We demonstrate the subsurface origin of the observed evolution of the solar active region 10930 (AR10930) associated with merging and breakup of magnetic polarity regions at the solar surface. We performed a magnetohydrodynamic simulation of an emerging magnetic flux tube whose field-line twist is asymmetrically distributed along its axis, which is a key to merging and fragmentation in this active region. While emerging into the surface, the flux tube is subjected to partial splitting of its weakly twisted portion, forming separate polarity regions at the solar surface. As emergence proceeds, these separate polarity regions start to merge and then break up, while in the corona sigmoidal structures form and a solar eruption occurs. We discuss what physical processes could be involved in the characteristic evolution of an active region magnetic field that leads to the formation of a sunspot surrounded by satellite polarity regions.

본 논문에서는 와이어로프 손상의 정량화를 위하여 먼저 동일한 소재 및 직경을 가지는 강봉을 이용한 누설자속기반 결함 탐상 연구를 진행하였다. 현재까지 국외 및 국내에서 누설자속탐상 기법을 이용하여 결함을 탐상하는 연구가 많이 진행되어 왔지만, 그 손상을 진단하는 것에 그쳐 손상의 정도를 판별하여 그에 따른 적절한 조치를 취하는 것에 어려움이 있다. 따라 서 본 논문에서는 전자기적 유한요소 해석 프로그램을 이용하여 누설자속탐상 시스템을 모델링하였으며 강봉을 강자성체 시편으로 이용하여 누설자속탐상 시뮬레이션을 진행하였다. 또한 시뮬레이션 결과를 검증하기 위하여 실제 강봉에 시뮬레이 션과 동일한 종류의 손상을 가공하여 결함탐상 실험을 진행하였다. 시뮬레이션과 실험 데이터를 분석한 결과 탐상 속도는 신호의 크기에 미소한 영향을 주었으며, 손상의 너비 변화에 따라 신호의 크기가 동일하지 않음을 검증할 수 있었다. 본 분 석을 토대로 깊이 손상과 너비 손상에서의 신호 특성을 추출하여 손상의 종류를 분별할 수 있었고, 역으로 추출된 신호의 특 성을 이용하여 손상의 종류를 판별할 수 있는 가능성을 확인하였다.

본 연구에서는 와이어로프의 국부손상 검색을 위해 누설자속기법을 적용하였다. 와이어로프 구조물에 적용하기 위해 리프트오프의 발생을 최소화한 4채널 누설자속 센서헤드를 제작하였고, 이를 사용하여 와이어로프의 국부손상 검색실험을 수행하였다. 국부손상 검색실험을 위해 와이어로프를 준비하였고, 다양한 원주방향을 가지는 부분 단선 손상들을 발생시켰다. 제작된 자속누설 센서헤드를 이용하여 와이어로프 시편의 자속신호를 스캔하였고, 노이즈의 영향을 최소화하고 자속신호의 해상도를 향상시키고자 자속 신호를 미분하여 순간변화량을 손상 검색에 활용하였다. 객관적인 손상 판단을 위해 각 채널에서 계측된 자속신호를 GEV분포를 이용해 설정된 임계값과 비교하였다. 최종적으로 임계값을 초과한 부분의 길이방향 및 원주방향 위치를 실제 손상과 비교함으로써 본 기법의 국부손상 검색 가능성을 살펴보았다.

We apply differential affine velocity estimator (DAVE) to the Solar Dynamics Observatory (SDO)/Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) 12-min line-of-sight magnetograms, and separately cal- culate the injected magnetic helicity for the leading and the following polarities of nine emerging bipolar active regions (ARs). Comparing magnetic helicity ux of the leading polarity with the following polarity, we nd that six ARs studied in this paper have the following polarity that injected more magnetic helicity ux than that of the leading polarity. We also measure the mean area of each polarity in all the nine ARs, and nd that the compact polarity tend to possess more magnetic helicity ux than the fragmented one. Our results conrm the previous studies on asymmetry of magnetic helicity that emerging bipolar ARs have a polarity preference in injecting magnetic helicity. Based on the changes of unsigned magnetic ux, we divide the emergence process into two evolutionary stages: (1) an increasing stage before the peak ux and (2) a constant or decreasing stage after the peak ux. Obvious changes on magnetic helicity ux can be seen during transition from one stage to another. Seven ARs have one or both polarity that changed the sign of magnetic helicity ux. Additionally, the prevailing polarity of the two ARs, which injects more magnetic helicity, changes form the following polarity to the leading one.

Magnetohydrostatic equilibria, in which the Lorentz force, the plasma pressure force and the gravitational force balance out to zero, are widely adopted as the zeroth order states of many astrophysical plasma structures. A magnetic flux-current surface is a surface, in which both magnetic field lines and current lines lie. We for the first time derive the necessary and sufficient condition for existence of magnetic flux-current surfaces in magnetohydrostatic equilibria. It is also shown that the existence of flux-current surfaces is a necessary (but not sufficient) condition for the ratio of gravity-aligned components of current density and magnetic field to be constant along each field line. However, its necessary and sufficient condition is found to be very restrictive. This finding gives a significant constraint in modeling solar coronal magnetic fields as force-free fields using photospheric magnetic field observations.

This work examines the feasibility for estimating existing tensile stress on a stressed wire using the permeability of magnetic flux. A closed magnetic circuit has been constructed to induce magnetic flux inside a steel wire. With different tension stress levels on a wire, the permeability of magnetic flux on the wire has been measured. Two different experimental case studies have been conducted for the examination of sensitivity of permeability of magnetic flux on the stressed wire. One is a varying-length stress test, and the other is a fixed-length stress test. The results show that the permeability of magnetic flux in the varying-length stress test is inversely proportional to the applied stress, while the permeability in the fixed-length stress test is linearly proportional to the applied stress on the stressed wire. It is thus expected that the permeability of magnetic flux on a wire can be a promising indicator for the inspection of its tensile stress.

본 연구에서는 다채널 자속누설 센서를 이용하여 강케이블의 국부손상을 검색하였다. 먼저 자속누설 기법을 고정된 케 이블 구조물에 적용하기 위해 프로토타입의 8채널 자속누설 센서헤드를 제작하였고, 국부손상이 발생한 케이블을 구현하 기 위하여 PVC 파이프에 강케이블을 채워 강케이블 다발 시편을 제작하였고, 케이블 시편 외부 및 내부에 다양한 크기 및 방향을 가지는 국부손상을 단계적으로 발생시켰다. 이와 같이 제작된 강케이블 시편을 대상으로 각 손상단계에서 자속누설 센서헤드를 이용하여 자속신호를 스캔하고 출력전압으로 표현하였다. 이어서 일반극치분포를 이용해 손상유무를 판단할 수 있는 기준이 되어줄 임계값을 설정하였고, 이를 각 채널에서 계측된 자속신호와 비교하여 객관적인 손상판단을 수행하 였다. 또한 케이블 모니터링에 있어 가장 중요한 정보인 손상의 길이방향 위치를 효과적으로 검색하기 위해 모든 채널의 자속값을 합하여 총합값의 형태로 임계값과 함께 나타내었다. 최종적으로 임계값을 초과한 부분의 길이방향 및 원주방향 위치를 실제 손상과 비교함으로써 본 기법의 국부손상 검색 가능성을 살펴보았다.