• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.224.1-224.1
• /
• 2010

본 연구에서는 천연가스 수증기 개질반응에 니켈 촉매가 코팅된 금속 구조체 촉매를 적용하여 수소를 생산하였다. 금속구조체 촉매는 기존 펠릿 촉매가 충진 된 촉매반응기에 비해 열 및 물질 전달 특성이 우수하여 이를 여러 개질반응에 적용하고자하는 연구가 수행되어 왔다. 하지만, 기존 금속구조체 촉매의 개발에 있어 촉매와 금속 지지체간의 안정한 결합을 통한 열안정성 확보에 대한 문제는 여전히 해결과제로 남아 있다. 따라서, 본 연구에서는 니켈 촉매를 금속 지지체에 안정하게 부착하기 위한 금속 지지체 표면 처리 방법을 개발하였으며 금속 구조체의 형상에 상관없이 균일한 표면처리가 가능하였다. 개발된 표면 처리방법을 적용한 금속 구조체 촉매는 촉매와 금속지지체간의 결합력 향상으로 인해 120시간 이상 안정한 반응활성을 보였다. 또한, 빠른 공간속도에서도 펠릿촉매와 표면처리를 적용하지 않은 금속 구조체 촉매에 비해 높은 촉매 활성을 보였다. 뿐만 아니라, 본 연구에서 개발된 표면처리를 모노리스와 폼을 비롯한 다양한 형상의 금속구조체 촉매에 적용하여 기하학적 표면 특성에 따른 촉매의 활성 차이를 살펴보았다. 겉보기 표면적이 넓은 금속구조체일 수록 촉매의 고분산 코팅에 유리하여 높은 활성을 보였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.37 no.2
• /
• pp.187-192
• /
• 2013

Thin metallic sandwich plate with pyramidal metallic inner structures is manufactured from a continuous projection welding between face sheets and inner structures. Due to the welding pressure, imperfections of inner structures induced by the deformation of the inner structures occur. The imperfections affect the response of the thin metallic sandwich plate subjected to low-velocity impact loading. The goal of this paper is to obtain a proper dominant imperfection mode of the thin metallic sandwich plate with pyramidal metallic inner structures. The variation of impact responses of the thin metallic sandwich plate for different imperfection modes are investigated by finite element analysis. The results of the FE analysis are compared to those of drop impact experiments. From the results of the comparison, it has been shown that the dominant imperfection mode of the thin metallic sandwich plate with pyramidal metallic inner structures is all type of symmetric imperfection mode with symmetrical imperfections of four struts.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.230.2-230.2
• /
• 2010

천연가스 수증기 개질 반응에 사용되는 펠릿 촉매의 단점인 열 및 물질 전달 제한, 낮은 effectiveness factor, 압력강화와 channeling 등의 문제점을 해결 하고자 모노리스 형태의 금속 구조체 촉매를 본 연구에 적용 하였다. Fecralloy 재질의 금속 구조체에 Ni 촉매를 워시코팅 (wash coating) 하여 제조 하였으며, 이를 천연가스 수증기 개질 반응에 적용하여 수소를 생산하였다. 실험 조건으로는 S/C ratio를 3으로 고정하여 온도를 $600^{\circ}C{\sim}800^{\circ}C$로 변화 시켰으며, GHSV $3000{\sim}30000h^{-1}$에서 진행 되었다. 구조체 촉매 코팅에 사용된 Ni 촉매의 BET, TPR, H2-chemisorption, SEM, EDS의 특성분석을 수행 하였다. 온도별 테스트에서 모노리스 형태의 금속 구조체 촉매가 펠릿 형태의 촉매에 비해 우수한 열전달 효과로 인해 낮은 퍼니스 온도와 높은 반응 활성을 나타내었으며, GHSV 변화에 따른 성능평가 결과도 15wt% $Ni/MgAl_2O_4$펠릿 촉매와 비교하여 금속 구조체 촉매가 높은 활성을 보였다.

• Membrane Journal
• /
• v.27 no.1
• /
• pp.1-42
• /
• 2017

Metal-organic frameworks (MOFs) are nanoporous materials that consist of organic and inorganic moieties, with well-defined crystalline lattices and pore structures. With a judicious choice of organic linkers present in the MOFs with different sizes and chemical groups, MOFs exhibit a wide variety of pore sizes and chemical/physical properties. This makes MOFs extremely attractive as novel membrane materials for gas separation applications. However, the synthesis of high-quality MOF thin films and membranes is quite challenging due to difficulties in controlling the heterogeneous nucleation/growth and achieving strong attachment of films on porous supports. Microwave-based synthesis technology has made tremendous progress in the last two decades and has been utilized to overcome some of these challenges associated with MOF membrane fabrication. The advantages of microwaves as opposed to conventional synthesis techniques for MOFs include shorter synthesis times, ability to achieve unique and complex structures and crystal size reductions. Here, we review the recent progress on the synthesis of MOF thin films and membranes with an emphasis on how microwaves have been utilized in the synthesis, improved properties achieved and gas separation performance of these films and membranes.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.101.1-101.1
• /
• 2010

$Cu(InGa)Se_2$ (CIGS) 태양전지는 박막형 태양전지 중 가장 높은 에너지 변환 효율이 보고 되고 있다. CIGS 태양전지를 제조하는 방법은 3 단계 동시 증착법, 금속 전구체의 셀렌화 공정법, 전기 증착법 등이 있다. 이 중 금속 전구체의 셀렌화 공정법은 다른 제조 방법에 비해 대면적 생산에 유리하고, 비교적 공정 과정이 간단하다는 장점이 있다. 하지만 금속 전구체의 미세구조 및 제조 방법, 셀렌화 공정의 최적화에 대한 연구가 부족하다. 본 실험에서는 후면전극으로 사용되는 Mo 층이 증착된 소다회 유리(soda-lime glass)를 기판으로 사용하였다. Cu-In(4:6), Cu-Ga(6:4) 타겟을 DC 스퍼터링 시스템을 이용하여 금속 전구체를 증착하였다. 이 후 미국 Delawere 대학교의 IEC 연구소와 한국전자통신연구원 (ETRI)에서 금속 전구체의 셀렌화 공정을 진행하였다. 셀렌화 공정 전후의 금속 전구체의 결정 크기와 미세구조의 변화를 관찰하기 위하여 주사전자현미경 (SEM)과 X선 회절 분석기 (XRD)를 사용하였다. 센렌화 공정이 진행된 금속 전구체 위에 버퍼층으로 사용되는 CdS와 전면전극으로 사영되는 ZnO, ITO 층을 합성한 후 에너지 변환 효율을 측정하였다. 최고 효율은 9.7%로 관찰되었다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.22 no.6
• /
• pp.269-275
• /
• 2011

We propose a metal-dielectric hybrid waveguide structure consisting of a single metal nanowire placed on a flat dielectric slab. Mode size and propagation loss of the surface-plasmons confined in the metal-dielectric gap are compared with those of the complementary structure with a dielectric nanowire on a metal surface. In the case of the nanowire's diameter much smaller than the wavelength the two structures reveal quite different characteristics; the dielectric nanowire-on-metal has longer propagation distance, but only the metal nanowire-on-dielectric exhibits a mode size two fold smaller than the diffraction limit. The proposed hybrid structure may therefore be more suitable for realization of nanocavity lasers.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2018.06a
• /
• pp.85.2-85.2
• /
• 2018

금속 나노구조체에서의 localized surface plasmon resonance와 surface-enhanced Raman scattering 현상은 센서를 비롯한 다양한 응용분야를 가지고 있다. 나노구조체 array 형성을 위한 대표적인 top-down 방식인 e-beam lithography 공정은 제조비용이 매우 높고 대량생산 및 대면적화에도 한계가 있기에 polystyrene(PS) bead의 self-assembly를 이용한 nanosphere lithography와 같은 bottom-up 방식이 폭넓게 연구되고 있다. Closed-packing된 PS bead의 monolayer를 얻기 위해서는 기판의 친수성 처리가 필요한데, 기존의 많은 연구에서는 기판의 표면개질에 화학적 공정을 이용하고 있다. 하지만 이는 기판 선택의 자유도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 금속이나 실리콘 기판에서는 산성 용액을 이용한 화학적 처리방법을 적용할 수 있지만 SU-8과 같은 감광액 및 폴리머 기판에서는 산에 대한 내구성이 떨어져 화학적 공정의 도입이 불가능 하기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 한계점을 극복하기 위해 $UV-O_3$ 공정으로 친수성 처리된 다양한 기판에서 spin coating을 통한 PS monolayer를 제조하였는데, UV 램프의 에너지 조절을 통해 기판에 붙어있는 유기물들을 효과적으로 제거할 수 있었고 $O_3$ 생성 및 분해 과정에서 기판 표면에 친수성 화학 작용기를 생성시킬 수 있었다. 제조된 PS layer를 mask로 사용하여 Ag, Al, Au 등 다양한 나노구조체 array를 형성하여 array 주기에 따른 플라즈몬 공명 특성을 분석하였다. 레이저 조사로 나노구조체의 형상을 변화시킴으로써 동일한 물질과 주기를 가진 array에서도 플라즈몬 특성의 변조가 가능함을 확인하였는데, 이는 금속 나노구조체의 응용측면에서 매우 고무적인 발견이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.18.1-18.1
• /
• 2009

금속 다공체는 자동차, 선박, 건축 등의 분야에서 구조물이나 충격흡수제 등으로 응용되고 있는데 이들은 일반 금속 구조물에 비해 가볍고 플라스틱에비해서는 강한 장점을 지닌다. 현재 사용되고 있는 대부분의 금속 다공체는 발포 주조공정으로 제조된 알루미늄으로서, 철계 합금에 비해 가벼운 장점을 갖지만 강도가 상당히 떨어지고 가격이 높은 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 알루미늄 대신 철계 합금으로 다공체를 제조하고자 하였고 제조방법으로는 주조공정 대신 분말공정을선택하였다. 분말공정은 구형 스티로폼을 금속분말 슬러리로 코팅한 후 스티로폼을 제거하여 낱개의 금속중공체(Metallic Hollow Sphere)를 제조하고 이렇게 제조된 중공체를 뭉쳐 성형함으로써최종 형상의 다공체를 제조하는 방법이다. 이 방법으로 제조된 다공체는 주조공정으로 제조된 다공체보다높은 강도를 나타내며 낱개의 중공체는 성형공정을 거치지 않고 필터나 충진재 등의 새로운 용도로 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2018.06a
• /
• pp.92.2-92.2
• /
• 2018

빠르고 정확한 글루코오스 농도 측정은 의료, 식품, 환경 등 다양한 산업에서 매우 중요하다. 글루코오스 산화효소를 기반으로 하는 현재 글루코오스 센서는 높은 감도와 선택성을 갖지만 온도변화나 다른 화학물 등 환경에 취약하다는 단점이 있다. 따라서 최근 비효소식 글루코오스 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 금속-유기 구조체(MOFs)는 금속이온과 유기물 리간드로 구성된 결정성 다공체로, 큰 기공 크기와 비표면적, 안정성 등을 특징으로 갖는다. 대부분의 MOFs는 전기전도도가 낮지만 금속이온의 산화/환원, 리간드의 화학적 개질을 통해 전기화학분야에서도 다양하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 글루코오스 농도 측정을 위한 전극촉매로 다양한 금속이온과 리간드로 이루어진 MOFs를 합성했다. 표면분석을 통해 MOFs의 전기화학적 처리 전후의 구조와 성질 변화를 관찰했고 전기화학적 분석을 통해 금속이온과 리간드의 종류가 감도, 선택성 등 글루코오스 검지 성능에 주는 영향을 분석했다. 그 결과 Ni, Co 기반의 MOFs가 글루코오스에 대해 높은 감도를 보였으며 이를 통해 MOFs의 글루코오스 센서로의 응용 가능성을 확인했다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.168-169
• /
• 2015

금속 박막과 폴리머 기판 사이에 접착력을 증대시키는 방법으로 금속-폴리머 계면에 나노 임프린트 구조체를 이용하는 방식을 최초로 이용하였다. 나노선 어레이 형상을 가진 몰드와 열 임프린트 방식을 이용하여 폴리머 기판 표면 위에 나노선 어레이 형상을 임프린트 하고, 열 증착 방식으로 금속 박막을 올렸다. 본 연구에서 제작된 금속-임프린트 폴리머 계면에서 높은 기계적 굽힘성 및 접착력을 가지는 것을 확인하였다.