Polarbear is a ground-based experiment located in the Atacama desert of northern Chile. The experiment is designed to measure the Cosmic Microwave Background B-mode polarization at several arcminute resolution. The CMB B-mode polarization on degree angular scales is a unique signature of primordial gravitational waves from cosmic in ation and B-mode signal on sub-degree scales is induced by the gravitational lensing from large-scale structure. Science observations began in early 2012 with an array of 1,274 polarization sensitive antenna-couple Transition Edge Sensor (TES) bolometers at 150 GHz. We published the first CMB-only measurement of the B-mode polarization on sub-degree scales induced by gravitational lensing in December 2013 followed by the first measurement of the B-mode power spectrum on those scales in March 2014. In this proceedings, we review the physics of CMB B-modes and then describe the Polarbear experiment, observations, and recent results.

Pb1-xMoO4:Er3+/Yb3+ phosphors with various doping concentrations of Er3+ and Yb3+ (x = Er3++Yb3+, Er3+ = 0.05, 0.1, 0.2, and Yb3+ = 0.2, 0.45) are successfully synthesized using a microwave sol-gel method, and the up-conversion photoluminescence properties are investigated. Well-crystallized particles, which are formed after heat treatment at 900 oC for 16 h, exhibit a fine and homogeneous morphology with particle sizes of 2-5 μm. Under excitation at 980 nm, the Pb0.7MoO4: Er0.1Yb0.2 and Pb0.5MoO4:Er0.05Yb0.45 particles exhibit a strong 525 nm emission band, a weak 550 nm emission band in the green region, and a very weak 655 nm emission band in the red region. The Raman spectra of the doped particles indicate the presence of strong peaks at higher and lower frequencies induced by the disordered structures of Pb1-xMoO4 through the incorporation of the Er3+ and Yb3+ ions into the crystal lattice, which results in the unit cell shrinkage accompanying the new phase formation of the MoO4-x group.

Calcium phosphate minerals are biologically important because of their application in the fields of orthopaedics and dentistry. Herein we have tried to synthesize calcium phosphate minerals from biowaste clam shells. A simple microwave method was used to synthesize a mixture of calcium phosphate minerals such as hydroxyapatite, tri-calcium phosphate, and monetite. The microwave induces vibration of the dipole ions in the reagent. The heating and rearrangement of ions and atoms occurs during the process. The phases obtained in the final powder were ascertained by X-ray diffraction; the morphology of each sample was checked using a scanning electron microscope. We were able to obtain a mixture of calcium phosphate minerals using the microwave method; the calcined powder showed a brick like morphology, which is different from the rod shape morphology of the hydroxyapatite obtained using the hydrothermal process.

NaLa1-x(MoO4)2:Eu3+/Yb3 phosphors with doping concentrations of Eu3+ and Yb3+ (x=Eu3++Yb3+, Eu3+=0.05, 0.1,0.2 and Yb3+=0.2, 0.45) were successfully synthesized by the microwave-modified sol-gel method, and the upconversion andspectroscopic properties were investigated. Well-crystallized particles showed a fine and homogeneous morphology with particlesizes of 2-5µm. Under excitation at 980nm, NaLa0.5(MoO4)2:Eu0.05Yb0.45 particles exhibited a strong 525-nm emission bandand a weak 550-nm emission band in the green region, and a very weak 665-nm emission band in the red region. The strong525-nm emission in the green region corresponds to the 7F1→5D1 transition and the weak 550-nm emission in the green regioncorresponds to the 7F0→5D2 transition, while the very weak emission 665-nm band in the red region corresponds to the5D0→7F3 transition. The Raman spectra of the doped particles indicated the domination of strong peaks at higher frequenciesof 762, 890, 1358 and 1430cm−1 and weak peaks at lower frequencies of 323, 388 and 450cm−1 induced by the disorder ofthe [MoO4]2− groups with the incorporation of the Eu3+ and Yb3+ elements into the crystal lattice or by a new phase formation.

본 연구는 냉동식품 형태의 별미밥 HMR 개발을 위한기초 데이터를 확립하고자 냉동 및 해동 조건에 따른 취반미의 물리화학적 특성의 변화를 비교하였다. 본 실험에서는 냉동방법으로 강제송풍방식과 저온에서 자연적으로 냉동하는 방식을 사용하였으며, 냉동 취반미는 전자레인지의출력세기를 200, 600 및 1000W로 조절하여 시료의 중심부 온도가 100oC에 도달할 때까지 해동하였다. 분석결과 냉동속도는 일반냉동을 하는 것보다 강제송풍식 냉동을 하는 것이 약 300배 이상 빨랐으며, 해동은 동결 속도가 빠르고 전자레인지 출력이 셀수록 시간이 단축되었다. 냉해동한 취반미의 수분함량 변화는 모든 조건에서 대조구보다낮은 함량을 나타내었으며, 특히 600W에서 해동할 경우수분의 손실이 많은 것으로 나타났다. 취반미를 냉해동 한후 색도의 변화에 있어서는 대조구보다 백색도와 적색도는감소, 황색도는 증가하는 경향을 보였으며 강제송풍식 냉동을 한 취반미가 전체적인 색 변화가 적게 나타났다. 물성의 변화는 일반냉동을 한 취반미의 경도가 높게 나타났으며, 특히 600W에서 해동한 처리구가 높게 나타났다. 점착성의 경우에는 대조구보다 모든 처리구에서 감소하는 경향을 보였으나 조건에 따른 유의적 차이는 나타나지 않았다. 강제송풍식 냉동을 한 취반미의 미세구조는 냉해동 과정에서 밥알의 중심부에 균열이 발생하였고, 1,000W에서해동한 처리구에서 중심부에 비교적 큰 기공이 형성되었으며 600W에서 해동한 처리구의 경우에는 표면의 두께가가장 두껍게 나타났다. 냉해동한 취반미의 물리화학적 변화를 전반적으로 보았을 때 냉동 속도가 빠르고 해동시 전자레인지의 출력이 1,000W일 때 대조구와 비교하여 가장변화가 적은 것으로 나타났다.

본 연구는 최적의 냉해동 조건을 확립하고 설정된 조건에 따라 냉해동이 당근에 미치는 이화학적 분석 및 영양성분의 분석을 진행하였다. 본 실험에서는 강제송풍방식을이용하였으며, 자연대류식(0.2oC/min), 저속(0.4oC/min) 및고속(1.6oC/min)으로 냉동속도를 조절하여 -12oC까지 냉동하였다. 해동조건은 전자레인지를 이용하여 0, 200, 400,800W의 세기로 출력을 조절하여 시료의 중심부 온도가4oC가 될 때까지 해동하여 분석에 사용하였다. 당근의 강도는 냉해동 후 유의적으로 감소하는 경향을 보였으며, 특히 200, 400W 해동 시 냉동 속도가 빠를수록 감소하였다.해동감량의 경우 해동방법에 따른 유의적인 차이는 없었지만 냉동속도가 높을수록 감소하는 경향을 보였다. pH 및색도의 데치기 후 당근과 처리구간의 유의적인 차이는 보이지 않았다. 그러나 전자 현미경 관찰 결과, 냉동속도가빨라질수록 기공의 크기가 작아지는 것을 확인할 수 있었으며 이는 빠른 냉동속도가 식품 조직의 손상을 막는데 영향을 미친다는 것으로 보인다. 비타민 C 및 유기산(oxalicacid, malic acid 및 fumaric acid) 함량의 경우 유의적인차이는 나타나지 않았다. 유리당 함량의 경우에는 sucrose함량은 자연대류 냉동 시 가장 높았고, fructose 및 glucose의 함량은 유의적인 차이가 없었다. 본 연구 결과 냉해동방법에 따른 영양학적 변화는 대부분 데치기 후 당근과 유사하였으나, 당근을 고속으로 냉동할 시 물리적 변화 및조직 손상을 최소화 하였으므로 당근의 품질을 유지하는데효과적인 것으로 판단된다.

The thermal death kinetics of the Black timber bark beetle, Xylosandrus germanus, was investigated to develop a heat treatment for control of infested wood packing materials used to export goods. To determine the feasibility of microwave irradiation as an alternative control method, laboratory experiments irradiating wooden blocks of Douglas fir (200×200×250mm), which were artificially infested with adults, with 2.45 GHz of microwave energy. All (100%) Ambrosia beetle adults were killed by both hot water treatments and microwave irradiation at 52˚C and 58˚C, respectively. Probit analyses estimated the internal wood temperature required to produce Probit (0.99) efficacy to be 64.7˚C (95% CI 62.4-69.9˚C) at one minute after microwave treatment.

금속이 도핑 된 산화아연 나노클러스터를 합성하기 위해 마이크로웨이브를 이용한 폴리올 공 정은 빠르고 경제적인 합성 방법이다. 디에틸렌글리콜은 높은 분극률과 마이크로파의 흡수 능력이 뛰어 나며, 높은 온도상승 비율과 반응시간을 짧게 해준다. 본 연구에서는 금속이 도핑 된 산화아연 나노클러 스터를 합성하기 위해서 첨가되는 seed의 부피비를 다르게 하여 얻었으며, 전구체로는 아세트산 아연 2 수화물, 도핑 금속은 아세트산 금속 염을 그리고 용매로서 디에틸렌글리콜을 사용하였다. 금속이 도핑 된 산화아연 클러스터는 FE-SEM, XRD, Raman, PSA로 특성을 확인하였다.

본 연구는 홍수기 유량측정의 어려움을 극복하고자 물 과 비접촉식으로 유속을 측정하여 유량을 산정하는 전 자파표면유속계(microwave water surface current meter, MWSCM)의 성능개선 제품인 범용 MWSCM에 대하여 소개하고자 하였다. 기존에 사용 중인 MWSCM은 홍수 용으로써 연중 활용도가 낮아 이것의 이용성을 높이고 자 성능을 개선하였다. 유속측정 범위를 확장하여 평∙ 갈수기에도 하천 유량측정이 가능하게 하였다. 즉 기존 홍수용 MWSCM의 유속측정 범위가 0.5~10.0 m s-1이 었던 반면, 금번에 개발된 범용 MWSCM은 0.03~20.0 m s-1로 홍수기 및 평수기 측정이 가능하도록 성능을 개선하였다. 이를 위해서 사용주파수의 변경(10 GHz → 24 GHz), 안테나 및 송수신부 회로가 새롭게 설계 제작 되었다. 이와 더불어 기존 홍수용 MWSCM 사용자들의 개선요구사항-기기 경량화, 유속 안정화, 자체점검기능, 저전력, 방수 및 방습-을 파악하여 반영함으로써 현장에 서 유량을 측정하기에 용이한 기기로 개발하였다.

본 연구에서 사용한 QRD(Quadratic Residue Diffusor) 마이크로파는 일반적인 마이크로파와 달리 파장의 위상차를 변화시켜 균일한 살균을 유도할 수 있어 저전력으로 효과를높일수있는새로운기술로알려져있다. 따라서친환경적이고 에너지 소비가 적은 QRD 마이크로파를 이용하여 목재를 소독 할 가능성에 대한 기초적인 연구를 수행하였으며 얻은 결과는 아래와 같다. 본 연구에 사용된 QRD microwave의 효율성은 E=5.75e0.32S (R²=0.908)로 나타났으며 초기 수분 함수율은 일정하지 않았고 평균 수분함수율은 30.3%이었다. 자연건조 1주일 후의 수분 함수율은 22.6%로써 평균 약 8% 수분함량이 줄어들었다. 또한 마그네트론의 용량이 3 kW에서 9 kW까지 증가할수록 지수함수적인 관계로 온도 상승시간이 줄어드는 것을 알 수 있었다. 목재 강도 시험 결과에서는 QRD microwave 처리 전후로 휨강도, 압축강도, 할렬의 차이는 없었다. 따라서 QRD microwave 용량을 3, 5, 7, 9 kW로 제작하여 실험한 결과 9 kW가 가장 효율성이 높은 것을 알 수 있었다. 따라서 목재 내부의 선충이나 흰개미 등의 퇴치를 위해서 QRD microwave 용량을 일정부분까지 높여 공급할수록 에너지 효율성에서 유리한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 파장의 위상차를 변화시켜 균일한 살균을 유도할 수 있고 저전력으로 효과를 높일 수 있는 QRD(quadratic residue diffusor) 마이크로파를 이용하여 챔버 내부의 위치에 따른 온도변화를 측정하여 효율성과 균등성을 분석한 결과는 다음과 같다. 챔버 내부의 수직 35cm, 중앙 위치에서는 7kW 조사시 가장 효율이 높게 나타났고, 좌우측 위치에서는 5kW에서 효율성이 높았다. 그리고 마그네트론 No. 1, 2, 3에서 3kW로 하였을 때, Bar의 위치에 따른 온도 균등성은 1Bar와 2Bar의 위치에서는 거의 비슷하게 나타났다. 마그네트론 No. 3, 4, 5의 3kW로 하였을 경우에는 3Bar에서 온도가 약 10~ 20% 정도 높게 나타났고 마그네트론 용량을 5, 7, 9kW로 하였을 때, 조사 시간에 대한 평균 온도는 Bar의 위치에 무관하게 거의 유사한 형태로 증가하였다. 반면에 챔버의 적정 내용적에 대한 효율성은 조사용량에 반드시 비례하지는 않았다. 마그네트론 3kW를 60, 120, 180초 동안 조사하였을 경우 마그네트론 조사 위치에 따라 구석 부분에서 약 5~10oC 더 높게 상승하였고 수평면의 위치별 온도 분포는 비교적 균일하였으며 부분적으로 구 석부분에서 약간 더 온도가 상승하는 경향이 있었다. 마그네트론 5, 7, 9kW 조사에서는 Bar의 위치와 상관없이 전반적으로 온도가 비교적 균일하게 상승하고 있었다.

In this paper, numerical simulations are performed for the drying process of potato chip in a microwave oven with multiple waveguides, with the purpose of enhancing the uniformity in temperature distribution. A simulation model is built and simulated using COMSOL Multiphysics software. The simulation model uses 5 different positions of waveguides to see whether it affects the heat distribution in the material. In order to know the final temperature result of the material after it comes out of the cavity on a moving conveyor belt, the average temperature values along the direction of the conveyor belt motion are calculated and plotted. From the results, the best waveguide position is determined to get the best temperature distribution in the potato chips.

Thermal death kinetics of the Japanese pine sawyer, Monochamus alternatus, was investigated to develop a heat treatment method that controls the pest in wood packing materials used in the export of goods. To determine the feasibility of microwave irradiation as an alternative treatment, laboratory experiments were performed on blocks (200x200x250 mm) of Douglas fir artificially infested with live larvae and pupae irradiating the blocks with 2.45 GHz of microwave energy. One hundred percent mortality of larvae and pupae of Japanese pine sawyer was observed by hot water treatment at 64°C and 68°C, respectively. One hundred percent mortality of treated Japanese pine sawyer was achieved above 67°C for larvae and 70°C for pupae based on the measured wood temperature, regardless of the irradiation time.

As a part of the electromagnetic spectrum, microwaves heat materials fast and efficiently via direct energy transfer, while conventional heating methods rely on conduction and convection. To date, the use of microwave heating in the research of carbon-based materials has been mainly limited to liquid solutions. However, more rapid and efficient heating is possible in electron-rich solid materials, because the target materials absorb the energy of microwaves effectively and exclusively. Carbon-based solid materials are suitable for microwave-heating due to the delocalized pi electrons from sp2-hybridized carbon networks. In this perspective review, research on the microwave heating of carbon-based solid materials is extensively investigated. This review includes basic theories of microwave heating, and applications in carbon nanotubes, graphite and other carbon-based materials. Finally, priority issues are discussed for the advanced use of microwave heating, which have been poorly understood so far: heating mechanism, temperature control, and penetration depth.

Graphene oxide has been synthesized by microwave-assisted exfoliation of graphite oxide prepared by modified Hummers method. Graphite was oxidized in a solution of H2O2 and KMnO4 at 65~80˚C, followed by 10 % H2O2 solution treatment at 80~90˚C. The graphite oxide was exfoliated under microwave irradiation of 1 kW and was reduced to graphene effectively by hydrazine hydrate (H4N2·H2O) treatment. The exfoliation of graphene oxide was significantly affected by the microwave irradiation on (heating)/off (cooling) period. An on/off period of 10 s/20 s resulted in much more effective exfoliation than that of 5 s/10 s with the same total treatment time of 10 min. This can be explained by the higher exfoliation temperature of 10 s/20 s. Repetition of the graphite oxidation and exfoliation processes also enhanced the exfoliation of graphene oxide. The thickness of the final graphene products was estimated to be several layers. The D band peaks of the Raman spectra of the final graphene products were quite low, suggesting a high crystal quality.

중력분을 이용하여 제면한 후 가압가열, microwave 및 가 압가열과 microwave 병행 처리한 후, 생면 및 삶은 면의 품질 에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 생면의 pH는 microwave 1 min 처리구에서 무처리구와 유의적인 차이를 보이지 않았 으며, 수분 함량은 autoclave 50 min 처리구에서 무처리구와 유의적인 차이를 보이지 않았고, 그 외의 처리구에서는 모두 수분 함량이 감소함을 확인하였다. 면의 색도 측정 결과는 명 도는 무처리구에 비해 모든 처리구에서 감소하였으며, 적색 도는 microwave 1 min 처리구는 감소한 반면, 나머지 처리구 는 증가하였다. 황색도는 autoclave 50 min 처리구와 autoclave 50 min/microwave 1 min 병행 처리구에서 증가한 반면, 나머 지 물리적 처리구에서는 감소하였다. 삶은 면의 색도에서는 명도, 적색도, 황색도 모두에서 무처리구에 비하여 물리적 처 리구에서 증가한 값을 나타내었다. 물성 측정 결과는 경도, 부착성, 응집성, 검성, 복원성에서 무처리구와 비교시 microwave 1 min 처리구는 유의적으로 감소하였으며, 그 외 처리구에서 는 유의적으로 증가한 값을 나타내었다. 탄력성과 전단력은 모든 처리구에서 유의적으로 증가하였으며, 인장력은 가압가 열 30 min 처리구와 무처리구가 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 나머지 물리적 처리구에서는 유의적으로 증가하였다. 관능 평가 결과는 생면의 경우 색 항목에서 물리적 처리구들 이 유의적으로 낮은 점수를 받았다. 맛, 질감, 향 항목에서는 무처리구와 물리적 처리구간 유의적 차이를 보이지 않았다. 전체적인 기호도에서는 microwave 1 min 처리구가 가장 높은 점수를 얻었으며, 가압가열(50 min)과 microwave(1 min) 병행 처리구는 무처리구와 비슷한 점수를 얻었다. 따라서 제면 후 가압가열 및 microwave 처리가 생면 및 삶은 면에 있어서 색 과 질감 항목을 보완, 개선시킨다면 알러겐성이 저감화된 면 을 제품화하는데 적합할 것으로 사료되어진다.

지질 함량이 많은 식품에 방사선 조사여부 판별방법으로 적용가능한 hydrocarbons법의 전처리 추출공정을 개선하고자, 추출시간을 효율화 하고 추출용매의 사용을 줄일 수 있는 마이크로웨이브 추출법을 적용하였다. 국제 교역량이 가장 높은 농산물중 대두를 대상으로 방사선 조사(4 kGy)를 하여 hydrocarbons 분석에 대한 전처리 조건을 최적화하고자 하였다. 예측된 대두의 최적 추출범위는 extraction time 1.3-3.2분, microwave power 61-133 W로 나타났고, 예측된 범위에서 임의점을 설정하여 회귀식에 대입하여 최적값을 예측하였을 때 값은 microwave power와 extraction time이 각각 97W과 2.2 분으로 확인되었다. 방사선조사 허가식품에 대해서 검지법의 분석결과의 정확성과 더불어 신속성이 요구되는 상황에서 hydrocarbons검지법 적용이 가능한 대두를 대상으로 MAE (micarowave-assisted extraction) 추출법을 적용한다면, 식품공전상의 현행 추출전처리(12-24시간)에 따른 분석시간을 줄이고 추출공정 개선이 가능할 것으로 본다.

Thermal death kinetics was examined to develop a heat treatment method to control the Pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, in wood packing materials for export goods. To determine the feasibility of microwave irradiation as an alternative treatment, we performed laboratory experiments on the blocks (200x200x250mm) of Douglas-fir artificially infested with live adults with subsequent 2.45GHz microwave energy irradiation. The 100% mortality of treated Pine wood nematode was achieved above 64℃ of the measured wood temperature, regardless of irradiated time. All measurement points in the blocks reached 64℃ within 84-312 seconds with microwave irradiation by wood weight. Likewise, the 100% mortality of nematodes were observed by hot water treatment on 62℃. We need further experimental verification, but commercial microwave (2.45GHz) treatment is a feasible alternative to conventional heat treatment to control Pine wood nematode on the wood packing materials for export goods.

본 연구에서 사용한 QRD(Quadratic Residue Diffusor) 마이크로파는 일반적인 마이크로파와 달리 파장의 위상차를 변화시켜 균일한 살균을 유도할 수 있어 저전력으로 효과를 높일 수 있는 새로운 기술로 알려져 있다. 따라서 친환경적이고 에너지 소비가 적은 QRD 마이크로파를 이용하여 식물공장에 이용되고 있는 배지를 멸균할 수 있는 가능성에 대한 기초적인 연구를 수행하여 얻은 결과는 아래와 같다. 마이크로파의 조사 출력에 따른 배지의 외적변형은 배지 내의 수분의 함유량과 마이크로파 출력을 2~8kW까지에서 우레탄스폰지와 암면은 외적변형이 전혀 일어나지 않은 것으로 확인되었다. 그러나 PDA고체배지는 2kW 출력에 60초와 180초에서는 배지가 녹지 않았고, 그 외 처리에서는 전부 배지가 녹았다. Bacillus sp.와 Burkholderia sp.에서 마이크로파의 조사 출력과 처리시간에 따른 균주 표면 온도는 차이가 나타났다. 마이크로파의 조사 출력과 처리시간에 따른 균주 멸균 실험은 마이크로파의 출력 2kW에서 시간과 관계없이 Bacillus sp.와 Burkholderia sp.는 모두 자라고 있는 것을 확인하였고, 마이크로파의 출력 6kW에서는 Burkholderia sp.의 60초 처리를 제외한 모든 실험구에서 멸균되었으며, Bacillus sp.는 모든 실험구에서 사멸되었다. 마이크로파의 출력 8kW에서 시간과 관계없이 Bacillus sp.와 Burkholderia sp.는 모두 멸균되었음을 확인하였다. 균주를 각각의 배지에 오염시킨 후 마이크로파를 처리한 배지 내의 온도는 처리시간 60초 지난 뒤에는 우레탄스폰지와 암면배지에서의 온도가 100℃ 이상으로 유지되어 대체로 60초 부터 멸균이 가능한 것으로 판단되었다. 따라서 식물공장내에 가장 문제가 되고 있는 Bacillus sp.와 Burkholderia sp.는 본 실험에서 사용된 QRD 마이크로파로 충분히 멸균될 수 있을 것이라 판단된다.