• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.20.1-20.1
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• 2009

반도체 소자 제조 공정 프로그램인 T-suprem4와 MEDICI를 이용하여 NMOS구조를 설계 하였다. MOS 소자 시뮬레이션을 통해 식각 공정에서 생기는 언더컷에 의한 전기적 특성을 I-V 곡선으로 비교하여 분석하였다. NMOS 구조는 반도체 소자 제조 공정 프로그램 T-suprem4를 이용하여 기본 소자 구조를 설계하였다. 실험의 변수로는 첫째, 소자 공정 중 폴리 실리콘의 언더컷 식각의 각도를 $70^{\circ}C$부터 $110^{\circ}C$까지 $10^{\circ}C$의 차이로 설계하였다. 또한, 언더컷에 의한 드레인-소스사이의 전류($I_{DS}$) 손실이 없는 유효한 각도를 확인하기 위해 $80^{\circ}C$부터 $100^{\circ}C$까지는 $2^{\circ}C$ 크기로 설계 하였다. 둘째, 게이트 크기를 축소하고 역시 언더컷 식각의 각도를 다양하게 설계하였다. 설계된 소자를 반도체 소자 특성 분석 프로그램 MEDICI를 이용하여 소자의 전기적 특성을 측정하였다. 우선 NMOS소자 게이트에 2V의 전압을 인가하였다. 그리고 드레인 부분에 전압을 인가하여 그에 따른 드레인의 전류를 측정 하였다. 드레인 전압은 0V 부터 변화시키며 인가하였다. 측정된 전류 값으로 I-V 곡선을 나타내었다. I-V 곡선의 분석을 통해 식각 후 언더컷의 각도가 $70^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, $110^{\circ}C$ 일 때 $4\times10^{-8}A/{\mu}$의 전류가 흐르고, $90^{\circ}C$, $100^{\circ}C$ 일 때는 $1.8\times10^{-7}A/{\mu}$의 전류가 흐르는 것을 확인 하였다. $80^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$까지는 $2^{\circ}C$ 크기로 측정한 결과 $88^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$ 사이 일 때 $90^{\circ}C$ 각도의 경우와 같이 $1.8\times10^{-7}A/{\mu}$의 전류가 측정 되었다. 즉, 식각 중 수직 측벽 도에 언더컷이 $10^{\circ}C$이상 발생하면 $I_{DS}$ 전류 값이 약 22%로 감소하였다. 또한 일반적으로 $90^{\circ}C$의 수직측벽을 가지는 공정이 중요하다고만 생각 되었지만, 이번 연구를 통하여 식각 후 측벽의 각도가 $88^{\circ}C$에서 $92^{\circ}C$ 사이에 있을 때 $I_{DS}$ 값이 가장 최대가 되는 것을 확인 할 수 있었다.

• Resources Recycling
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• v.28 no.5
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• pp.3-18
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• 2019

Due to the increasing demand for clean energy, the consumption of lithium ion batteries (LIBs) is expected to grow steadily. Therefore, stable supply of lithium is becoming an important issue globally. Commercially, most of lithium is produced from the brine and minerals viz., spodumene, although various processes/technologies have been developed to recover lithium from other resources such as low grade ores, clays, seawaters and waste lithium ion batteries. In particular, commercialization of such recycling technologies for end-of-life LIBs being generated from various sources including mobile phones and electric vehicles(EVs), has a great potential. This review presents the commercial processes and also the emerging technologies for exploiting minerals and brines, besides that of newly developed lithium-recovery-processes for the waste LIBs. In addition, the future lithium-supply is discussed from the technical point of view. Amongst the emerging processes being developed for lithium recovery from low-grade ores, focus is mostly on the pyro-cum-hydrometallurgical based approaches, though only a few of such approaches have matured. Because of low recycling rate (<1%) of lithium globally compared to the consumption of lithium ion batteries (56% of lithium produced currently), processing of secondary resources could be foresighted as the grand opportunity. Considering the carbon economy, environment, and energy concerns, the hydrometallurgical process may potentially resolve the issue.

• Clean Technology
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• v.28 no.3
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• pp.203-209
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• 2022

An environmental evaluation was conducted by employing LCA methodology for a mechanical seal manufacturing process that uses recycled silicon recovered from end-of-cycle PV modules. The recycled silicon was purified and reacted with carbon to synthesize β-SiC particles. Then the particles underwent compression molding, calcination and heat treatment to produce a product. Field data were collected and the potential environmental impacts of each stage were calculated using the LCI DB of the Ministry of Environment. The assessment was based on 6 categories, which were abiotic resource depletion, acidification, eutrophication, global warming, ozone depletion and photochemical oxidant creation. The environmental impacts by category were 45 kg CO₂ for global warming and 2.23 kg C₂H₄ for photochemical oxide creation, and the overall environmental impact by photochemical oxide creation, resource depletion and global warming had a high contribution of 98.7% based on weighted analysis. The wet process of fine grinding and mixing the raw silicon and carbon, and SiC granulation were major factors that caused the environmental impacts. These impacts need to be reduced by converting to a dry process and using a system to recover and reuse the solvent emitted to the atmosphere. It was analyzed that the environmental impacts of resource depletion and global warming decreased by 53.9% and 60.7%, respectively, by recycling silicon from end-of-cycle PV modules. Weighted analysis showed that the overall environmental impact decreased by 27%, and the LCA analysis confirmed that recycling waste modules could be a major means of resource saving and realizing carbon neutrality.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.110.2-110.2
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• 2010

현재 상용가능한 연소전 $CO_2$ 포집 기술은 습식 스크러빙 방식으로 고온의 합성가스를 상온 수준으로 온도를 낮춘 후 $CO_2$를 포집해야 하고 포집된 $CO_2$의 압력이 낮아 재압축하여 저장소로 보내야 함에 따라 큰 폭의 열효율 손실이 불가피하다. 고온 고압에서 이산화탄소를 포집할수 있는 고체 흡수제를 이용할 경우 이산화탄소 포집 치 저장 추가에 따른 시스템 효율 저하를 최소화할 수 있다. 고체 $CO_2$ 흡수제는 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 순환하면서 흡수탑에서는 합성가스 중의 $CO_2$를 흡수하고 재생탑에서는 고온의 수증기와 접촉하여 흡수된 $CO_2$를 다시 배출함으로써 재생된다. 따라서 건식 재생 $CO_2$ 흡수제는 유동층 공정에 응용가능한 물성과 함께 높은 $CO_2$ 흡수능과 빠른 반응성이 요구된다. 본 연구에서는 유동층 공정에 적합한 물성을 가진 연소전 $CO_2$ 포집용 고체 흡수제를 분무건조법으로 제조하였으며, 모사 합성가스를 이용하여 열중량분석기와 기포유동층반응기를 이용하여 $200^{\circ}C$ 흡수, $400^{\circ}C$ 재생, 압력 20 bar 조건으로 반응성을 측정하였다. 개발된 고체 $CO_2$ 흡수제는 열중량분석기에서는 반응 후 10-13 wt%의 무게증가를 나타내었고 기포유동층반응기에서는 8-10 wt%의 $CO_2$ 흡수능을 보여주었다. 특히 수증기의 함량이 10% 이상에서 높은 흡수능을 나타내어 수증기가 반응에 크게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.8 no.4
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• pp.303-309
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• 2010

For the pyrochemical process of spent nuclear fuels, recovery of LiCl-KCl eutectic salts is needed to reduce radioactive waste volume and to recycle resource materials. This paper is about recovery of residual LiCl-KCl eutectic salts in radioactive rare earth precipitates (rare earth oxychlorides or oxides) by using a vacuum distillation process. In the vacuum distillation test apparatus, the salts in the rare earth precipitates were vaporized and were separated effectively. The separated salts were deposited in three positions of the vacuum distillation test apparatus or were collected in the filter and it is difficult to recover them. To resolve the problem, a vacuum distillation and condensation system, which is subjected to the force of a temperature gradient at a reduced pressure, was developed. In a preliminary test of the vacuum distillation/condensation recovery system, it was confirmed that it was possible to condense the vaporized salts only in the salt collector and to recover the condensed salts from the salt collector easily.

• Clean Technology
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• v.12 no.3
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• pp.182-189
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• 2006

In this study, high speed machining is evaluated with regard to economical and environmental effects. Considering environmental loads, machining costs are analyzed with the mathematical models of machining economics and cutting fluid loss. Data from the tool life experiments of high speed milling and turning are used for the analysis. The analysis of high speed milling shows that the machining cost decreases as increasing the cutting speed. In turning process, the cooling method using cutting fluid shows the minimum machining cost. Considering both machining and environmental costs, cooling method using cold air is superior to other methods.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.12.2-12.2
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• 2010

반도체 소자, 바이오 센서, 태양전지 등에서 집적도 및 소자 성능 향상을 위해서 최근 실리콘 소재를 위주로 한 수직 정렬형 와이어 어레이와 같은 3차원 구조의 소재에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 깊은 반응성 이온 식각법(DRIE: Deep Reactive Ion Etching)과 같은 건식 식각법으로 종횡비가 높은 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있지만 시간과 공정비용이 많이 소요된다는 단점이 있고 양산성이 없다. 이를 극복하기 위해서 VLS (Vapor-Liquid-Solid)방법이 연구되고 있지만 촉매로 사용되는 금속의 오염으로 인한 소자 성능의 저하를 피할 수가 없다. 본 연구진에서 연구하는 있는 전기화학적 식각법을 사용하면 이러한 문제를 극복하고 매우 정렬이 잘 된 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 최적 조건을 정립하면 균일하고 재현성 있는 다양한 종횡비의 기판 수직형 실리콘 와이어 어레이를 제작할 수 있다. 또한, 귀금속 촉매 식각법은 금속 촉매를 사용하여 식각을 하지만 VLS 방법과 달리 Top-down 방법을 사용하기 때문에 최종 공정에서 용액에 담구어 귀금속을 식각하여 제거 하면 귀금속 촉매가 실리콘을 오염시키는 일은 배제할 수 있다. 귀금속 촉매 식각법의 경우 사용되는 촉매의 다양화, 포토리소그래피 방법, 그리고 식각 용액의 조성 변화에 따라 다양한 형상의 와이어 어레이를 제작할 수 있으며 이에 대한 결과를 소개하고자 한다. 3차원 실리콘 와이어 어레이를 사용하여 동심원형 p-n접합 와이어 어레이를 제작하면 소수캐리어의 확산거리가 짧아도 짧은 동심원 방향으로 캐리어를 포집할 수 있고 태양광의 입사는 와이어 어레이의 수직 방향이므로 태양광의 흡수도 효율적으로 할 수 있기 때문에 실리콘의 효율 향상을 달성할 수 있다. 이에 대한 본 연구진의 연구결과 및 최근 연구 동향을 발표하고자 한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.10
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• pp.6439-6444
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• 2015

With increasing concern about global warming, CCS (Carbon dioxide capture and storage) has attracted much attention as a promising technology for reducing $CO_2$ emission. It is necessary to develop the cost-effective absorbents materials in order to rapid commercialize CCS technologies. In this work, he study for the promotion of absorption rate in $CO_2$ capture system using metal nanoparticle were investigated. Three kinds of metal nanoparticle, cobalt, zinc, and nickel, were prepared by wet and dry method and effect of preparation method on the absorption rate of $CO_2$ were compared. Among the tested using pH method, nickel nanoparticle prepared by wet method showed the most significant improvement of $CO_2$ absorption rate. In case that metal nanoparticle is applied to CCS process, it is expected to be more efficient in $CO_2$ capture process due to reduce the size of absorption tower.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.116-116
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• 2011

바이오 가스 플랜트의 혐기소화 공정에서 발생하는 바이오 가스는 중 유해가스인 황하수소($H_2S$)는 부식성 가스로 수천 PPM농도를 함유하여, 발전기나 가스보일러로 이용하는 경우에는 $H_2S$를 제거하는 탈황공정이 반드시 필요하다. 탈황방식에는 산화철 탈황(건식 탈황)과 생물 탈황이 현재 많이 사용되고 있어나 산화철 탈황은 산화철 pellet이 유화철에 변화하면 탈황능력이 저하되어 pellet을 교환해야 하며 많은 비용이 발생한다. 생물 탈황 방식은 유황산화세균의 서식활동조건(온도, 반응시간, 산소량)확보가 반드시 필요하여 높은 운전기술을 필요로 한다. 본 연구에서는 바이오가스 전처리 기술 중 활성탄 또는 약액을 이용한 기존의 탈황정제방식보다 흡착성능이 뛰어난 이온교환섬유를 이용하여, 황화수소($H_2S$)를 95% 이상 제거할 수 있는 고효율 섬유상 이온촉매 악취제거 시스템 개발을 수행하였다. 이온교환섬유는 방사선 조사를 이용하여 부직포에 라디칼을 인위적으로 형성시켜(그라프트 중합) 양이온 또는 양이온을 교환할 수 있도록 제조된 섬유상의 흡착제로, 이온교환 섬유의 화학적 이온교환과 물리적 흡착 및 탈착반응이 동시에 발생되고, 활성탄/실리카켈 보다 흡착능력이 2~4배 높다. 또한 이온섬유의 재생기능을 이용하여 장기적 다양한 악취($H_2S$, $NH_3$, 아민계, 메르갑탄류, 알데히드 등) 및 유해가스(VOCs, NOx, SOx) 등을 95% 이상 제거할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.143-144
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• 2011

최근 광전자 분야에서는 미래 에너지 자원에 대한 관심과 함께 GaN 기반 발광다이오드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 InGaN/GaN 양자 우물 구조는 푸른색, 녹색 발광다이오드 구현에 있어 우수한 물질적 특성을 가지고 있다고 알려져 있다. 하지만 우수한 물질적 특성에도 불구하고 고인듐 고품위 막질 성장의 어려움으로 인해 높은 효율의 녹색 발광다이오드 구현하는 것은 여전히 어려운 실정이다. 이를 극복하기 위한 대안 중에 하나인 선택 영역 박막성장법(Selective Area Growth)은 마스크 패터닝을 통해 열린 영역에서만 박막을 성장하는 방법으로써 인듐 함량을 향상 시킬 수 있는 방법으로 주목 받고 있다. 선택 영역 박막 성장법을 이용하여 GaN를 성장하기 위해 그림 1의 공정을 통하여 n-GaN층 위에 SiO2 마스크를 포토리소그라피와 Reactive Ion Etching (RIE)를 이용한 건식 식각 공정을 통해 형성한 후 Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) 장비를 이용하여 선택적으로 에피를 성장하였다. 성장된 마이크로 피라미드 발광다이오드 구조는 n-GaN 피라미드 구조위에 양자우물 및 p-GaN을 성장함으로써 p-GaN/MQW/n-GaN 구조를 갖는다. 이렇게 생성된 피라미드 구조의 에피를 이용하여 발광다이오드를 제작한 후 그에 대한 전기적, 광학적 특성을 측정하였다. 2인치 웨이퍼의 중심을 원점 좌표인 (0,0)으로 설정하였을 때 2인치 웨이퍼에서 좌표에 해당하는 위치에서의 Photoluminescence (PL) 측정한 결과 일반적인 구조의 발광다이오드의 경우 첨두치가 441~451nm인데 반해 피라미드 구조의 발광다이오드의 경우 첨두치가 558nm~563nm 임을 알 수 있었다. 이를 통해 피라미드 구조 발광다이오드의 경우 일반적인 구조의 발광다이오드에 비해 인듐의 함유량을 증가시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 논문에서는 선택 영역 박막 성장법을 이용하여 마이크로 피라미드 InGaN/GaN 양자 우물 구조 구현과 광 전기적 특성에 대해 더 자세히 논의 하도록 하겠다.