• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.35 no.1
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• pp.24-29
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• 2024

We propose a hyperbolic metastructure based on a nanopatterned metal (Ag)-dielectric (PDMS) multilayer and report on its performance in an infrared (IR) cut-off filter for imaging devices. By optimizing the size of the square-shaped Ag nanopattern and the thickness of PDMS surrounding the Ag nanopattern, the proposed IR cut-off filter blocks 99% of light in the 0.70-1.01 ㎛ wavelength band while maintaining a high transmittance of over 94% in the visible region. Here, the cut-off wavelength band starts at a region above the epsilon-near-zero wavelength of the hyperbolic metastructure and ends at the point where plasmonic absorption appears strongly. It is observed that transmittance in the wavelength region longer than the IR cut-off band increases again due to plasmonic coupling among horizontally adjacent Ag nanopatterns. This metastructure can improve the performance of IR-blocking filters as well as allow it to be manufactured ultra-thin, which is applicable to various planar optical elements and integrated optical components.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.35 no.2
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• pp.134-139
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• 2024

In the steam reforming of methane reactions, the effect of adding noble metals Ru and Pd to a Ni-based catalyst as promoters was analyzed in terms of catalytic activity and hydrogen production. The synthesized catalysts were coated on the surface of a honeycomb-structured metal monolith to perform steam methane reforming reactions. The catalysts were characterized by XRD, TPR, and SEM, and after the reforming reaction, the gas composition was analyzed by GC to measure methane conversion, hydrogen yield, and CO selectivity. The addition of 0.5 wt% Ru improved the reduction properties of the Ni catalyst and exhibited enhanced catalytic activity with a methane conversion of 99.91%. In addition, reaction characteristics were analyzed according to various process conditions. Methane conversion of over 90% and hydrogen yield of more than 3.3 were achieved at a reaction temperature of 800 ℃, a gas hourly space velocity (GHSV) of less than 10000 h^-1, and a ratio of H₂O to CH₄ (S/C) higher than 3.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.3 no.2
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• pp.115-120
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• 2000

All solid-state thin film micro-batteries consisting of lithium metal anode, an amorphous LiPON electrolyte and cathode of vanadium oxide have been fabricated and characterized, which were fabricated with cell structure of $Li/LiPON/V_2O_5Pt$. The effect of various oxygen partial pressure on the electrochemical properties of vanadium oxide thin films formed by d.c. reactive sputtering deposition were investigated. The vanadium oxide thin film with deposition condition of $20\%\;O_2/Ar$ ratio showed good cycling behavior. In in-siか process, the LiPON electrolyte was deposited on the $V_2O_5$ films without breaking vacuum by r.f. magnetron sputtering at room temperature. After deposition of the amorphous LiPON, the Li metal films were grown by a thermal evaporator in a dry room. The charge-discharge cycle measurements as a function of current density and voltage variation revealed that the $Li/LiPON/V_2O_5$ thin film had excellent rechargeable properly when current density was $7{\mu}A/cm^2$. and cut-off voltage was between 3.6 and 2.7V In practical experiment, a stopwatch ran on this $Li/LiPON/V_2O_5$ thin film micro-battery. This result means that thin film micro-battery fabricated by in-siか process is a promising for power source for electronic devices.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.143-143
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• 2003

최근 생활수준 및 생활환경의 향상에 힘입어 청결 및 쾌적을 추구하는 것이 사회적 현상으로 나타나고 있다. 요즘처럼 현대화된 시대에 '왜 항균제가 필요한 것일까' 라는 자연스러운 의문이 발생하게 되지만 현실은 항균제를 이용한 다양한 항균제품, 항균가전제품, 항균가공 내ㆍ건자재 및 항상 신선한 선도를 유지할 수 있는 제품 등이 호황을 누리고 있는 것이 현실이며 그 시장 규모는 3,000억원을 상회하고 있다. 이러한 항균 가공제품이 호평을 받는 사회적 배경은 우리를 둘러싼 주변 삶의 경제환경 신장에 따른 쾌적성 추구와 밀접한 관련이 있을 것이다. 이처럼 항균기능이 부여된 제품이 호평을 받고 있음에도 불구하고 국내에서는 항균제품의 주 기능 역할을 하는 항균제에 대한 개발은 초기단계로 국내 시장에서 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다. 국내의 경우, 유기 항균제의 사용이 전체 사용량의 80%를 차지하고 있고, 제올라이트나 인산염을 무기 담체로 항균성 금속 이온(Ag, Zn)을 물리적으로 결합시킨 무기 항균제가 개발된 것이 최근의 기술 수준이다. 이러한 유기 항균제는 미생물의 번식을 억제 또는 사멸시키기 위한 것이지만, 생체의 피부 세포에도 영향을 줄 수 있는 피부 자극원의 하나로 그 사용이 점차로 제한되고 있다. 무기 항균제는 안정성이나 항균력에서는 유기항균제 보다는 뛰어나지만 가격(경제성)이나 색(Color), 사용성 (Application)측면에서는 여러 가지 문제를 나타내고 있다. 귀금속이므로 가격이 고가이며, 금속고유의 색으로 회귀하려는 플라즈몬 효과에 의해 색(Color)의 조절이 불가능, 분말형태이므로 지류에 첨가시키는 방법 등이 큰 문제로 부각되고 있다. 이 러한 문제점을 해결할 수 있는 기술이 나노기술이다 나노기술(Nano-Technology)은 물질을 분자, 원자단위에서 규명하고 제어하는 기술로서 원자, 분자를 적절히 결합시킴으로서 기존 물질의 변형, 개조는 물론 신물질의 창출을 가능케 하는 기술이다. 나노기술은 여러분야로 세분화되지만 그중 산업화에 가장 접목이 용이한 기술이 나노입자(Nano-Particle)제어 기술이며, 나노입자는 통상적으로 입자크기가 수 nm에서 100nm이하 크기의 넓은 표면적을 가진 콜로이드 상의 불균일 분산입자를 말한다. 나노입자(Nano-Particle)는 기존의 입자($\mu\textrm{m}$)보다 물리적 및 광학적 성질이 우수하고 그 자체의 기능면에서도 탁월하기 때문에 국내외의 여러 산업에서도 기존제품의 품질 향상 및 기능성부여, 기존 공정의 개선 및 생산 원단위 절감 등 경제적, 생산적인 측면을 고려하여 적합한 나노입자를 채택, 적용하고자 하는데 많은 노력을 기울이고 있다. 이에 천연 항생제로 알려진 Ag, 즉 항균 및 탈취, 전기적 기능이 우수한 은(silver, Ag)을 나노(nm) 입자희 제조하고 이와 더불어 이산화티탄(TiO2) 복합 분체를 제조하여 제조된 나노 입자 및 복합 분체를 사용함으로써 환경 친화적이며 다양한 용도로 활용 가능한 소재 개발에 연구 내용을 두고 있다. 본 연구를 통한 기대 효과로서 환경성 측면에서는 환경 친화적인 나노 입자의 제조로 기능성 나노 입자에 친 환경성을 부여하여 유기계 항균제 대체 효과를 발현하고 이를 제품에 적용함으로써 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 더불어 안료의 형상 균일화 기술을 확보하여 가격 경쟁력 및 부가가치 향상을 기대할 수 있다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.8 no.7
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• pp.1448-1452
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• 2004

In this paper, a photodiode capable of obtaining a sufficient photo/ dark current ratio at both a forward bias state and a reverse bias state is proposed. The photodiode includes a glass substrate, an Cr thin film formed as a lower electrode over the glass substrate, Cr silicide thin film(∼l00$\AA$) ) formed as a schottky barrier over the Cr thin film, a hydrogenated amorphous silicon film formed as a photo conduction layer over a portion of the Cr silicide thin film. Transparent conduction film ITO (thickness 100nm) formed as an upper electrode over the hydro-generated amorphous silicon film is then deposited in pure argon at room temperature for the Schottky contact and light window. The high quality Cr silicide thin film using annealing of Cr and a-Si:H is formed and analyzed by experiment. We have obtained the film with a superior characteristics. The dark current of the ITO/a-Si:H Schottky at a reverse bias of -5V is ∼3$\times$IO-12 A/un2, and one of the lowest reported, hitherto. AES(Auger Electron Spectroscophy) measurements indicate that this notable improvement in device characteristics stems from reduced diffusion of oxygen, rather than indium, from the ITO into the a-Si:H layer, thus, preserving the integrity of the Schottky interface. The spectral response of the photodiode for wavelengths in the range from 400nm to 800nm shows the expected behavior whereby the photocurrent is governed by the absorption characteristics of a-Si:H.

• Resources Recycling
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• v.24 no.6
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• pp.9-16
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• 2015

In a recycling scheme of spent lithium ion batteries, a co-precipitation process for the re-synthesis of precursor is essential after the leaching of lithium ion battery scraps. In this study, the effect of ammonia as impurity during the co-precipitation process was investigated in order to re-synthesize a precursor of Ni-rich cathode active material $LiNi_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}O_2$ (NCM 622). As ammonia concentration increases from 1 M (the optimum condition for synthesis of the precursors based on 2 M of metal salt solution) to 4 M, the composition of obtained precursors deviates from the designed composition, most notably for Ni. The Ni co-precipitation efficiency gradually decreases from 100% to 87% when the concentration of ammonia solution increases from 1 M to 4 M. Meanwhile, the morphological properties of the obtained precursors such as sphericity, homogeneity and size distribution of particles were also investigated.

• Clean Technology
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• v.28 no.4
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• pp.323-330
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• 2022

Microfluidic paper-based analytical devices (μPADs) have recently been in the spotlight for their applicability in point-of-care diagnostics and environmental material detection. This study presents a double-sided printing method for fabricating 3D-μPADs, providing simple and cost effective metal ion detection. The design of the 3D-μPAD was made into an acryl stamp by laser cutting and then coating it with a thin layer of PDMS using the spin-coating method. This fabricated stamp was used to form the 3D structure of the hydrophobic barrier through a double-sided contact printing method. The fabrication of the 3D hydrophobic barrier within a single sheet was optimized by controlling the spin-coating rate, reagent ratio and contacting time. The optimal conditions were found by analyzing the area change of the PDMS hydrophobic barrier and hydrophilic channel using ink with chromatography paper. Using the fabricated 3D-μPAD under optimized conditions, Ni²⁺, Cu²⁺, Hg²⁺, and pH were detected at different concentrations and displayed with color intensity in grayscale for quantitative analysis using ImageJ. This study demonstrated that a 3D-μPAD biosensor can be applied to detect metal ions without special analysis equipment. This 3D-μPAD provides a highly portable and rapid on-site monitoring platform for detecting multiple heavy metal ions with extremely high repeatability, which is useful for resource-limited areas and developing countries.

• Clean Technology
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• v.29 no.3
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• pp.178-184
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• 2023

Transition metal chalcogenides have garnered significant attention as anode materials for sodium-ion batteries due to their high theoretical capacity. Nevertheless, their practical application is impeded by their limited lifespan resulting from substantial volume expansion during cycling and their low electrical conductivity. To tackle these issues, this study devised a solution by synthesizing a nanostructured anode material composed of porous CNT (carbon nanotube) spheres and (Ni,Co)Se₂ nanocrystals. By employing spray pyrolysis and subsequent heat treatments, a porous-structured (Ni,Co)Se₂-CNT composite microsphere was successfully synthesized, and its electrochemical properties as an anode for sodium-ion batteries were evaluated. The synthesized (Ni,Co)Se₂-CNT microsphere possesses a porous structure due to the nanovoids that formed as a result of the decomposition of the polystyrene (PS) nanobeads during spray pyrolysis. This porous structure can effectively accommodate the volume expansion that occurs during repeated cycling, while the CNT scaffold enhances electronic conductivity. Consequently, the (Ni,Co)Se₂-CNT anode exhibited an initial discharge capacity of 698 mA h g^-1 and maintained a high discharge capacity of 400 mA h g^-1 after 100 cycles at a current density of 0.2 A g^-1.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.253-253
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• 2016

최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 그 중 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 연구가 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 내 산화성 및 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복 할 수 있다는 장점을 가진다. 우수한 성능 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야만 한다. IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 박막의 경우, 높은 전기 전도성을 가지면서 비정질 구조를 가진다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조에 비해 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 따라서 높은 전기 전도도를 가지면서 동시에 낮은 열 전도도를 가지게 되어 우수한 열전 특성을 가질 것이라 예상된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 Zn와 미량의 Sn을 동시에 첨가한 In2O3박막의 전기적 특성및 열전 특성을 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron sputtering법으로 IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 타깃을 이용하여 기판 가열없이 DC Power 70 W, 작업 압력 0.7 Pa으로 SiO2 기판 위에 $400{\pm}20nm$ 두께의 박막을 증착하였다. 이러한 공정으로 만들어진 박막은 대기 중 후 열처리를 각각의 200, 300, 400, 500, $600^{\circ}C$ 온도에서 진행하였다. 박막의 미세 구조는 XRD를 통해 관찰하였다. 그리고 박막의 전기적 특성은 Hall effect measurement을 통해 측정하였고, 열전 특성은 Seebeck 상수의 측정을 통하여 평가하였다. XRD 확인 결과 RT에서 증착한 박막과 후 열처리 200, 300, 400, $500^{\circ}C$ 결과 비정질 구조를 보였고, 후열처리 $600^{\circ}C$에서는 결정의 회절 피크를 보였다. 전기적 특성의 경우, 후 열처리 온도가 증가함에 따라 전기 전도도는 감소한다. 이는 공기중의 산소가 박막에 침투하여 oxygen vacancy를 막아 캐리어 밀도가 감소한것에 기인 된 것으로 판단된다. 열전 특성의 경우 제백상수는 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 높은 제백상수를 나타낸다. 제백 상수는 수식에 따라 캐리어 밀도의 -2/3승에 비례하게 된다. 수식에 따라 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 가장 높은 제백 상수를 가지게 된다. 열전 성능 척도인 Power factor는 제백 상수의 제곱과 전기전도도의 곱으로 나타내는데, 후 열처리 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 Power factor를 보인다. 이는 캐리어 밀도 감소에 따라 전기 전도도는 감소하였지만 이로 인해 제백상수는 증가하였고, 또한 캐리어 밀도 감소에 따라 이온화 불순물 산란의 감소에 의해 이동도의 증가에 의한 것으로 판단된다. 박막의 경우 기판의 영향으로 인해 열 전도도 측정이 어려워 열전 성능 지수(ZT)를 계산을 할 수 없지만, 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 IZO:Sn 박막은 비정질 구조를 가지므로 격자진동에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 결정질에 비해 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수를 가질 것으로 예상된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.7
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• pp.270-276
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• 2020

3D printing is an additive manufacturing technology that can produce complex shapes in a single process for a range of materials, such as polymers, ceramics, and metals. Recent 3D printing technology has developed to a level that enables the mass-production through an improvement of the printing speed and the continuous development of applicable materials. In this study, 3D printing technology using a laser was applied to manufacture a heat exchanger for an air compressor in a railway vehicle. First, the optimal design of the heat exchanger was carried out by focusing on weight reduction and compactness as a shape suitable for 3D printing. Based on the design derived, heat exchanger prototypes were made of AlSi10Mg alloy material by applying the SLM technique. Moreover, the manufactured prototypes were attached to an existing air compressor, and the heat exchange performance of the compressed air was tested. The test results of the 3D printed prototypes showed a heat exchange performance of approximately 80% and 85% at low and high-pressure, respectively, compared to the existing heat exchanger. From the 𝓔-NTU method results with an external cooling air condition similar to that of the existing heat exchanger, the calculated heat transfer amount of 3D printed parts showed similar performance compared to the existing heat exchanger. As a result, the 3D printed heat exchanger is lightweight with good performance.