• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.48-48
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• 2011

2010년 약 19.5 GWp 의 규모로 성장한 태양광 시장의 주요 소재는 실리콘을 이용한 태양전지이며, 고성능 및 고효율 태양전지 시장이 급성장 하였다. 이러한 고품질 태양전지에 사용되는 주요 원료인 9N 급 폴리실리콘은 2008년 4월 $265/kg 까지 상승하였으나, 점차 하향안정세에 있으며, 급속한 가격 경쟁을 통해 당분간 장기공급가가 50$/kg 이하로 하락할 것으로 전망된다. 이러한 실리콘 제조기술 중 가장 많이 사용되는 기술은 Trichloro-silane (TCS) 또는 Mono-silane (MS)를 사용하는 기상법인 일명 Siemens 공정이다. 이러한 기상법의 경우 12N 이상의 초고품질 실리콘 제조가 가능하나, 대규모의 설비투자(1억원/폴리실리콘 1톤)와 높은 에너지(120 kWh/kg)가 요구된다. 이에 최근 기상법이 아닌 야금학적인 정련법에 대한 기술이 개발되고 있으며, 이는 금속 실리콘을 슬래그 처리, 편석 분리, 응고 급랭, 전자빔, 플라즈마 등을 이용하여 정련하는 공정을 말한다. 야금학적 정련법은 순도 면에서 기상법에 비하여 낮은 단점이 있음에도 불구하고, 여러 장점들로 인해 활발히 연구되며 점차 실용화 되고 있는 매우 유용한 기술이다. 야금학적 정련법의 주요 장점은 기상법에 비해 약 25% 정도의 설비 투자비로 가능하고, 금속 실리콘을 직접 사용하며, 에너지 payback이 짧다. 또한, 산 및 염화실렌을 사용하지 않으므로 환경 문제를 적게 야기하고, 생산설비의 확장성도 매우 높다. 본 연구에서는 국내 규석광을 이용하여 일련의 정련 공정을 거쳐 고순도SG(Solar Grade)급 실리콘을 제조하고자 하였다. 실리콘 용융 환원로를 개발하고 순도를 높이기 위해 슬래그정련법을 이용하였으며, 생산된 3N 급의 금속 실리콘을 비기상법정련 방식인 일방향 응고와 플라즈마 정련 및 전자기유도 용해법을 이용하여 고순도의 실리콘을 제조하였다. 본 연구에서는 상업생산을 개시한 외국의 E사와 비교하여 산침출공정을 거치지 않으므로 실리콘회수율 및 환경부하 절감의 장점을 갖고 있으며 최종 순도 실리콘 6N 이상, 보론 함유량 0.2 ppm 이하를 달성하였으며, 기존 기상법 대비 약 20%의 전력 감소와 약 13%의 금속실리콘 원료 절감 효과가 있었다. 저가/고순도 SG급실리콘의 제조기술 개발은 향후 세계 태양광 시장에 대한 경쟁력을 확보하고, 시장 점유율 상승에 기여할 수 있으며, 산업 확대를 통한 주변 산업으로의 파급 효과가 매우 클 것으로 예상된다.

• 한국광물학회지
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• 제25권2호
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• pp.63-76
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• 2012

타킬라이트는 현무암질 용암의 급랭에 의해 형성된 흑색의 현무암질 유리질암로서 울릉도 최 하부층 현무암질 집괴암 내에서 드물게 산출된다. 본 논문의 목적은 타킬라이트의 산출특징과 미세조직의 광물학적 특징을 규명하고, 울릉도 초기 화산활동의 의미를 밝히는데 있다. 이를 위하여 타킬라이트의 산상을 조사하고 편광현미경, XRD, EPMA, SEM을 이용하여 광물학적 연구를 수행하였다. 타킬라이트는 내수전, 도동 및 저동 해안산책로, 거북바위, 예림원 지역 현무암질 집괴암 내 염기성 암맥 주변부에서 산출된다. 타킬라이트의 폭은 수 cm 내지 10 cm까지 다양하다. 타킬라이트의 겉 표면은 치밀하고 매끈하나, 내부는 패각상 깨짐이 특징적이다. 타킬라이트의 기질부는 유리질과 같은 비정질로 구성되어 있으며, 미립질의 반정광물로는 흑운모, 아노소클레이즈, 새니딘, 사장석, 각섬석, 및 티탄철석 등이 소량으로 포함된다. 타킬라이트에서 특징적으로 발달하는 균열은 아원형, 타원형이 우세하며, 간혹 여러 다면체를 보이는데, 경계부가 구획되어 일종의 구상체나 덩어리를 이룬다. 조직과 광물조성의 특징으로 볼 때, 타킬라이트는 가수분해작용과 같은 후속 저온성 변질작용을 거의 받지 않았다. 타킬라이트의 산출특징은 울릉도 하부층인 현무암집괴암층의 대부분이 수중환경에 있었거나, 최소한 해수에 포화되어 있었음을 지시한다.

• 한국지역지리학회지
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• 제7권1호
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• pp.97-106
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• 2001

한국에는 하계 동결현상이라는 특수기상이 나타나는 곳이 수 군데 존재한다. 특히 경남 밀양의 천황산 얼음골과 경북 의성 법계계곡의 빙혈 그리고 경북 청송의 얼음골은 이러한 기상적 특성 때문에 관광지로 유명한 곳이다. 본 연구에서는 한국 하계 동결현상 3대 분포지로 볼 수 있는 상기의 지역들을 대상으로 기존의 미기상학적 수문학적 연구를 참고하여 지형학적 지질학적 측면에서 접근하여 다음의 연구결과를 얻었다. 첫째, 하계 동결현상 분포지에서 볼 수 있는 지형 및 지질적특성은 두터운 거력 퇴적물로 구성된 애추사면의 존재, 일사량이 적은 북향사면이거나 또는 비교적 깊은 곡벽으로 둘러 쌓여 상대적으로 일사량이 적은 지역, 안산암 또는 유문암 등의 화산암 질로 구성되는 거력 퇴적물의 특성 등이다. 둘째, 하계 동결현상을 야기시키는 시스템으로서 얼음굴은 공기의 유통이 자유로움 공간이 많이 존재하며, 일부 공간은 매우 넓어 동굴을 형성하며 부분적으로 지하수계와 연결되어 있는 경우를 가정할 수 있다. 넷째, 하계 동결현상이 나타나기 위해서는 얼음굴 내에 있는 지하수제의 부분적 동결이 필요하며, 이를 위해서는 두 가지의 가정이 요구된다. 하나는 외부로부터 얼음굴로 유입된 공기의 기화열에 의한 지하수제의 급랭이며, 또 다른 하나는 지난 겨울 동안 동결된 지하수제가 특수한 지형적 영향으로 동결상태가 장기간 지속되어야 한다. 그러나 명확한 원인은 얼음굴에 대한 시추작업을 통해서 만이 가능할 것이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.301-307
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• 2010

형상기억합금(SMA)을 이용한 액추에이션 방식은 차세대 의료기기 시장을 선도할 중요한 핵심기술이다. 그 이유는 인간의 손동작과 같은 유연성과 섬세한 움직임을 구현할 수 있어서 시술자의 정교한 최소침습술(MIS) 테크닉을 그대로 인체내 병변치료에 적용할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 그러나 아직까지 SMA 액추에이터가 상용화에 크게 성공을 거두지 못한 이유는 SMA 고유의 히스테리시스(hysteresis)와 같은 비선형적 동특성이 아직 해결되지 못하고 있기 때문이다. 이러한 한계성을 극복해줄 수 있는 방안으로 본 저자는 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용한 열전소자를 SMA 카테터에 결합하여 능동적이고 신속하게 급열 급랭할 수 있는 SMA 액추에이터를 특허등록하였고, 본 연구를 통해 열전소자의 연속전류의 단계적 전류증가에 따른 온도변화, 불연속 정전류 역전류에 따른 온도변화를 평가하고 고찰하였다.

• 한국재료학회지
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• 제9권3호
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• pp.322-326
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• 1999

본 연구는 냉간가공과 열처리를 통해 Cu-26.65Zn-4.05Al-0.31Ti(wt%) 형상기억합금의 결정립을 미세화하기 위한 목적으로 수행하였다. 냉간가공을 위하여는 α-상이 가능한 많이 존재하는 (α+β)-조직을 가져야 하는데, 이는 550℃에서 열처리함으로써 얻었고, 최종두께 1mm로 냉간압연하였다. 총 압연율은 70%와 90%이었다. 냉간압연한 판재를 800℃에서 가열 후 급랭함으로써 형상기억특성을 갖는 상으로 변태시켰으며, 이 대 결정립크기를 측정한 결과, 열간압연한 경우보다 냉간압연과 열처리를 한 경우의 결정립이 월등히 작아졌음을 보여주었다. 냉간압연과 열처리를 한 경우에는 냉간압연 변형율이 큰 경우가 결정립이 더 작아지는 경향을 보였다. 또한 결정립크기가 작아짐에 따라 변태온도가 저하되었으며 오스테나이트상이 더 안정하게 되었음을 확인할 수 있었다. In this study, cold-rolling and appropriate annealing was adopted for the grain refining of Cu-26.65Zn-4. 05Al-0.31Ti(wt%) shape memory alloy. For the cold deformation of this alloy the ducti1e α-phase must be contained. After heat treatment at 550℃ the (α+β)-dual phase with 40vol.% α-phase was obtained which could be rolled at room temperature. This alloy was cold rolled into a final thickness of 1.0mm with total reduction degrees of 70% and 90%. The rolled sheets were betanized at 800℃ for various times, then quenched into ice water. The grain size of co]d rolled samples were 60∼80 ㎛ which is much smaller comparing with the hot-rolled samples. And the 90% rolled sample showed smaller grain size than the case of the 70% rolled one. The small grain size had influence on the phase transformation temperatures and stabilization of the austenitic phases.

• 자원환경지질
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• 제52권5호
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• pp.459-469
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• 2019

울릉도 북동부 죽암분석층에서 나온 조립 라필리의 밀도, 기공률과 미조직에 대한 정량적 및 정성적 평가를 하였다. 이들 라필리는 하부에서 61%와 상부에서 67%의 최빈기공률, 그리고 연결되지 않은 아원상 기공이 우세한 기공집단을 가진다. 최빈기공률의 쇄설물은 외연부에 평행한 누대를 가지는데, 이 외연부는 대기저에서 급랭된 것이며 미정 없는 적철유리대로서 "파쇄동시"의 마그마성 조직을 보존한 것으로 해석된다. 한편 이 적철유리 외연부는 내부로 가면서 점차 조립화되는 미정 및 기공 조직을 갖는 "파쇄후"의 흑철유리 내부로 점이된다. 그리고 탈기작용 시나리오는 마그마가 주로 닫힌계에서 탈기되었음을 증명해주는 파쇄동시 기공조직과 연결된다. 한편 대기와 접촉하는 조면안산암질 화성쇄설물의 확산적 냉각속도는 치솟는 분사에서 화성쇄설물의 운반과 분산에 관해 추론할 수 있는 파쇄후 기공 및 미정 조직과 연결된다. 이러한 조직 분석은 죽암 분화가 일반적인 대기저 분화유형 중에서 부분적으로 하와이식 분천을 닮은 스트롬볼리식 분화이었다는 것을 보여준다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.520-527
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• 2020

황토는 국내 토양의 약 15.0%를 차지하는 풍부한 자원이며, 고온소성 후 급랭하여 활성화시키면 포졸란 특성을 갖는 콘크리트 결합재로서 사용할 수 있다. 본 연구에서는 시중에서 판매되는 경계석 배합을 기반으로 하여 활성 황토 혼입 모르타르 경계석 시편을 제작하였다. 활성 황토의 혼입율은 10.0% 및 25.0%를 고려하였으며, 시험 항목으로는 압축 및 휨 강도 시험, 동결융해 저항 성능 평가, 촉진 탄산화 시험, 촉진 염화물 확산 시험을 설정하였다. 역학적 성능 평가 결과 OPC 배합에서 가장 높은 강도가 평가되었으며, 재령일의 증가에 따른 강도 증가가 적게 나타났는데 이는 3일간 증기 양생을 통해 대부분의 강도가 발현되었기 때문으로 사료된다. 재령 28일에 해당하는 시편을 대상으로 동결융해 저항성능 평가 결과, 모든 배합에서 85.0% 이상의 강도 저하율을 나타내어 제시된 기준에 만족하였다. 촉진 탄산화 시험은 재령 28일 시편을 대상으로 수행되었으며 활성 황토 혼입 배합에서 OPC 배합 대비 다소 저하된 탄산화 저항성능을 나타내었다. 재령 28일 및 91일에 ASTM C 1202에 준하여 각 배합의 통과 전하량을 평가하였다. OPC 배합의 경우 "Low" 등급을, 활성 황토 혼입 배합의 경우 "Moderate" 등급을 나타내어 활성 황토 혼입 배합에서도 적절한 염해 저항성능을 나타내는 것으로 보인다.

• 인포메이션 디스플레이
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• 제23권4호
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• pp.12-21
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• 2022

반도체 기반 양자점 (QD)소재와 CsPbX3 (X=Cl, Br, I)기반 perovskite 양자점 또는 나노결정 소재(PNC)는 매우 우수한 양자효율과 좁은 발광 선폭으로 고색재현성 디스플레이 색변환 소재 또는 발광 소재로서 각광을 받고 있다. 그러나, 기존 화학적 합성법을 통해 제조되는 QD 및 PNC 소재는 취약한 열 및 화학적 안정성으로 인해 장기 내구성의 개선이 요구된다. 이들 QD 및 PNC 소재는 모두 완전 무기 소재인 산화물 기반 유리 소재내에 생성이 가능하며, 이를 통해 장기 내구성을 근본적으로 개선할 수 있다. 반도체 기반 QD 함유 유리소재 (QDEG)의 경우, 유리 내 core/shell 구조를 가진 QD의 생성으로 양자효율의 향상이 가능했으나, 콜로이드 기반 양자점 (cQD)과 달리 다중 shell의 형성이 어려워 양자효율이 제한되고, 발광 선폭이 넓어 고색재현성 디스플레이용 색변환 소재로 적용되기에는 아직 한계가 있다. 한편, Perovskite 양자점 (또는 나노결정) 함유 유리소재 (PNEG) 소재는 QDEG과 달리 콜로이드 기반의 PNC (c-PNC)가 가지는 우수한 양자효율과 20 nm 수준의 좁은 선폭을 유리 내에서도 가지며, c-PNC 대비 열적, 화학적 및 광학적 안정성이 획기적으로 향상되어 실질적인 응용 가능성을 높이고 있다. 특히, 일반적인 용융-급랭법으로 제조하여 대량생산에 용이하고, 분말 또는 판상 등 다양한 형태로의 제작이 가능한 장점이 있다. 현재까지 제조된 PNEG의 최대 PL-QY는 450 nm 여기 시 녹색 및 적색에서 약 60% 수준이며, Al₂O₃ 분말을 이용할 경우 최대 80% 수준까지 달성이 가능하다. 또한, PNEG과 blue LED를 이용하여 백색 LED를 구현할 경우 color filter를 적용하지 않을 때, NTSC 대비 최대 약 130 % 수준의 높은 색재현 영역을 보여 주고 있으며, 실제 LCD용 BLU로 적용 시 기존 상용 c-QD 소재와 동등 이상의 색재현 영역을 보이고 있어, 실질적인 응용 가능성이 매우 높음을 확인하였다. PNEG의 상업적인 응용을 위해서는 몇 가지 추가적인 연구 개발이 필요하다. 기존 c-QD 또는 c-PNC는 나노 수준 크기의 입자가 액상에 분산된 형태로 입도 제어가 용이하나, PNEG의 경우 분말 제조 시 유리 형성 후 분쇄를 통해 제조되며, 입도가 대개 수십 ㎛ 이하로 작아질 경우 PL-QY가 저하되어, 향후 잉크젯 공정 응용을 위해서는 고효율의 분말 제조공정 개발이 필요하다. 또한, 유리 소재의 경우 절연체로서 기존 QD 소재 대비 electro-luminescence(EL) 소자의 활성층으로 사용하는데 제약이 있어 PNEG을 이용한 EL 소자 제작에 대한 연구도 필요하다. 마지막으로, 기존 c-PNC 소재와 같이 Pb가 함유되지 않은 PNEG 소재의 개발이 선결되어야 할 것으로 판단된다. 이와 같은 해결 과제들에도 불구하고, PNEG 소재는 기존 c-QD 소재 대비 매우 우수한 안정성을 기반으로 고품위 고색재현 디스플레이용 색변환 소재로서 다양한 응용에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권12호
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• pp.1123-1131
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• 2001

재활용 $Al_2$O$_3$분말인 구조재료용 $Al_2$O$_3$세라믹스의 분쇄분말과 폐Al$_2$O$_3$흡착제의 첨가량과 입경에 따른 재생 $Al_2$O$_3$세라믹스의 소결특성을 조사하였다. 1,$650^{\circ}C$에서 5시간 소결한 순수 $Al_2$O$_3$시편을 급랭하여 분쇄한 -40과 +40$\mu$m의 $Al_2$O$_3$분말과 폐Al$_2$O$_3$흡착제를 순수한 $Al_2$O$_3$분말에 10~50wt% 첨가한 후, 재소결하여 재생 $Al_2$O$_3$세라믹스를 제조하였다. 재활용 $Al_2$O$_3$분말의 첨가량과 입경에 관계없이 소결온도가 증가함에 따라 시편의 밀도와 3점곡강도는 증가하였으나, 동일 소결온도에서는 재활용 $Al_2$O$_3$분말의 첨가량이 증가함에 따라 밀도와 3점곡강도는 감소하였다. ~30wt%의 $Al_2$O$_3$분쇄분말(-40$\mu$m), ~20wt%의 $Al_2$O$_3$분쇄분말(+40$\mu$m) 및 10wt%의 폐Al$_2$O$_3$흡착제를 첨가한 시편의 3점곡강도는 200MPa 이상이었다. 재생 $Al_2$O$_3$시편의 치밀화를 위하여 5~20wt%의 폐유리분말을 첨가하여 1200~1$650^{\circ}C$에서 5시간 소결한 시편은 폐유리분말의 첨가량이 증가함에 따라 최대 밀도와 3점곡강도를 나타내는 온도는 감소하였으나, 140$0^{\circ}C$이상에서는 페유리분말을 첨가하지 않은 시편에 비하여 밀도와 3점곡강도가 감소하여 재생 $Al_2$O$_3$세라믹스의 소결성 향상에는 기여하지 못하였다.