• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.489.2-489.2
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• 2014

The planar type flexible piezoelectric energy harvesters (PEH) based on PbZr0.52Ti0.48O3 (PZT) thin films on the flexible substrates are demonstrated to convert mechanical energy to electrical energy. The planar type energy harvesters have been realized, which have an electrode pair on the PZT thin films. The PZT thin films were deposited on double side polished sapphire substrates using conventional RF-magnetron sputtering. The PZT thin films on the sapphire substrates were transferred by PDMS stamp with laser lift-off (LLO) process. KrF excimer laser (wavelength: 248nm) were used for the LLO process. The PDMS stamp was attached to the top of the PZT thin films and the excimer laser induced onto back side of the sapphire substrate to detach the thin films. The detached thin films on the PDMS stamp transferred to adhesive layer coated on the flexible polyimide substrate. Structural properties of the PZT thin films were characterized using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). To measure piezoelectric power generation characteristics, Au/Cr inter digital electrode (IDE) was formed on the PZT thin films using the e-beam evaporation. The ferroelectric and piezoelectric properties were measured by a ferroelectric test system (Precision Premier-II) and piezoelectric force microscopy (PFM), respectively. The output signals of the flexible PEHs were evaluated by electrometer (6517A, Keithley). In the result, the transferred PZT thin films showed the ferroelectric and piezoelectric characteristics without electrical degradation and the fabricated flexible PEHs generated an AC-type output power electrical energy during periodically bending and releasing motion. We expect that the flexible PEHs based on laser transferred PZT thin film is able to be applied on self-powered electronic devices in wireless sensor networks technologies. Also, it has a lot of potential for high performance flexible piezoelectric energy harvester.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권3호
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• pp.254-259
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• 2014

중수로 원자로는 한 개의 원자로용기로 구성된 경수로와는 달리 약 380여개의 연료채널(fuel channel)로 구성되어 있다. 연료채널을 구성하는 압력유지 기기인 압력관(pressure tube)은 지르코니움 합금(Zr-2.5wt% Nb) 재질로서 치수는 내경이 103.4 mm, 두께가 약 4.19 mm, 길이가 6.36 m인 튜브 형태의 관이다. 압력관은 내부에 핵연료 다발과 냉각재가 내장되며 압력관의 기능은 연료를 지지하고 열수송 유체인 중수($D_2O$)를 이송한다. 압력관의 단순한 기하학적인 형상으로 인하여 자동화 비파괴검사가 가능하고 접근성이 우수하다. 연료채널은 경수로형 원전과 동일하게 설치전과 운전중에 원자력안전위원회 법령 요건에 따라 주기적으로 엄격한 비파괴검사를 수행하여 건전성을 확인한다. 연료채널의 주기적 비파괴검사에는 초음파탐상 및 와전류탐상검사 기법을 적용한 체적 비파괴검사 기술이 적용된다. 이중에서 와전류탐상검사 기법은 초음파탐상검사에서 검출된 결함의 확인을 위한 보충검사기술로 적용되고 있지만 표면결함에 대한 검출능이 초음파탐상검사 기법보다 우수한 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 압력관 내부 표면 비파괴검사에 적용되고 있는 와전류탐상검사 기술의 압력관 내면에 발생할 수 있는 결함의 검출 및 깊이 측정 특성에 대한 연구결과를 기술하였다. 즉, 와전류검사 기술은 압력관 내면에 발생할 수 있는 아주 미세한 결함을 매우 우수한 분해능으로 검출할 수 있으므로 초음파탐상검사 결과 확인을 위한 보충기술로서 매우 유용하지만, 결함의 깊이 측정은 오차가 매우 크게 발생하므로 결함 깊이 측정에는 적합하지 않고 오직 표면결함 검출에만 적용하는 것이 바람직하다.

• 한국세라믹학회지
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• 제33권6호
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• pp.637-644
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• 1996

$Zr(i-OC_3H_7)_4$로부터 가수분해법으로 Y-TZP 분말을 제조한 다음, 하소온도를 달리하여 정방정상의 상온 안정화와 25$0^{\circ}C$에서의 등온상전이 거동을 고찰하였다. 그 결과, 정방정상 지르코니아 입자의 상온 안정화 효과는 하소온도가 낮을 수록, 고용된 $Y_2O_3$의 양이 클 수록 증가하였다. 또한 25$0^{\circ}C$에서 aging 하면서 Y-TZP 분말의 등온상전이를 관찰한 결과, 입자크기 효과 및 고용효과에 의해 상온 안정화된 정방정상 지르코니아 입자에서는 aging 시 등온상전이가 일어나지 않고, 반면에 구속효과에 의하여 상온 안정화된 정방정상 입자에서는 등온상전이가 활발히 진행되었다. 등온상전이로 생성된 단사정상 입자의 내부에는 많은 쌍정과 미세균열들이 존재하였는데 이는 상전이시 변형에너지를 감소시키기 위한 것으로 사료되었다.

• 한국재료학회지
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• 제17권3호
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• pp.160-166
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• 2007

TRISO coatings on $ZrO_{2}$ surrogate kernels were conducted by a fluidized-bed chemical vapor deposition (FBCVD) method. Effects of the deposition temperature and the gas flow rate on the properties of SiC layer were investigated in the TRISO-coated particles. Deposition rate of the SiC layer decreased as the deposition temperature increased in the temperature range of $1460^{\circ}-1550^{\circ}C$. At the deposition temperature of $1550^{\circ}C$ the SiC layer contained an excess carbon, whereas the SiC layers had stoichiometric compositions at $1460^{\circ}C\;and\;1500^{\circ}C$. Hardness and elastic modulus measured by a nanoindentation method were the highest in the SiC layer deposited at $1500^{\circ}C$. The SiC layer deposited at the gas flow rate of 4000 sccm exhibited a high porosity and contained large pores more than $1{\mu}m$, being due to a violent spouting of particles. On the other hand, the SiC layer deposited at 2500 sccm revealed the lowest porosity.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.189-194
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• 2013

불균일계 고체산 촉매인 설폰기(Sulfonyl Group) 함유 활성탄 촉매를 이용하여 솔비톨(Sorbitol)의 아이소소바이드로(Isosorbide)의 탈수반응을 수행하였다. 설폰화 반응(Sulfonation)에 의해 제조된 설폰화 활성탄 물질에 대해 대표적인 상업용 산촉매인 설폰화 지르코니아(Sulfated $ZrO_2$)와 산성 이온교환수지 Amberlyst-36과 솔비톨 탈수반응의 촉매활성을 비교하였다. 설폰화 활성탄 촉매를 이용하여 423.15 K에서 솔비톨의 탈수 반응 결과, 100% 솔비톨 전환율과 52% 아이소소바이드 선택도를 얻었다. 설폰화 활성탄은 낮은 설폰기 농도(0.5 mmol/g)에도 불구하고 높은 표면적으로 인해 423.15 K에서 Amberlyst-36과 유사한 솔비톨 탈수 반응 특성을 보이며, Amberlyst-36 대비 473.15 K 이상 고온에서도 안정한 특성을 보이는 고체산 촉매로 판단되었다. 또한, 솔비톨 탈수반응 결과를 바탕으로 반응과 생성물의 분리를 동시에 할 수 있는 반응증류 공정에 설폰화 활성탄 촉매를 적용한 결과, 기존 황산 공정 대비 2배 이상 빠른 반응시간에 단위 설폰산 농도 기준으로 4배 이상 높은 아이소소바이드 수율을 얻을 수 있었다.

• 한국광물학회지
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• 제14권1호
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• pp.39-51
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• 2001

공주군 유구면 일대의 화강암질 편마암의 풍화작용에 따른 원소의 거동과 pH와 이차광물과의 관계를 XRF, ICP-AES, ICP-MS를 이용한 원소분석결과를 통하여 검토하였다. 이 지역의 암석은 pH6 내외의 산성환경, 침철석, 아나타제와 같은 다양한 이차광물을 생성하면서 심각한 화학조성의 변화를 초래했다. 주원소의 화학조성을 이용한 풍화지수는 토양층에서 79~88로 모암 중의 사장석이 용해되고 흑운모가 변질되어 캐올리광물의 생성이 활발한 방향으로 풍화작용이 진행되었다. 지표층으로 가면서 Al에 대한 주 원소의 거동은 Si, Ca, Na, K, P가 감소하고 Fe, Ti, Mn이 증가하는 경향을 보이며 pH가 낮은 풍화단면에서 주 원소의 변화량이 더 크다. 이 풍화대에서 Mg은 거의 일정하다. Li, As 모든 전이원소는 pH가 감소함에 따라 증가하며 특히 이들 원소는 Fe의 함량과 비례해서 증가해 침철석과 공침하였거나 표면에 흡착되어 있는 것으로 보인다. Ga은 Fe와 비례하기는 하지만 변화량은 전 풍화단면에서 일정하다. Zr, Mo, Sn, Cd은 pH에 변화에 상관없이 일정한 반면에 Rb, Sr, Ba, Y, Pb, Th, U 등은 감소하는 경향을 보인다. 특히 Rb 과 Sr은 Ca에 비례해서 감소한다. 희토류원소는 전 풍화단면에서 감소하는 경향을 보이는데 $Al_2$$O_3$에 대한 상대적인 변화량을 보면 경희토류원소는 사프롤라이트(saprolite)하부와 상부에서 부화되어 있고 중부 사프롤라이트와 토양층에서 감소하는 반면에 중희토류원소는 사프롤라이트 하부와 상부에서 감소하고 중부사프롤라이트 및 토양층에서 부화되는 경향을 보인다. 전반적으로 희토류원소의 원자번호가 클수록 손실율이 커진다. 이 풍화단면에서 원소의 거동은 각 풍화층의 pH와 생성된 이차광물의 조성에 지배를 받았다.

• 한국표면공학회지
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• 제30권4호
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• pp.272-280
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• 1997

The Thermal Barrier Coation(TBC) to improve the that barrier and wear resistant propenrty in high temperature ofthe aircraftength between the accumlation of the aircraft engine and the automobile engine has usually the two layer structure. One is a creamic top layer for heat insulation and the other is a metal bond layer to facilitate the bond strength between the top ceramic layer and the substrate. But, the coated layers should be peeled off because of the accumulation of the thermal stress by the differance of the thermal expantion coefficient between metal and ceramics in a hrat cyclic environment. In this study, the intermediate layer by plasm spray process was introduced to reduce the thermal stress. The powders of plasm spray coating were the Yttria Stabilized Zirconia (YSZ), the Magnesia Stabillized Zirconia(MSZ) and NiCrAlY. the intermediate layer was sprayed with the powders of the bond cast for the purpose of test were executed. The high temperature wear resistance tends to decreasnceee wear and thermal shock test were exeucuted. The high temperature were resistance of the YSZ TBC is better that of the MSZ TBC. The wearrsistance tends to decrease accoring to incresing the temperature between $400^{\circ}C$to $600^{\circ}C$. The thermal shock life of the 3 layer TBC with YSZ top casting was the most outstanding thermal shock rsisstasnce. This means that the intermediate layer should play an importnat roll to alleviate the diffrerence of the thermal expansion coef frcients between metallic layer and cermics layer.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권9호
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• pp.541-545
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• 2017

$Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$ (PZT) films with a thickness of $5{\sim}10{\mu}m$ at the morphotropic phase boundary were fabricated by aerosol-deposition (AD), and their phase evolution and electrical properties were investigated. The microstructure of the AD PZT films revealed nanosized grains with a low crystallinity and a dense structure at room temperature. The AD PZT films showed a mixture of tetragonal and rhombohedral phases. The post-annealing temperature was varied to study the phase transition behavior. The crystallinity of the AD PZT films was enhanced by annealing at 450, 550, and $650^{\circ}C$ for 2 h. At $650^{\circ}C$, the tetragonal and rhombohedral phases reacted to form a bridge phase between the two phases. The polarization-electric field hysteresis loops of the AD PZT film annealed at $650^{\circ}C$ exhibited a smaller cohesive field and a lower slim hysteresis than the films annealed at 450 and $550^{\circ}C$.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.965-968
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• 2004

Effective transverse Piezoelectric Coefficients $(e_{31,f})$ of thick PZT $(Pb(Zr_{0.52}Ti{0.48}Ti_{0.48})O_3)$ films on $SiN_x/Si$ substrates were measured with PZT thicknesses and top electrode dimensions. $e_{31,f}$ is one of important Parameters characterizing Piezoelectricity of PZT films. Thick PZT films have been used as various sensors and actuators because of their high driving force and high breakdown voltage. Thick PZT films were fabricated on Pt/Ta/$SiN_x$/Si substrates using sol-gel method. Thicknesses of PZT films were $1{\mu}m$ and $1.8{\mu}m$. $|e_{31,f}|$ values of $1.8{\mu}m$-thick-PZT films were higher than those of $1{\mu}$-thick-PZT films. Maximum $|e_{31,f}|$ of $1.8{\mu}$-thick-PZT films was about $50^{\circ}C/m^2$.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.346-346
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• 2007

압전세라믹 재료는 현재 압전 변압기, actuator, transducer, sensor, speaker 등에 광범위하게 이용이 되고 있다. 이 중에서 압전세라믹 소결체를 이용한 스피커의 제조는 가공이 까다롭고, 대형의 크기로 제작 시 소자가 깨지는 등의 많은 제약을 받고 있으며, 저음 특성이 떨어져 응용 범위가 한정되어 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점을 극복하기 위하여 세라믹/고분자 복합체를 이용한 필름 스피커를 제작하고자 시도하고 있다. 이러한 세라믹/고분자 0-3형 압전 복합체를 이용할 경우, 제품의 경량화를 실현할 수 있고, 크기나 환경의 영향을 거의 받지 않으므로, 고기능성 스피커로의 응용에 적합할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 PZT계의 세라믹와 PVDF, PVDF-TrFE, Polyester, acrylic resin 등의 여러 고분자 물질과의 복합체를 제조하여 압전특성을 평가하였다. 본 실험은 먼저 $(Pb_{1-a-b}Ba_aCd_b)(Zr_xTi_{1-x})_{1-c-d}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_c(Zn_{1/3}Nb_{2/3})_dO_3$ (이하 PZT라 표기)의 최적화 조성을 선택하여, $1050^{\circ}C$에서 소결된 분말을 48시간 ball milling방법 로 약 $1{\mu}m$ 크기로 분쇄하였다. 고분자 물질들은 알맞은 용제들을 선택하여 녹였다. 그 다음 소결된 PZT분말과 고분자를 50:50, 60:40, 65:35, 70:30등의 무게 분율로 혼합하고, 분산제, 소포제 등을 첨가하여 3단 roll mill을 이용하여 충분히 분산시켜 페이스트 (Paste)를 제조하였다. 제조된 페이스트를 ITO가 코팅된 PET필름 위에 스크린 프린팅 법을 사용하여 인쇄하여 $120^{\circ}C$에서 5분간 건조하였다. 코팅된 복합체의 두께는 약 $80{\mu}m$ 정도로 측정되었다. Ag 페이스트를 이용한 상부 전극 형성에도 스크린 프린팅 법을 적용하였다. 이를 $120^{\circ}C$에서 4 kV/mm의 DC 전계로 분극 공정을 수행한 후 전기적 특성을 평가하였다. 유전특성을 조사하기 위해서 LCR meter (EDC-1620)를 사용하였고, 시편의 결정구조는 XRD (Rigaku; D/MAX-2500H)을 통해 분석하였으며, 전자현미경(SEM)을 이용하여 미세구조를 분석하였다. 압전 전하상수$(d_{33})$ 값은 APC 8000 모델을 이용하여 측정하였다. PZT의 혼합비가 증가할수록 비유전율 및 압전 전하 상수 등의 전기적 특성이 증가되었다. 또 여러 고분자 물질 중에서 PVDF-TrFE 수지가 가장 우수한 특성을 보였다. 이는 PVDF-TrFE 수지가 압전성을 나타내기 때문인 것으로 판단되었다.