• 대한환경공학회지
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• 제38권4호
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• pp.177-183
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• 2016

미생물을 이용한 하수처리의 경우 여러 요인(미생물 특성, 원수의 성상, 운전조건)의 영향을 받으며 복잡한 관계를 갖고 운영하게 되는데 이런 공정에 나노입자의 유입은 분명 공정의 안정성 및 효율성에 영향을 줄 것으로 판단된다. 본 연구에서는 교내 하수 플랜트에서 활성슬러지를 채취하여 각각의 균주에 최적화된 배지에 배양시킨 뒤, 배양된 미생물이 각각 나노물질과 나노이온 상태일 때 성장에 미치는 영향을 알아보았다. 활성슬러지에 존재하는 대표 미생물 중에 그람양성균인 Bacillus와 그람음성균인 Pseudomonas, E.coli를 대상 균주로 선택하여 ZnO, $TiO_2$ 두 가지 나노물질에 의한 독성 영향을 비교하였다. 동일한 농도의 나노물질에서 그람양성균인 Bacillus균의 평균 성장 저해율은 60% 이상이고, 그람음성균인 Pseudomonas의 경우는 평균 성장 저해율이 10% 미만으로 나타났다. 따라서 나노물질에 대한 독성은 그람양성균이 그람음성균보다 높은 것으로 보여지는데 그 이유는, 세포벽 구조, 세포벽 단백질 구성성분, 세포의 생리기능, 물질대사 등의 차이로 그람양성균이 나노물질에 훨씬 민감한 경향을 나타내기 때문인 것으로 보여진다. 그리고 ZnO와 $TiO_2$ 나노물질의 농도가 같을 때 미생물 성장에 미치는 영향은 ZnO가 평균적으로 3배 정도 높았는데 이것은 ZnO 나노물질의 독성이 $TiO_2$ 보다 크다고 볼 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.366-366
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• 2011

이성분 산화물인 ZnO/$TiO_2$ core-shell 나노입자는 core-shell 구조의 특성과 이성분 산화물의 상호작용에 의해서 염료감응형 태양전지의 효율향상을 기대할 수 있다. Znic acetate($Zn_2(CH_3COO)$)와 Titanium(IV) butoxide($Ti(OBu)_4$)를 이용하여 ZnO 나노입자를 수열합성하고 그 주의에 $TiO_2$을 가수분해 반응을 이용하여 둘러싸는 core-shell형태의 물질을 합성하였다. 그 이후 결정성 및 유기물 제거를 위해서 4시간 동안 고온에서 소성하였다. SEM 결과에 따르면 소성 온도를 600도까지 증가시키면 ZnO의 경우 나노입자의 크기가 증가하는 경향을 확인하였다. 하지만 core-shell의 경우는 ZnO의 뭉침현상을 $TiO_2$이 방해하여 초기합성된 크기와 동일한 크기를 유지하는 것을 확인하였다. 또한 XRD 결과에 따르면 주변에 형성된 $TiO_2$ 이외에 $Zn_2TiO_4$의 spinel 구조를 가지는 물질이 합성되는 것을 확인할 수 있었다. 합성된 core-shell 구조의 나노입자는 약 40~50 nm의 크기를 가지고 600도에서 소성된 입자의 경우 산소 정공이 거의 없는 약 3 eV의 밴드갭을 가지는 물질로 합성이 되었다. Core-shell 나노입자의 경우 염료 감응형 태양전지의 반도체 물질로 응용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.58.1-58.1
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• 2009

나노 임프린트 리소그래피 기술은 기존의 노광 장비를 이용하는 기존의 리소그래피 공정에 비해 저렴한 공정으로 대면적 패터닝이 가능한 차세대 리소그래피 기술이다. 나노 임프린트 리소그래피는 기존의 나노 리소그래피 기술과는 다르게 기능성 무기물 물질을 직접 패터닝 할 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 $TiO_2$ 나노 패턴을 를 기존의 증착, 리소그래피, 식각 등의 공정을 거치지 않고, sol-gel법과 나노 임프린트 리소그래피를 이용하여 직접 전사하는 기술에 대해 연구 하였다. 본 연구에서는 Tetrabutylorthotitanate를 precusor로 하는 ethanol 기반의 $TiO_2$ sol을 제작하여 이용하였다. PDMS mold를 임프린팅용 몰드로 사용하였으며, 이러한 PDMS mold는 노광 기술과 반응성 이온 식각을 이용하여 제작된 master mold로 부터 복제되었다. 제작된 sol을 Si wafer에 spin coating하여 넓게 도포한 후, wafer위에 PDMS mold를 밀착 시킨다. 이후, 5 bar의 압력과 $200^{\circ}C$의 온도에서 나노 임프린트 리소그래피 공정을 진행하여 $TiO_2$ gel 패턴을 형성한다. gel 상태의 $TiO_2$ 패턴을 anealing 공정을 통해 다결정질 TiO2 나노 패턴으로 제작하였다. 제작된 패턴을 scanning electron microscope(SEM)를 이용하여 확인하고, XRD 및 EDX를 이용하여 분석하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.191.2-191.2
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• 2016

$TiO_2$는 우수한 화학적 및 물리적 안정성 때문에 수전해 장기간 사용에 적합한 전기화학 전극으로 여겨진다. 큰 표면적을 갖는 $TiO_2$를 제조하기 위한 수많은 방법 중 양극산화(anodization)는 비교적 간단하고 저렴한 공정으로 인하여 매우 실용적인 방법으로서 알려져 있다. 특히, 고도로 정렬 된 $TiO_2$ 나노튜브($TiO_2$ NTs) 의 경우에는 분말상과 달리 전극제조를 위해 추가적인 접착제를 필요하지 않다. 그러나, $TiO_2$는 일반적으로 절연 특성을 나타내기 때문에 전극의 활용을 위해서는 본질적으로 촉매의 사용이 불가피하다. 다수의 전기 촉매 중, $IrO_2$와 $RuO_2$는 수전해 분야에 잘 알려진 산화 촉매이다. 그럼에도 불구하고, 특유의 높은 종횡비 때문에 $TiO_2$ 나노튜브에 전기 촉매를 균일하게 도핑하는 것은 많은 어려움이 따른다. 이를 해결하기 위한 방법으로 $RuO_2$를 도핑하기 위한 단일공정 $TiO_2$ 양극산화 기술이 보고된 바 있다. 본 연구에서는 2원 촉매($IrO_2$ 및 $RuO_2$)를 $TiO_2$ 나노튜브에 도핑하기 위한 단일공정 양극산화 기술에 대하여 연구하였다. 전구물질로써 $KRuO_4$($RuO_2$ 전구체)와 IrOx 나노입자(IrOx NPs, $IrO_2$ 전구체)를 사용하였다. 특히, IrOx를 나노 입자는 $IrCl_3$로부터 중간 매체로 합성된다. IrOx는 단일공정 양극산화 중에 $TiO_2$ 나노튜브 상에 도핑 가능한 이온 형태인 $IrO_4$-로 전환될 수 있다. 제조된 시료는 열처리 후 바로 전극으로 사용되었으며 SEM, XPS, TEM, ICP-OES 등으로 정성, 정량 분석을 수행하였다. LSV와 EIS를 통해 전기화학적 성능 평가가 이루어졌으며, LSV를 통해 포집한 기체는 가스 크로마토그래피를 사용하여 정량분석한 후 그 효율을 측정하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.103-103
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• 2003

대기나 물에 용해된 여러 가지 유해한 유기물을 분해하기 위한 방안으로서 다양한 광촉매 재료를 이용하려는 시도가 진행되고 있다. 하지만 광촉매 반응은, 현탁액 내에서 submicrometer 크기를 갖는 반도체재료에서 발생하므로 처리된 폐수로부터 촉매를 제거해야 하는 정제공정 (downstream process)이 필요하며, 이는 경제적인 측면에서 큰 경비를 요구하게 된다. 이를 해결 하기 위하여, 가장 우수한 광촉매 재료로 평가받는 TiO$_2$를 glass beads, sands, silica gel등의 물질에 고정시키거나, TiO$_2$를 자성 입자에 코팅시킨 형태인, 자성 광촉매입자를 응용하려는 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 광촉매의 고정화와 재활용 효율을 향상시키기 위하여 TiO$_2$ 나노입자를 y-Fe$_2$O$_3$ 나노입자의 표면에 코팅하여 나노입자의 큰 비표면적을 활용하고 미세구조를 제어하여 입자간의 고정특성과 자기적 특성의 제어기술을 확립하고자 하였다.

• 공업화학
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• 제32권3호
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• pp.243-252
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• 2021

전기자동차(EV) 및 중대형 에너지 저장 장치(ESS)의 활용을 위한 차세대 에너지 저장 장치에 대한 요구가 증가함에 따라, 높은 출력 및 안정성 등의 특성을 갖는 리튬 이온 전지 개발이 시급한 과제로 떠오르고 있다. 리튬 이온 이차 전지의 성능은 주로 전극 재료의 물리/화학적 특성에 의해 결정되는데, TiO₂는 우수한 안정성 및 높은 안정성, 친환경적 특성으로 인해 현재 상용화된 탄소계 음극재를 대체할 수 있는 물질로 높은 관심을 받고 있다. 특히, 양극산화를 통해 제조된 자기 정렬된 TiO₂ 마이크로 및 나노 구조는 차세대 리튬 이온 이차 전지의 유망한 음극 소재 물질로 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 총설 논문에서는 양극산화를 통한 TiO₂ 나노 튜브 및 마이크로콘 구조 메커니즘 및 구조 발달에 영향을 미치는 인자에 대한 설명을 다루었다. 또한, TiO₂의 낮은 전기전도도 및 용량 한계를 극복하기 위한 TiO₂ 기반 복합체를 리튬 이온 이차 전지의 음극재로 활용한 연구를 소개하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.227.1-227.1
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• 2010

본 연구는 자외선 영역의 흡수로 전자 정공의 전하쌍을 생성함으로써 광전압 및 전류를 일으키는 티타니아 물질을 금속지지체 표면에 양극산화로 튜브형 $TiO_2$(anodized tubular $TiO_2$; ATT)로 제조한 후 나노크기의 금속 혹은 $WO_3$입자를 담지하여 광감응 재료로 활용하였다. 이는 기존의 입자나 콜로이드 형태로 광촉매 물질을 고정화하여 사용한 재료의 탈리현상 및 효율저하를 극복하기 위함이다. ATT는 전해질 내에 전기화학적 에칭율과 화학적 용해율의 비율에 의해 나노튜브 길이 성장에 영향을 미치는데 이를 유기 전해질과 불산 전해질을 사용하여 정전압 혹은 정전류의 조건에서 다양한 길이의 $TiO_2$ 나노튜브를 제조하였다. 여기에 전기분해담지(electrolytic deposition; ELD)를 통하여 정전류 조건에서 다양한 금속(Pt, Pd, Ru)을 나노크기의 형태로 담지하여 광촉매 내 생성된 전자 정공의 재결합을 줄이고자 하였고 $WO_3$의 담지를 통하여 가시광 감응을 높이고자 하였다. 제조된 여러 조건의 시료는 SEM과 EDAX를 통하여 형태와 길이, 담지량을 확인 하고 XRD를 이용하여 열처리 온도에 따른 결정화상태를 확인하였으며 광전류 측정 및 Cr(VI)의 광환원과 MB의 광분해를 통하여 광효율을 관찰하였다. 금속이 도핑되었을 경우 순수 ATT보다 보통 3배의 흡착률과 UV광원 아래 2배의 광효율을 관찰할 수 있었는데 이 중 Pt의 담지가 가장 효율이 좋았으며 흡착률에서는 담지량의 증가에 따른 증가선을 관찰 할 수 있었으나 광원 사용시 3%담지율에서 최적을 확인 할 수 있었다. 또한 $TiO_2$외 가시광감응 활성을 높이기 위한 다양한 광촉매제조가 진행 중에 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권6호
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• pp.396-401
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• 2014

나노물질은 다양한 분야에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 Lactuca(상추)와 Raphanus(알타리무) 씨앗의 발아와 발아지수에 금속산화물 나노입자(CuO, NiO, $Fe_2O_3$, $Co_3O_4$, $TiO_2$, ZnO)가 미치는 영향을 조사하였다. 용액상 노출에서 CuO가 가장 큰 영향을 나타내었으며, 발아와 발아지수의 $EC_{50}$는 각 0.46 mg/L와 0.37%로 조사되었다. 씨앗 이용 식물독성 측정에서 상추가 알타리무보다 나노입자 노출에 대해 더욱 민감한 반응을 나타내었다. 일반적으로 나노입자의 씨앗발아와 발아지수에 근거한 영향은 다음의 순서로 조사되었다: CuO > ZnO >NiO > $TiO_2$, $Fe_2O_3$, $Co_3O_4$. 특히 $TiO_2$, $Fe_2O_3$와 $Co_3O_4$는 최대 노출 농도 1,000 mg/L 농도에서도 뚜렷한 영향을 나타내지 않았다.

• 한국결정학회지
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• 제16권2호
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• pp.128-137
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• 2005

졸-겔 형판 합성법으로 제조된 페롭스카이트 나노구조의 입자크기에 따른 상전이를 연구하였다. 타탄산납, $PbTiO_{3}$, 화합물의 나노구조는 출발물질인 티타늄 테트라부톡사이드($Ti(OBu)_{4}$)와 아세트산 납($Pb(OAc)_{2}-3H_{2}O$)을 선택된 용매에 녹이고, 산화 알루미늄 형판($AlO_{x}\;template$)을 이용한 졸-겔 합성과정으로 거쳐서 제조하였다. 이 때, 200-nm 직경의 세공을 가진 막($Whatman^{\circledr}\;anodisc\;membranes$)이 형판으로 이용되었다. 선구물질이 코팅된 형판을 공기 중에서 말린 후, $650^{\circ}C$에서 소결하고, 6M-NaOH 용액에서 형판을 제거하였다. $PbTiO_{3}$ 나노구조의 상전이는 DSC, DTA, 비선형 광학적 특성 등을 이용하여 조사하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.46-46
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• 2014

알칼리 수전해는 신재생에너지를 이용하여 오염물질 없이 효율적으로 수소를 생산할 수 있는 방법 중의 하나이다. 알칼리 수전해 시스템의 산화전극으로 불용성전극이 많이 사용되고 있으나 높은 과전압과 제조 공정이 복잡한 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 전기변색을 이용해 짙은 파란색의 $TiO_2$ 나노튜브를 알칼리 수전해 시스템의 산화전극으로 이용하고자 하였다. 양극산화법을 이용해 $TiO_2$ 나노튜브를 만드는 과정에서 양극산화 시간과 인가전압에 따라 Blue $TiO_2$의 산소발생반응(Oxygen evolution reaction, OER) 활성 변화를 측정하였고 나노튜브 길이가 길고 직경이 클수록 OER활성과 내구성이 향상되는 것을 확인하였다.