터(high-pass filter))
역학
역학은 물리학의 가장 기본적인
필수 과목으로 절대적인 시간에 따라 공간에서 물체의 움직임을 다루는 고전 물리학의 한 분야이다. 본 교과목에서는 뉴턴역학을 기반으로 하여 입자의
운동뿐만 아니라 천체의 운동을 포함하는 거시세계에서 일어나는 모든 운동들을 해석하는 방법을 배우게 될 것이다. 따라서 먼저 뉴턴역학에 필요한
기초적인 수학 및 좌표계를 다루고, 수학적인 백 그라운드를 바탕으로 주어진 물리계에 대한 뉴턴의 운동방정식을 세우고 방정식의 해를 구하고 물체의
운동을 해석하는 방법 등을 다루며, 더 나아가 중력장에서의 운동과 회전운동 그리고 Lagrange 역학을 다룬다. 그리고 또한 이러한 물리계를
지배하는 법칙이나 이론들이 실제로 첨단과학에는 어떻게 적용이 되는지도 다룰 것이다.
전자학
전자학은 고체 내에서의 전자의 운동과 전기에너지를 다루는 방법에 관한 과학의 한 분야로서
반도체나 자성체를 이용하는 다양한 산업의 기초가 되며, 전기소자(트랜지스터. 다이오드와 집적회로 등)를 포함하는 전기회로 등을 다루고 있다.
따라서 본 교과목에서는 직류회로와 교류회로, 선형소자와 비선형소자, 수동소자와 능동소자 그리고 아날로그 회로와 디지털 회로의 원리와 응용을 다룰
것이다.
물리수학
물리학의 언어는 수학이라고 할 수 있다. 따라서 본 교과목에서는 물리학을 배우는데 필요한
수학의 기본적인 제반 테크닉을 습득함으로써, 전문적인 물리학 이론 등을 이해하는데 필요한 백 그라운드를 갖추도록 한다.
원자물리학
20세기에 들어서 이론과 실험이 획기적으로 발전한 원자물리학은 물질을 이루는 기본 구성단위인
원자의 구조와 성질을 연구하고, 물질의 거시적 속성과 그 행동을 이들 기본입자의 집합현상으로 설명하는 물리학의 한 분야이다. 원자물리학으로부터
현대물리학의 주류가 형성되었으며, 20세기 후반에는 원자력을 이용할 수 있는 기술적 발전을 이루게 되었다. 그리고 더 나아가 물질의 극미구조를
찾아내려는 원자물리학의 본래의 목적에 맞춰서 핵물리학과 소립자물리학을 발전시켰으며, 물질의 물리적 및 화학적 성질을 미시적 원자의 성질로부터
설명하려는 물성론 또한 생명체 내의 복잡한 반응계의 구조를 미시적 원자의 성질로부터 설명하려는 생물물리학이 발달하였다. 이와 같이 원자물리학은
기초과학 및 응용과학을 공부하려고 하는 학생들에게 기본이 되는 필수적인 교과목이다. 본 교과목에서는 초창기의 원자물리학의 발전과정을 살펴보고,
원자 구조의 기본적인 본성을 배우기 위해서 수소와 다전자 원자를 다루게 되며 나아가 X-ray와 결정학 그리고 원자핵 부분도 다루게 될
것이다
현대물리학
현대물리학은 19세기 말에 기존의 고전물리학으로는 설명하지 못하는 물리 현상들을 설명하고자
하는 새로운 시도로 시작되었으며, 현대물리학의 양대 기둥은 양자역학과 상대성이론이다. 이러한 현대물리학은 기초과학의 다양한 분야에 대한 심도
깊은 이해를 가능하게 하는 지식을 제공할 뿐 아니라 현대의 첨단 과학 기술의 원천을 제공한다. 본 교과목에서는 현대물리학이 제시하는 새로운
패러다임과 현대 첨단과학 기술의 기반이 되는 상대성이론, 원자론과 양자물리, 핵물리학과 기본 소립자와 현대의 우주론 등을 다룰 것이고, 학생들이
첨단 과학기술을 이해하는데 도움을 주고자 한다.
전자기학 I, II
전자기학은 전기와 자기 현상을 다루는 분야이다. 본 교과목에서는 Maxwell
방정식을 중심으로 하여 거시적 및 미시적 전자기 현상에 대한 기본적인 지식들을 다룰 것이다. 특히, 전자기학 I에서는 도체와 유전체에서의
가우스법칙, 정전기학과 관련된 여러 가지 문제에서의 해를 구하는 방법, 유전체의 미시적 현상, 정전기 에너지, 전류 등 주로 전기학 부분을
다룬다. 그리고 전자기학 II에서는 Biot-Savart 법칙, 암페어의 법칙, 물질의 자기적 성질, 전자기 유도, 자기에너지, 맥스웰방정식,
전자기파의 전파 등 주로 자기학 부분을 다룰 것이다.
전자학 실험 I, II
전자계측과 전자제어시스템은 자연과학과 공학 전 분야에 사용되고 있다. 따라서
자연과학과 공학을 전공하는 학생들에게 전자학의 이해는 필수적이라고 할 수 있다. 본 교과목에서는 전자 장치의 동작과 특성을 이해하고 전자 회로를
해석하고 구성하는 실험을 다룰 것이다. 전자학 실험 I에서는 직류 및 교류회로, 다이오드회로, 직류전원회로, 연산증폭기, 펄스 증폭기, 발진회로
등의 실험들을 다루고, 전자학 실험 II에서는 디지털 소자와 논리소자, micro processor, digital-to-analog 및
analog-to-digital 변환, 그리고 pc 인터페이스 등의 실험들을 다룰 것이다.
논리소자실험
연산증폭기
현대물리 실험
21세기에 들어서면서 자연과학과 공학 전 분야에서 첨단과학기술의 원천이 되는 현대물리학에
대한 필요성이 더욱 부각되었다. 따라서 본 교과목을 통해서 학생들에게 자연과학 및 공학 전 분야에 중요한 백 그라운드가 되는 현대물리학의 체계를
세우는데 중요한 역할을 하는 실험들을 비롯하여 원자론과 고체물리학 등의 분야에서 중요한 실험들을 통해서 현대물리학을 접하는 기회를 제공하고자
한다. 본 교과목에서는 원자의 스펙트럼, Michelson-Morley 실험, 빛의 속도 측정, 전자 회절 실험, 광전 효과, e/m 측정,
Franck-Hertz 실험 등을 다룰 것이다.
Franck-Hertz
실험
빛의 속도측정
양자역학
19세기 후반이후에 내부 구조가 밝혀진 원자와 관련된 실험의 결과를 고전 역학으로
설명을 하는 과정에서 발생하는 모순을 해결하기 위하여 새롭게 등장한 물리학이 양자역학이다. 양자역학은 현대물리학의 기초를 이루는
학문으로서 자연과학 및 공학을 전공하려는 학생들이 필히 거쳐야 하는 중요한 과목이다. 따라서 본 교과목에서는 슈뢰딩거방정식,
연산자, 상태함수 등 양자이론의 전반적인 구조에 대해서 다룰 것이다.
열 및 통계물리학
열역학은 다체계의 거시상태를 나타내며, 통계역학은 다체계의 미시상태에
대한 기본법칙을 토대로 하여 거시상태의 거동과 변화를 다체계의 복잡성 때문에 확률의 개념을 사용하여 설명하고 예측을 하는 물리학의 한 분야이다.
본 교과목에서는 우선 미시적이고 거시적인관점에서 열역학 제1법칙과 2법칙을 이해하고, 이
법칙들의 간단한 응용 그리고 나아가서 열역학과 통계역학을 응용할 수 있는 보다 복잡하고 발전된 방법들을 다룰 것이다.
파동 및 광학
빛의 본질적인 특성인 회절, 간섭, 편광과 관련된 제 현상들을
소개하며, 광적 추적법, 각종 렌즈에 의한 결상 및 작도법, 스톱과 개구에 의한 강도분포 등과 같은
기하광학에 관한 기본 지식들을 다룰 것이다.
재료물성학I, II
물성물리학(물성론)은 화학물리학과 고체물리학이 합쳐진
연구의 한 분야로 물질의 다양한 거시적 성질을 미시적인 관점에서 연구하며 양자역학과 통계역학을 기반으로 하여 물질의 물리적, 화학적
성질을 규명하려고 한다. 물성물리학은 물리적인 지식을 배경으로 X선 회절 또는 전자선회절 등에 의한 결정구조의
결정방법, 헬륨 액화의 성공으로 이루어진 저온기술, 분광기술의 진보 등의 각종 실험기술의 발전에 힘입어
20세기에 이르러 급격히 발전하게 되었다. 그리고 물성물리학은 복잡한 물질의 구조와 그 구조에 의해 지배되는 여러 가지
특성을 파악하는데 중점을 두기 때문에 금속, 반도체, 이온결정, 분자결정, 자성체 및 유전체
등 각종 고체의 특성을 주로 연구하므로 산업기술과도 깊은 관계를 가지고 산업계에 새로운 재료를 제공할 수 있는 이론적 기초를 제공해 줌으로써
반도체에 의한 전자통신기술의 혁신 등과 같이 산업발전에 큰 기여를 하고 있다.
따라서 본교과목에서는 물리학 이론을 주로 고체와 같은 응집체에 적용하여 결정의 구조와 그 결합 원리, 전자준위, 에너지 띠 그리고 X-선 회절 등의 기초적인 내용들을 다루고, 이로부터 도체, 절연체(유전체), 반도체 등 각 물질의 종류에 따른 전기적 특성, 자기적 특성 및 광학적 성질 등을 다루며 다음으로 격자의 진동 및 포논(phonon)과 이로 인한 물질의 열적 특성과 자기적 특성, 초전도 현상 등을 다룰 것이다.
재료물성실험I, II(캡스톤디자인)
재료물성실험I에서는 자성체,
유전체, 강유전체, 반도체의 박막 및 결정들과 세라믹 등의 시료를 제작하고 전 처리하는 기법과 각종특성
측정을 위한 실험보조도구를 제작하여 간단한 전기적, 자기적, 열적, 광학적 특성을 측정해 볼 것이다.
그리고 재료물성실험II 에서는 물질의 전기적, 자기적, 열적, 광학적 특성에 대한
보다 고급한 실험을 하여 XRD, SEM, ATM, LEED, AEXPS, RBS등의 분석기술의 기초도 다룰 것이다.
광전자실험
나노반도체실험
유기소자실험
플라즈마실험
진공과학
진공 과학은 가속기 장치, 핵융합 실험장치 및
우주기기를 포함하여 반도체, 전자기기 및 과학기기는 물론 초전도까지 첨단과학과 산업전반에 걸친 기반지식이며 그 응용
분야가 광범위하다. 또한 진공과학은 물리학을 기본으로 화학 및 고분자, 전자 등 넓은 범위에
걸쳐있기 때문에 첨단과학기술을 배우고자 하는 학생들에게는 기본적이고 필수적인 과목이라고 할 수 있다. 따라서 본
교과목에서는 기체 분자의 운동과 흐름에 대한 이해를 포함하여 진공의 정의와 필요성, 진공의 효과 그리고 여러 가지
진공장비에 대한 기초지식과 작동방법, 진공 system의 구성 그리고 진공의 응용 등을 다룰
것이다.
첨단물리원서강독 I, II
신소재물리학의 물리기초,
나노재료분야, 반도체분야, 태양에너지, 핵에너지 분야의 중요
논문들과 원서들을 교재로 이용하여 영문 기술 용어의 풀이, 전공원서 강독, 기술 분야 영문 에세이
작성 등을 다루며, 특히 첨단물리원서강독Ⅱ에서는 대학원에 진학하려는 학생들을 위하여 고급전공영어를
다룬다.
컴퓨터언어개론 및 실습
C 언어 등 과학과 공학 분야에서 응용성이 높은
프로그래밍 언어를 집중적으로 학습하고 이를 물리학분야에 응용할 수 있는 능력을 배양한다.
방사선 물리학 I
물질과학의 발전으로 원자의 구조가 밝혀지면서 원자핵의 존재가
알려졌다. 또한 불안정한 원자핵이 방사선을 방출하며 안정한 핵으로 변환된다는 사실도 밝혀졌다. 본
교과목에서는 기본적으로 원자의 구조를 먼저 다루고 방사선의 방출 메커니즘과 종류, 특징 그리고 방사선의 양과
단위, 방사성동위원소 및 물질과의 상호작용을 알아보고 방사선 검출기의 종류와 특성 등을 다룬다.
특히 최근에 방사선 물리학이 산업 및 의료 등 산업전반에 걸쳐서 활용되고 있으므로 중하전입자와 물질과의 상호작용, 전자와 물질과의 상호작용, 광자와 물질과의 상호작용, 중성자와 물질과의 상호작용 등에
대해서도 다룰 것이다.
박막공정
박막(thin film)은 반도체 및 진공과학과 밀접한 관계가
있다. 박막은 진공증착(vacuum deposition),
스퍼터링(sputtering)등에 의하여 얻어진 표면층으로 막의 두께가 단분자층에서 수mm
까지 다양하다. 그리고 소모성 재료로 기판의 특성을 보호하기 위해서 기판층(substrate
layer)에 막을 형성시키는 코팅(coating)과는 달리 박막은 기판층에 증착된 막의 기능적 특성을
이용하므로 박막이 실제소자의 주요기능을 담당한다. 이러한 박막의 특성상 디스플레이 소자 등의 전자소자에 다양하게 사용되어
진다. 본 교과목에서는 박막 생성의 원리, 박막공정, 박막장비, 박막재료의 미세구조 분석 및 박막의 특성 등에 대하여 다룰 것이다.
태양전지 및 실험
태양전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치로 고대로부터 소극적인
방법으로 이용하던 태양에너지를 태양전지를 이용하면 적극적인 방법으로 많은 에너지를 얻어낼 수가 있다. 그리고
20세기에 이르러 심각해진 지구환경문제와 화석에너지의 고갈 문제는 친환경적인 대체에너지에 대한 연구를 가속화
시켰으며, 다양한 대체에너지 중에서 가장 전도유망한 대체에너지는 태양에너지이다. 특히, 태양전지의 효율을 더 높이고 체계적인 시스템 안에서 태양에너지를 사용한다면 인류의 에너지 문제를 해결 할 수도 있을
것이다. 따라서 본 교과목에서는 태양전지에 관한 기본적 지식과 태양전지의 특성 및 효율성에 대해서 다루고 태양전지 제작에
관한 기법과 그에 따른 여러 가지 재료들의 성질 등을 다룰 것이다.
진공 및 박막실험
박막을 만드는 진공증착과 스퍼터링(sputtering)
등의 과정에서 진공은 필수적이다. 따라서 본 교과목에서는 진공상태를 만드는데 중요한 장비인 펌프(기름회전펌프, 기름확산펌프, 흡착펌프,
터보분자펌프, 이온펌프, 크라이오(cryo) 펌프 등)와 각종 진공계기의 동작원리를 익히고, 열 증발(thermal evaporation)에
의한 증착과 다양한 스퍼터링 방법(직류 2극(4극) 스퍼터링, 고주파를 이용하는 스퍼터링 그리고 마그네트론 스퍼터링 방식 등)으로 각종 박막을
제작해 보도록 한다.
방사선 물리학 및 실험 II
방사선 물리학은 의학, 산업, 핵공학 등의 다양한 분야에서 활용된다.
따라서 본 교과목에서는 의학, 환경 및 산업에 대한 방사선 물리학의 응용을 소개하고 방사선 취급과 방어법을 다루고, 또한 방사선 관리를 위한
지식의 습득과 관리방법 등을 다룰 것이다.
물리교육실험
물리학은 과학교육의 기초학문이다. 따라서 물리학에 대한 이해와 효율적인 교육방법을 배우는
것은 물리학을 가르치는데 매우 중요하다고 할 수가 있다. 본 교과목에서는 물리교육을 위한 기본적인 측정과 실험 Data의 처리, 해석, 오차
평가 등을 직접 다뤄 볼 수 있도록 한다.
반도체 공정
반도체 기술의 이론 및 실험을 통하여 반도체 소자제작에 사용되는 기본적인 기술을 배운다.
본 교과목에서는 결정성장, 에피탁시(epitaxy), 박막성장, 리소그래피(lithography), 산화공정, 확산공정, 이온주입공정 등의
이론과 석판기술, 식각기술 및 금속화 등을 다룰 것이다.
첨단기술특론
본 교과목에서는 물리학과 신소재분야에서의 기술개발동향을 파악하고, 최근에 개발된 첨단기술에
대한 지식 습득과 응용에 대한 이해 증진을 목표로 한다. 그리고 강의를 세미나 형식으로 진행하여 학생들의 발표력 향상도 도모하고자 한다.
전산물리
전산물리에서는 현대물리학과 컴퓨터의 계산능력을 결부시킨 분야에 대한 내용을 주로 다루며,
물리계를 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 취급하는 방법에 대해서도 다룬다. 본 교과목에서는 FDM, FEM, Monte Carlo방법, 분자동역학
방법 등이 포함되고 이들 방법의 물리계에 대한 적용은 수준과 흥미 등을 고려하여 수시로 바꾼다.
반도체 소자
과학기술의 급속한 발전은 20세기 최대의 발명이라고 부르는 반도체와 반도체로 만들어낸
트랜지스터에 기인한다. 기체 내의 전자의 움직임을 이용하는 진공관 시대에서 고체 내의 전자의 움직임을 이용하는 반도체 시대로 세대교체가
이루어짐으로서 소형화와 고속화 및 경제성을 실현할 수 있게 되었고, 전자회로의 주된 소자인 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등을 반도체기판
위에 집적시키는 집적회로(Integrated Circuit) 제조기술의 발달은 우리 생활에까지 큰 영향을 미쳤다. 또한 10만개이상의 소자들을
집적시킨 대규모 집적회로(VLSI, Very Large Scale Integration)와 100만개 이상의 소자들을 집적시킨 극초대규모
집적회로(ULSI, Ultra-Large Scale Integration)도 실용화되었다. 이처럼 첨단과학기술과 산업전반에 걸쳐서 반도체의
활용도는 무궁무진하다. 따라서 본 교과목에서는 우선 반도체의 특성과 반도체 소자의 기본적인 동작원리 및 특성을 다룰 것이며, 나아가 반도체의
광학적, 전기적 특성과 반도체를 이용한 다이오드, 트랜지스터 등의 각종 소자에 대한 구조와 작동 원리 등을 다룰 것이다.
정보디스플레이 개론
대표적인 정보표시소자인 음극선관(Cathode Ray Tube), Plasma
Display Panel (PDP), 액정표시소자(Liquid Crystal Display: LCD), 전계방출 소자 (Field
Emission Display: FED), Light Emitting Diode (LED)등의 기본 동작원리와 구성 재료들의 물리적 특성을
다룬다.