• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.77-77
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• 2010

그래핀(Graphene)은 한 겹(layer)의 2차원 판상 구조에 탄소원자들이 육각형의 기본 형태로 배열되어 있는 나노재료로서, 우수한 역학적 강도와 화학적, 열적 안정성 및 흥미로운 전기 전자적 성질을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 최근, 이러한 특징적이고도 우수한 물성으로 인하여 기초물성 연구에서부터 차세대 응용까지 고려한 각종 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 일반적으로 그래핀을 얻는 방법에는 물리 화학적 박리, 열화학증기증착법(TCVD), 탄화규소의 흑연화, 흑연산화물의 환원 등의 방법들이 알려져 있다. 그 중 TCVD법이 두께의 균일성이 높은 그래핀을 합성하는데 가장 적절한 것으로 알려져 있다. 그러나 TCVD법은 탄소를 포함하는 원료가스를 분해하기 위하여 고온의 공정을 필요로 하게 되지만, 향후 산업적 응용을 고려한다면 대면적 그래핀의 저온합성법 개발은 풀어야 할 시급한 과제로 인식되고 있다. 현재는 메탄을 원료가스로 사용하여 $900^{\circ}C$ 이상에서 그래핀을 합성하는 추세이고, 최근 아세틸렌등의 활성원료가스를 이용하여 $900^{\circ}C$ 이하에서 저온 합성한 연구결과들도 속속 보고되고 있다. 본 연구에서는 고주파 플라즈마를 이용하여 비교적 저온에서 탄소원료가스를 효율적으로 분해하고, 확산플라즈마 영역에 TCVD 챔버를 결합한 하이브리드 화학증기증착법을 이용하여 그래핀의 저온합성을 도모하였다. 원료가스로는 메탄을 사용하였고, 기판으로는 전자빔증착법으로 증착한 니켈 박막 및 구리포일을 사용하였다. 실험결과, 그래핀은 $600^{\circ}C$ 부근의 저온에서도 수 층으로 이루어진 그래핀이 합성된 것을 확인하였다. 합성한 그래핀은 분석의 용이함 및 향후 다양한 응용을 위하여 실리콘산화막 및 투명고분자 기판 위에 전사(transfer)하였다. 합성된 그래핀의 구조평가를 위해서는 광학현미경과 Raman분광기를 주로 사용하였으며, 원자힘현미경(AFM), 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM) 등도 이용하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.282-282
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• 2010

결정질 태양전지는 상대적으로 고효율이 보장되며, 낮은 공정 비용 등의 이유로 널리 사용되고 있는 기술이다. 결정질 태양전지의 효율을 증가시키는 공정 방법에는 표면 구조화, 도핑 농도, 반사방지막, 금속전극 형성 등이 있다. 특히, 도핑 공정에서 도핑 농도를 변화시킬 수 있으며, 이에 의하여 면 저항값을 변화 시킬 수 있다. 본 연구에서는 결정질 태양 전지에서 도핑 농도의 조절에 의한 이상적인 sheet resistance를 얻기 위한 실험을 진행하였다. 3개의 실험 set을 두고 각각의 경우를 실험하였다. 본 연구에서는 Pre-deposition과 drive-in 방법을 사용한 doping의 2가지 step으로 실험을 진행하였다. pre-deposition의 시간 condition은 21분으로 하였다. $N_2$ 분위기에서 $O_2$와 $POCl_3$ 의 비율을 각각 100sccm, 200sccm으로 하여 실험을 진행하였다. 변수인 온도의 경우는 각각의 set에 대하여, $830^{\circ}C$, $840^{\circ}C$, $850^{\circ}C$ 로 가변하였다. pre-deposition을 끝낸 뒤, sheet resistance의 값은 각각 $75{\sim}90\;\Omega/square$, $68{\sim}75\;\Omega/square$, $56{\sim}63\;\Omega/square$의 값을 나타내었다. 도핑의 경우에는 drive-in 방법을 사용하였으며, 모든 경우에서 20분에서 $890^{\circ}C$에서 진행하였다. 최종 sheet resistance의 값은 각각의 경우 최대 $33\;\Omega/square$, $34\;\Omega/square$, $30\;\Omega/square$의 값을 나타내었다. $40{\sim}45\;\Omega/square$ 정도의 sheet resistance가 많은 연구에서 이상적인 sheet resistance로 연구되고 있다. 본 연구에서 두 번째 조건이 이상적인 sheet resistance에 가장 접근 하였음을 확인 할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.237.1-237.1
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• 2013

Ti 와 Al 은 금속간의 화합물이 내산화성에 우수한 성질을 가지고 있으며 낮은 밀도와 고온에도 큰 변화가 없는 성질을 가지고 있다. 그리하여 내식 및 부식 관련 연구나 고온재료를 필요로 하는 우주, 엔진 제품 등에 많은 연구가 진행되고 있다. 또한 Ti-Al-N 박막은 경도가 우수하여 고속 공구 부품에 널리 사용되고 있으며 최근 Ti-Al-N 에 Si 첨가로 인하여 40 GPa 이상의 고경도와 1,000도 이상의 산화온도를 지닌 나노 혼합물 코팅을 형성 시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 Ti, Al, Si 원분말을 PBM (Planetary Ball Milling) 방법을 사용하여 Ti-Al-Si 혼합분말로 제조하고, 제조된 분말들은 SPS (Spark Plasma Sintering) 공정을 통하여 Ti-Al-Si 합금타겟을 제작하였다. 제작된 Ti-Al-Si 합급타겟을 사용한 Sputtering 공정을 수행하여 Ti-Al-Si 3원계 박막을 증착하였다. 그 결과 기존 Ti (82 ${\mu}m$), Al (32 ${\mu}m$), Si (16 ${\mu}m$) 크기의 원분말들이 PBM (Planetary Ball Milling) 공정 후 Ti-Al-Si (18 ${\mu}m$) 로 입도가 작아진 것을 확인 할 수 있었고, 소결 후 타겟이 99% 이상의 높은 밀도를 가졌으며 원분말의 조성과 동일한 조성을 가진 타겟이 제작되었음을 확인하였다. Ti-Al-Si 타겟의 경도는 약 1,000 Hv 이상의 값을 보였으며, Ti-Al-Si-N 박막의 경우 타겟의 조성과 동일하였고 경도는 약 35 GPa 로 높은 경도 값을 가지는 것을 확인하였다. 내산화 테스트 결과 Ti-Al-Si-N 박막은 1,000도 에서도 박막의 손상이 가지 않았다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권8호
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• pp.127-136
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• 2006

Metallic sandwich plates with inner dimpled shell subject to 3-point bending have been analyzed and then optimized for minimum weight. Inner dimpled shells can be easily fabricated by press or roll with high precision and bonded with same material skin sheets by resistance welding or adhesive bonding. Metallic sandwich plates with inner dimpled shell structure can be optimally designed for minimum weight subject to prescribed combination of bending and transverse shear loads. Fundamental findings for lightweight design are presented through constrained optimization. Failure responses of sandwich plates are predicted and formulated with an assumption of narrow sandwich beam theory. Failure is attributed to four kinds of mechanisms: face yielding, face buckling, dimple buckling and dimple collapse. Optimized shape of inner dimpled shell structure is a hemispherical shell to minimize weight without failure. It is demonstrated that bending stiffness of sandwich plate is 2 or 3 times larger than solid plates with the same strength. Failure mode boundaries and iso-strength lines dependent upon the geometry and yield strain of the material are plotted with respect to geometric parameters on the failure map. Because optimal parameters of maximum strength for given material weight can be selected from the map, analytic solutions for maximum strength are expressed as a function of only material property and proposed strength. These optimal parameters match well with numerical optimal parameters.

• 공업화학
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• 제16권2호
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• pp.212-216
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• 2005

아연도금 강판의 부식을 방지하기 위하여, 방청제로서 사용하고 있는 벤조트리아졸을 유기화제로 사용하여 이를 Na-montmorillonite (Na-MMT)에 삽입시켰다. 이것을 XRD로 관찰한 결과 벤조트리아졸의 삽입으로 인하여 MMT의 층간 거리가 증가하였음을 보여주고 있다. 그리고 코팅액으로 사용하기 위하여 벤조트리아졸이 삽입된 MMT를 이용하여 수용성 poly(ethylene-co-acrylic acid) (PEA) 나노복합재료를 제조하였다. 나노복합재료는 PEA 매트릭스에 실리케이트가 단일층으로 잘분산되어 있는 박리형 나노복합재료임을 보여주고 있다. 이것을 인용하여 아연도금강판에 코팅하여 염소분무 시험한 결과 금속의 내식성을 현저히 증가시켰다. 이러한 결과는 PEA 매트릭스에 균일하게 분산되어 있는 실리케이트 층에 의한 산소투과도 감소와 방청제의 효과에 의한 것이다.

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.674-679
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• 1998

액체금속로 증기발생기 전열관 재질로 사용이 예상되는 ferrite steel 시편을 사용해서 소듐분위기에서 미량의 물 누출 실험을 수행하였다. 누출경로는 소듐-물 반응생성물 및 부식생성물에 의한 self-plugging 현상과 열적인 transient 및 전열관의 vibration에 의한 re-opening 메카니즘으로 설명이 가능하였다. 실험결과, 600 Psig의 injection 압력으로 5 g $H_2O$를 소듐분위기 속의 시편으로 누출시킨 경우, 누출초기와 약 70분 경과 후에 약간의 누출 흔적이 보였으나, self-plugging되었던 누출경로는 129분이 경과되자 완전 re-opening된 것으로 확인되었다. 누출시편의 re-opening shape은 2중으로 되어 있었으며, 소듐부위에서 시편 표면에 나타난 re-opening size 약 2 mm의 직경을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.749-753
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• 1998

고급지방산 메틸에스테르의 일종인 dodecanoic acid methyl ester (DME)에 금속 산화물인 고체촉매 (W-7)를 이용하여 고온, 고압하에서 ethyleneoxide (EO)를 5, 7, 9, 및 12 몰씩 부가반응시켜 얻은 비이온성 계면활성제인 methoxy polyoxy ethylene dodecanoate (MPD)류 4종을 높은 수율 (93~97%)로 합성하여 얻었다. DME는 구조적으로 활성수소가 없어서 일반적인 산, 알칼리 촉매에서는 반응이 어렵고 활성고체촉매를 사용해야 EO의 단위 몰수를 부가 시킬 수 있었다. 최종 생성물에 대한 것을 IR, HPLC 및 $^1H$ NMR를 이용하여 각각의 화합물에 대한 구조를 확인하였다. 이 결과 EO의 부가 몰수는 5.2, 7.1, 9.2 및 12.1 몰이었고, 각 몰의 평균 EO 분포는 polyoxyethylene alkyl ether (AE)처럼 정규분포 곡선을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제3권3호
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• pp.440-450
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• 1992

함희토류광물로부터 3가지 희토류성분의 추출공정이 국산 monazite에 대한 적절한 추출공정을 찾기위해 조사되었다. 본 연구에서 조사된 3가지 공정은 황산법, 알칼리법및 황산암모늄 분해법이었다. 실험결과로부터 황산법 및 알칼리법이 국산 monazite에 더욱 효과적인 추출공정이었음이 조사되었다. 국산 monazite에 대한 황산법의 적절한 반응조건은 반응온도 $210^{\circ}C$, 반응시간 40분, monazite에 대한 $H_2SO_4$의 고액비 1.5, 황산의 농도 95%였으며, 이 조건하에서 98%의 희토류성분이 추출되었다. 또한 알칼리법에 대한 적절한 반응조건은 반응온도 $140^{\circ}C$, monazite에 대한 NaOH의 무게비 3.0, NaOH의 농도 50%, 침출시간 3시간이었으며, 이 초건하에서 97%의 희토류성분이 추출되었다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.27-33
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• 2014

석유누출 사고로 인해 토양과 지하수 오염이 점차 증가되면서, 토양환경에 대한 중요성이 늘고 있다. 토양오염은 다른 환경오염에 비해 많은 정화비용과 긴 정화기간이 요구된다. 이런 이유로 토양오염이 발생되면, 어떤 오염물질에 의해 토양이 오염되었으며, 토양정화의 책임이 있는 오염자가 누구인지 법적 분쟁이 많이 발생되고 있다. 본 연구에서는 토양오염을 발생시킬 수 있는 항공유에 대한 물성 분석과 함께 항공유 내의 특정 첨가제를 분석함으로써 등유와 항공유의 구분법을 찾아내었다. 특히 발색제에 의해 등유 내 화학적 식별제만 발색되었으며, GC-MS 분석결과 항공유에서만 산화방지제와 금속불활성제가 분석되었다. 이는 추후 항공유에 의한 토양오염 야기 시, 어떤 석유제품에 의한 오염인지 쉽게 판단이 가능할 것이다.

• 공업화학
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• 제19권3호
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• pp.304-309
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• 2008

1％, 2％, 4％ 및 8％의 가교도를 가진 스타이렌(제4류 위험물) 디비닐벤젠 공중합체에 1-aza-12-crown-4 거대고리 리간드를 치환반응으로 결합시켜 cryptand계 이온교환 수지들을 합성하였다. 이들 수지의 합성은 염소 함량, 원소 분석, 전자현미경 그리고 IR-스펙트럼으로 확인하였다. 우라늄(${UO_2}^{2+}$) 이온의 흡착에 미치는 pH, 시간, 수지의 가교도 그리고 용매의 유전상수에 따른 영향들을 조사한 결과 우라늄 이온은 pH 3 이상에서 큰 흡착율을 보였으며, 금속 이온들의 흡착 평형은 2 h 정도였다. 한편, 에탄올 용매에서 수지에 대한 흡착 선택성은 우라늄(${UO_2}^{2+}$) > 니켈($Ni^{2+}$) > 가돌리늄($Gd^{3+}$) 이온이었고, 우라늄 이온의 흡착력은 1％, 2％, 4％ 및 8％의 가교도 순이었으며, 용매의 유전상수 크기에 반비례하였다.