• 멤브레인
• /
• 제32권5호
• /
• pp.304-313
• /
• 2022

활성 의약품 성분(APIs)의 존재가 수생 생태계와 인간의 건강에 위험하다는 증거가 있다. 물에 항생물질인 테트라사이클린과 같은 API가 존재하면 미생물에 항균제 내성(AMR)이 발생해 개인과 사회에 막대한 비용이 발생한다. TiO₂ 또는 비스무트 기반 촉매와 같은 촉매가 내장된 막은 유기 유출물을 분해하고 폐수로부터 분리한다. 촉매의 광촉매 활성은 귀금속 도핑 및 탄소성 물질의 첨가 및 다른 반도체와의 헤테로 접합 형성으로 향상될 수 있다. 광촉매의 회수는 고분자 막에서 광촉매의 고정화를 통해 가능하다. 이 검토에서는 물 속 항생제의 분해가 논의된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.244.2-244.2
• /
• 2015

염료감응형 태양전지(DSSC)는 친환경성과 저렴한 제조공정이 장점으로 최근에 많은 관심을 받고 있다. 현재에는 DSSC를 다양한 반도체 나노입자를 염료에 흡착시키거나, 무반사 코팅등 광학적인 접근을 통해 효율을 증가시키려는 실험이 활발히 진행되고 있다. 다른 한편으로는 DSSC의 효율을 떨어뜨리지 않으면서 DSSC의 장점인 저렴한 제조단가를 더 줄이는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 DSSC의 재료물질 중 가장 비싼 편인 Pt 박막을 다른 물질로 대체하기 위해, 몇 가지 공정을 거쳐 추출한 carbon을 사용하였다. 전형적인 DSSC 제작을 위해, FTO glass와 TiO2, 액체전해질을 사용하였고, 제작된 carbon 물질을 solvent에 섞은 뒤 counter electrode에 닥터 블레이드 방식으로 바르고 열처리하였다. 제작된 carbon을 분석하기 위해서 scanning electron microscope (SEM)과 X-ray diffraction (XRD)를 사용하였으며, counter electrode에 carbon을 사용한 DSSC는 Pt 박막을 사용한 일반적인 DSSC와 비교하였을 시에 만족할 만한 효율을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제25권6호
• /
• pp.252-256
• /
• 2015

질소산화물 ($NO_X$)은 고정원(화력발전소, 산업시설) 및 이동원(자동차, 선박) 등에서 배출되어지며, 발암물질 및 광화학 스모그의 주범으로 작용하고 있다. 선택적 촉매 환원법(SCR)은 $NO_X$를 제거하는 가장 효율적인 방법이며, 상업용으로 사용되어지는 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$계 촉매에서 $V_2O_5$ 함량은 0.5~3 wt%, $WO_3$ 함량은 5~10 wt%이다. 촉매 성분 중 $V_2O_5$의 경우 $NO_X$ 환원 반응을 통해 촉매 작용을 촉진시키지만, 과량으로 첨가될 경우, $SO_2$에서 $SO_3$로의 산화 반응을 증가시킨다. 본 연구에서는 높은 탈질 효율을 유지시킴과 더불어, 바나듐의 함량을 줄이기 위하여, 그래핀을 바나듐 담지 matrix로 사용하여 나노복합체를 합성하였으며, 합성된 나노복합체를 첨가하여 Honeycomb형 1 inch SCR 촉매를 제조하였다. 제조된 SCR 촉매는 XRD(X-ray Diffraction), XRF(X-ray Fluorescence Spectrometer), BET(Brunauer, Emmett & Teller) 등의 분석을 통해 물성 평가를 진행하였으며, Micro Reactor(MR)를 이용하여 활성평가를 진행하였다. 그 결과, 촉매 상용 운전 온도인 $350^{\circ}C$에서 나노복합체가 첨가된 SCR 촉매의 탈질 효율은 77.1 %로 상용촉매의 탈질 효율인 77.8 %와 유사한 효율을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.121-121
• /
• 2016

치아는 인체중에서도 혹한 환경에서 부분으로 높은 하중과 타액과 같은 강 부식성 매체로 그 환경이 상상을 초월한다. 즉 반복적으로 가해지는 하중(응력)과 침식을 유발하는 타액과 음식물 등이다. 따라서 치아가 쉽게 파괴되거나 썩는 현상이 나타나게 된다. 이렇게 사용되다가 치아의 역할을 다하게 되면 인공치아를 사용하게 되는데 그 재료가 바로 타이타늄(Ti)이다. 생체매식재로 사용되는 Ti는 반응성이 높아 산소와 쉽게 결합하여 표면에 TiO, $TiO_2$, 및 $Ti_2O_3$와 같은 산화피막을 표면에 형성함으로써 뛰어난 부식저항성과 생체적합성을 가지며 생체에 독성이 없고 탄성계수가 골과 비슷하여 골과 임플란트 경계면에서 응력분산에 유리한 성질 등 물리적, 기계적 성질이 뛰어나 외과용 임플란트 재료로 가장 좋은 재료이다. 금속 임플란트의 생체적합도는 임플란트 재료 자체보다는 생체 내 산화막이 화학적으로 불안정할 때 부식이 발생하게 되고 그 결과 금속이온이 주위로 유리되어 조직반응을 일으키므로 금속의 표면을 덮고 있는 산화막에 의해 좌우된다. Ti는 생체불활성재료로서 매식재료로 사용할 경우 뼈와 잘 융합되는 골유착을 나타내나 골과 화학적결합은 하지 않고 골형성을 적극적으로 유도하지 못함으로 환자의 치유기간이 길어지게 된다. 이러한 이유로 골조직내 임플란트의 접합을 개선하기위한 연구가 이루어져 골과의 결합을 높이기 위해 골유착을 일으키는 Ti에 골성장을 유도하는 뼈성분인 하이드록시 아파타이트(HA)라는 물질을 플라즈마 코팅법을 사용하던가 아니면 Hanks' solution내에서 침적 후 HA도금을 하는 방법 등으로 처리하고 있다. 그러나 플라즈마 코팅법은 고온에서 처리를 행하고 Hanks' solution내에 침적할 경우 Ti표면에 밀착도가 저하되거나 합금의 상변화 등으로 인하여 표면처리 과정 중에서 내식성이 크게 감소될 수 있다. 이러한 여러 가지 코팅법을 통하여 골 유착을 증진시키기 위한 연구는 계속되고 있지만 임상적으로 사용 후 문제가 단시일에 발생되는 것도 아니고 수년이 지나야 나타나게 된다. 이러한 방법으로 코팅을 하게 되면 골과 잘 유착이 되어 자연차아와 같은 기능을 하게 된다. 따라서 이러한 문제를 최소화하는 방법이 나노구조를 표면에 형성시켜 골유착을 쉽게 함으로써 이를 개선할 수 있을 것으로 생각되어 본 강의에서는 임플란트의 문제와 사용되는 재료에 대하여 고찰하여 자연치아를 대체 할 수 있는지 알아보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.78-78
• /
• 2000

다결정 실리콘-게르마늄 (poly-SiGe)은 태양전지 개발에 있어서 중요한 물질이다. 우리는 소량의 Ge(x=0.05)으로부터 다량의 Ge(x=0.67)을 함유한 수소화된 비정질 실리콘-게르마늄 (a-SiGe:H) 박막의 고상결정화 과정을 ESR (electron spin resonance)방법으로 조사해보았다. 먼저 PECVD 방법으로 Corning 1737 glass 위에 a-Si1-xGex:H 박막을 증착시켰다. 증착가스는 SiH4, GeH4 가스를 썼으며, 기판온도는 20$0^{\circ}C$, r.f. 전력은 3W, 증착시 가스압력은 0.6 Torr 정도이었다. 증착된 a-SiGe:H 박막은 $600^{\circ}C$ N2 분위기에서 다시 가열되어 고상결정화 되었고, 결정화 정도는 XRD (111) peak의 세기로부터 구해졌다. ESR 측정은 상온 x-band 영역에서 수행되었다. 측정된 ESR스팩트럼은 두 개의 Gaussian 함수로써 Si dangling-bond와 Ge dangling-bond 신호로 분리되었다. 가열 초기의 a-SiGe:H 박막 결함들의 스핀밀도의 증가는 수소 이탈에 기인하고, 또 고상결정화 과정에서 결정화된 정도와 Ge-db 스핀밀도의 변화는 서로 깊은 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 특히 Ge 함유량이 큰 박막 (x=0.21, 0.67)에서 뿐만 아니라 소량의 Ge이 함유된 박막(x=0.05)에서도 Ge dangling-bond가 Si dangliong-bond 보다 고상결정화 과정에서 더 중요한 역할을 한다는 것을 알수 있었다. 또한 초기 열처리시 Si-H, Ge-H 결합에서 H의 이탈로 인하여 나타나는 Si-dangling bond, Ge-dangling bond 스핀밀도의 최대 증가 시간은 x 값에 의존하였는데 이러한 결과는 x값에 의존하는 Si-H, Ge-H 해리에너리지로 설명되어 질 수 있다. 층의 두께가 500 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 Si3N4 의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)에 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 이러한 슬릿형 공동은 제조 공정 중 재료에 따른 열팽창 계수와 탄성 계수 등의 차이에 의해 형성된 잔류응력 상태가 유전막을 기준으로 압축응력에서 인장 응력으로 바뀌는 분포에 기인하였다는 사실을 확인하였다.SiO2 막을 약화시켜 절연막의 두께가 두꺼워졌음에도 기존의 SiO2 절연막의 절연 파괴 전압 및 누설 전류오 비교되는 특성을 가졌다. 이중막을 구성하고 있는 안티퓨즈의 ON-저항이 단일막과 비교해 비슷한 것을 볼 수 잇는데, 그 이유는 TiO2에 포함된 Ti가 필라멘트에 포함되어 있어 필라멘트의 저항을 감소시켰기 때문으로 사료된다. 결국 이중막을 구성시 ON-저항 증가에 의한 속도 저하 요인은 없다고 할 수 있다. 5V의 절연파괴 시간을 측정한느 TDDB 테스트 결과 1.1$\times$103 year로 기대수치인 수십 년보다 높아 제안된 안티퓨즈의 신뢰성을 확보 할 수 있었다. 제안된 안티퓨즈의 이중 절연막의 두께는 250 이고 프로그래밍 전압은 9.0V이고, 약 65$\Omega$의 on 저항을 얻을수 있었다.보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상 분사기술의 최적화에 의한 기능성 나노 입자 제조 기술을 확립하고 2차 오염 발생원인 유기계 항균제를 무기계 항균제로 대체할 수 있다. 이와 더불

• 전기화학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.1-5
• /
• 2006

리튬이온전지용 음극 활물질로 스피넬 구조의 리튬 티탄산화물$(Li_4Ti_5O_{12})$이 졸겔법과 HEBM법으로 제조되었다. 제조된 $Li_4Ti_5O_{12}$의 입자크기 및 결정구조를 확인하기 위하여 X-선 회절분석(XRD), 주사전자현미경(SEM) 및 평균입자분석(PSA)을 수행한 결과 100nm의 균일한 크기의 입자를 확인하였다. 작업전극으로 $Li_4Ti_5O_{12}$를 사용하고 기준전극과 상대전극으로 lithium 호일을 사용하여 전기화학적인 삼상전극 셀을 구성하여 전기화학적인 특성 평가를 한 결과 $1.0\sim2.5V$의 전압 범위에서 고율 충 방전 성능과 0.2C에서 173mAh/g의 용량 특성을 나타내었다. $Li_4Ti_5O_{12}$은 리튬의 삽입과 탈리가 일어나는 동안 구조적인 안정성을 보여주고 있다.

• 상하수도학회지
• /
• 제30권5호
• /
• pp.501-509
• /
• 2016

In this study, a flat-type photocatalytic reactor is applied under solar irradiation for simultaneous treatment of target pollutants: reduction of Cr(VI) to Cr(III) and oxidation of EDCs (BPA, EE2, E2). An immobilized type of photocatalyst was fabricated to have self-grown nanotubes on its surface in order to overcome limitations of powdery photocatalyst. Moreover, Ti mesh form was chosen as substrate and modified to have both larger surface area and photocatalyst content. Ti mesh was anodized at 50V and $25^{\circ}C$ for 30min in the mixed electrolytes ($NH_4F-H_2O-C_2H_6O_2$) and annealed at $450^{\circ}C$ for 2 hours in ambient oxygen to have anatase structure. Surface characterization was done with SEM and XRD methodologies. Fabricated NTT was applied to water treatment, and coexisting Cr(VI) and organics (EDCs) enhanced each other's reactions by scavenging holes and electrons and thus impeding recombination. Also, several experiments were conducted outdoor under direct sunlight and it was observed that both solar-tracking and applying modified photocatalyst were proven to enhance reaction efficiency.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제48권4호
• /
• pp.506-510
• /
• 2010

염료감응 태양전지에서 $TiO_2$의 표면에서 일어나는 전자의 재결합 현상은 태양전지의 변환효율을 떨어뜨리는 주요한 원인이다. 본 연구에서는 이 전자의 재결합 현상을 제어하기 위해 $TiO_2$의 표면에 에너지 장벽을 도입하여 변환효율을 향상시키고자 하였다. $TiO_2$ 나노전극에 에너지 장벽의 역할을 하는 $Nb_2O_5$를 코팅시켰다. 코팅의 영향을 알아보기 위해 코팅횟수를 변화시키며 실험하였다. 가시광선 영역에서의 반사율로부터 코팅의 유무를 확인하고 회절패턴으로부터 코팅물질이 $Nb_2O_5$임을 확인하였다. 재결합을 제어할 수 있는 코팅막의 두께를 측정해 본 결과, 12회 코팅하였을 때 코팅막의 두께는 약 5 nm로 1회 코팅시 적층되는 코팅막의 두께는 약 0.417 nm로 볼 수 있었다. 코팅횟수에 따른 변환효율의 변화는 코팅막이 없는 경우 2.55%에서 2회 코팅한 경우 4.25%로 약 1.7배 증가하여 2회 코팅의 경우 효율이 가장 높았다. 따라서 $Nb_2O_5$ 2회 코팅의 경우 코팅막의 두께가 약 0.834 nm로 전자의 재결합을 가장 잘 제어할 수 있었다.

• 한국습지학회지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.345-353
• /
• 2022

산업과 생활환경에서 사용된 공학적 미세입자는 결국 하수처리장을 거쳐 수계로 배출되므로 미세입자의 수계 배출 제어에 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 그러나 다수 연구에서 하수처리장 유출수 내 미세입자의 농도가 무영향관찰농도(No Observed Effective Concentration, NOEC)를 빈번히 초과하고 있는 것으로 보고되고 있어 전통적인 하수처리 기능과 더불어 미세입자를 보다 효과적으로 제어할 수 있도록 하수처리장의 설계와 운영을 최적화시킬 필요가 있다. 이를 위해서는 하수처리장 내 단위공정별 특성 및 운전조건에 따른 미세입자의 거동특성과 제거효율에 대한 예측이 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 하수처리장 내 각 공정 특성별 및 주요 운전조건의 영향에 따른 미세입자 제거효율예측을 위한 모델을 개발함으로써 하수처리장에서 미세입자를 보다 효율적으로 제어하기 위한 도구를 제공하고자 하였다. 개발 모델에서는 수처리 계통에서의 4개 단위공정(1차침전지, 생물반응조, 2차침전지, 및 총인처리시설)을 고려하고, 슬러지처리 계통은 농축, 소화, 탈수 공정 등의 다중 공정을 통합한 단일 공정으로 모의한다. 모의 대상 미세입자는 TiO₂ (nano-TiO₂)로서, 수중에서의 용해와 변환은 미미하므로 부유성 고형물과의 부착 기작만을 고려하였다. 부유성고형물에의 nano-TiO₂ 부착 기작은 고-액상 간 평형가정에 기반한 겉보기분배계수(Kd)를 매개변수로 반영하였으며 정상상태에서의 미세입자의 농도 및 부하를 공정별로 계산할 수 있도록 하였다. 아울러 개발 모델 구동의 편의를 위하여 MS 엑셀기반 사용자 인터페이스를 제작하였다. 개발 모델을 이용하여 주요 운전인자인 고형물체류시간(Solid Retention Time, SRT)이 nano-TiO₂ 제거효율에 미치는 영향을 파악하였다.

• 공학논문집
• /
• 제3권1호
• /
• pp.207-213
• /
• 1998

습식화학법의 단점을 극복하는 이상적인 분말을 제조하기 위해서는 용질분자가 용액내에서 활발하게 움직여서 분자단위의 혼합이 가능하고 용매는 낮은 점도를 가져 용질분자의 움직임에 도움을 주어야 하며, 얻어진 분말도 결정질이어야 한다. 본 논문에서는 이러한 조건을 동시에 만족시키는 분말제조방법으로 물질의 임계온도, 임계압력을 넘어 응축된 가스상태로 존재하는 초임계 유체를 이용하여 분말을 제조하였다. 용매인 에탄올이 초임계 유체상태에서 분해될 때 생성된 물로 titanium(IV) ethoxide를 가수분해시켜 이용도가 높은 광촉매용 $TiO_2$ 분말을 제조하였다.