• Composites Research
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• v.32 no.6
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• pp.388-394
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• 2019

Inherited the excellent electrical and mechanical properties based on the low dimensional structure of graphene, three-dimensional graphene nanostructures have gathered great attention as electrochemical energy storage electrodes owing to their high porosity and large specific surface area. Also, having the catecholamine structure, dopamine has been regarded as a multifunctional material to possess high affinity to various organic/inorganic materials and to modify a hydrophobic surface to a hydrophilic one. In this work, through coating dopamine on the three-dimensional graphene nanostructure, we tried to increase the specific capacitance by enhancing the wettability with electrolyte and to improve the mechanical compressive property by strengthening the nano-architecture. As a result, the dopamine-coated nanostructure exhibited significant improvement on the specific capacitance (51.5% increase) and compressive stress (59.6% increase).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.383-383
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• 2012

최근 나노 소재의 활용 가능성이 확대되어감에 따라 다양한 소재의 나노구조체에 대한 연구가 진행되어 왔다. 그 중 은(Silver)은 열전도율과 전기전도율이 가장 우수한 금속으로 다양한 형태의 은 나노 입자를 형성할 수 있고. 이를 탄소, 비석, 고분자 등의 기판에 다양한 방법으로 성장시키는 연구가 진행되었다. 기판으로 사용되는 재료 중 탄소 복합소재는 내열성, 화학적 안정성, 열전도성, 저열팽창성에 따른 치수 안정성, 유연성 등의 우수한 특징을 지니고 있으며 최근까지 방열 소재로서 활용되고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유의 표면에 다양한 결정 구조를 가지는 Ag seed 입자를 형성하고 폴리올 공정을 통하여 와이어 형태의 나노구조체를 성장시켜 그 형상제어 특성을 FE-SEM을 통하여 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.108-108
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• 2017

다양한 생체 재료들을 이용한 마이크로 및 나노 크기의 표면 구조 모사는 조직공학에서 세포의 성장 및 분화에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히, 마이크로-나노 구조가 공존하는 계층적 표면 구조는 골 아세포의 증식과 분화에 탁월하여 뼈 조직 재생에 응용되어 왔다. 기존에는 화학적 처리 기법을 이용하여 마이크로 표면 구조가 제작 되었으나 미세 거칠기 및 계층적 표면 구조의 제어가 어려웠다. 현재 이러한 문제점들을 극복하기 위해 플라즈마를 이용한 애칭 기법이 주로 이용되고 있으나 높은 온도 공정 환경에 의한 재료 선택의 한계점 및 오랜 공정 시간에 의한 플라즈마 처리 효율이 감소되어 원하는 표면구조 및 거칠기를 얻을 수 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 극복하기 위해 마이크로/나노 주조 기법 이용하여 생체적합성 합성고분자 poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL) 위에 연꽃잎 구조를 모사한 후 플라즈마 애칭 기법을 이용하여 마이크로-($3.01-3.07{\mu}m$)와 나노크기 ($97{\pm}16nm$)를 동시에 갖는 계층적 구조를 제작하였다. 제작된 구조의 효능을 관찰하기 위해 조골세포를 배양한 결과 평평한 PCL 구조보다 제작된 계층적 구조가 높은 세포성장률 (>2.9배)및 세포 분화도(>2.1배)를 보였다. 이러한 결과는 새로운 표면 공학적 모델로서 손상된 뼈 및 치아조직 재생을 위한 적합한 거칠기 및 표면적인 환경을 제공해 빠른 재생 능력과 더불어 치료기간의 단축을 가져 올 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.22-22
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• 2009

최근 산화물 반도체와 나노소자 대한 관심이 날로 높아지고 있는 가운데 산화아연(ZnO) 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 많이 연구되고 있다. 산화아연은 c축으로 우선 배향성을 가지는 우르짜이트 구조로써, 나노선 성장이 다른 산화물에 비해 용이하고 그 물리적, 화학적 특성이 안정 무수하다. 이러한 산화아연 나노선 제작법 가운데, 유기금속화학기상증착법은 다른 성장법에 비해 결정학적 광학적 특성이 우수하고 성장속도가 빨라 고품질 나노선 성장에 용이한 장비로 각광받고 있다. 하지만 bottom-up 공정을 기반으로 한 나노소자제작에서 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 1) 수직형 대면적 성장, 2) 나노선 밀도 조절의 어려움, 3) 기판과의 계면층에 자발적으로 생성되는 계면층의 제거, 4) 고온성장시 precursor의 증발 문제 등이 그것이다. 본인은 이러한 문제점을 해결하기 위해 산화아연 나노구조 성장 시, 마그네슘(Mg)을 도입하여, 각 원소의 함량 분포 정도에 따라 기판 표면에 30nm 두께 미만의 상분리층(단결정+비정질층)을 자발적으로 형성시켰다. 성장이 진행됨에 따라, 아연이 rich한 단결정 층에서는 나노선이 선택적으로 성장하게 하였고, 마그네슘이 rich한 비정질 층에서는 성장이 이루어지지 않게 하였다. 따라서 산화아연이 증발되는 온도영역에서 10nm 이하 직경을 가지는 나노선을 자발적으로 계면층 없이 수직 성장하였다. 또한, 표면의 단결정, 비정질의 사이즈를 Mg 함량으로 적절히 조절한 결과, 산화아연계 나노월 구조성장이 가능하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.17-18
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• 2005

실리콘 기판 위에 100nm의 선폭을 갖는 선들이 일정한 간격을 가지고 연속적으로 배열되어 있는 구조를 형성시켜 보았다. PMMA가 코팅되어 있는 실리콘 기판위에 전자빔으로 패턴을 하였고, 건식에칭을 통해 구조물을 형성한 후 원자 현미경으로 관찰하였다. 이러한 나노구조물의 구현은 전자빔 패터닝시에 전자빔이 실리콘 기판에 충돌할 때 나타나는 backward scattering과 proximity 효과 등의 영향으로 인해 pitch의 크기가 작아질수록 구현하기가 쉽지 않았다. 화합물반도체 단일 나노선 소자를 제작하여 소자의 전기적 특성을 측정할 때, 나노선 표면에 있는 자연산화막은 금속전극과 나노선 사이의 전기전도특성을 저해하는 요소로 알려져 있다. 이러한 자연산화막을 제거하기 위해 나노선을 건식에칭해 보았고, 원자현미경을 통해 에칭에 따른 나노선의 모양변화를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.266-266
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• 2010

실리콘 나노잉크를 이용한 프린팅 공정을 적용하여 결정질 실리콘 박막을 제조하였으며, 다양한 공정조건에 따른 박막의 특성을 연구하였다. 기존의 실리콘 박막형 제조 기술은 고가의 진공프로세스이므로, 비진공 프린팅 공정의 대체를 통하여 박막 태양전지의 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있다. 실리콘 나노입자는 저온 플라즈마를 사용하여 합성하였으며, 스핀코팅 (spin coating), 드롭핑 (dropping), 딥핑 (dipping) 등의 프린팅 공정을 이용하여 단결정 실리콘 웨이퍼 위에 박막을 형성하였다. 사용된 실리콘 나노입자는 10 ~ 50 nm 의 크기와 단결정 구조를 갖는다. 이러한 실리콘 나노입자는 Propylene Glycol 용매에 분산시켜 하부기판에 프린팅 하였다. 이렇게 증착된 나노입자들은 $600{\sim}1000^{\circ}C$의 온도와 다양한 분위기에서 열처리되어 고밀도화 되었다. 제조된 실리콘 박막의 물성 분석은 SEM, EDX, 그리고 X-ray 회절 측정을 통하여 수행되었다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.17 no.2 s.86
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• pp.247-254
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• 2005

Recently, since the advanced nano technology develops unique physical and chemical properties different from those of the conventional materials. Normal concretes mixed with nano - $SiO_2$ have been studied to improve the fire-resistance with high strength and lower heat conductivity. In this pilot study, the nano-particle contents in the specimens (${\Phi}100{\times}200 mm$) were 0, 2, 4, and $6\%$ by weight of cement, and fire-temperatures $200^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, and $800^{\circ}C$ were considered. The results show that as the nano-particle contents increases, the weight loss of concrete gradually decreases, and the compressive strength after fire-attack increases effectively.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.84-91
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• 2005

수소저장기술은 수소경제를 달성하기 위해 개발해야할 핵실요소기술이다. 이 논문에서는 고체수소저장기술의 최신 개발 동향을 고찰하였다. 나노구조 탄소계 물질(nanostructured carbon materials), 유기금속구조물(metal organic framework, MOFs), 금속수소화물(metal hydrides), 클래스레이트수화물(clathrate hydrates), 금속착수소화물(complex chemical hydrides)과 같은 고체수소저장매체를 중점적으로 고찰하였다. 그 결과 지금까지 개발된 고체수소저장재료의 수소저장용량은 고체의 표면적에 비례하여 증가함을 알 수 있었다. 탄소나노튜브의 수소저장 메커니즘을 연구하여 탄소나노튜브의 표면적이 수소저장량을 증가시키는데 중요한 인자로 작용함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.70-70
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• 2010

일차원 나노구조를 갖는 재료는 크기효과 뿐만 아니라 단결정성, 일차원성으로 인해 새로운 물리적, 화학적 성질과 높은 표면적-부피비 등으로 인하여 많은 관심의 대상이 되고 있다. 일차원 나노구조 중에 특히 GaAs 나노와이어의 경우, 미래의 전자 소자 혹은 광자 소자로서의 잠재력 때문에 많은 연구가 이루어지고 있다. GaAs 나노와이어는 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), CBE(Chemical Beam Epitaxy), MBE(Molecular Beam Epitaxy)등의 방법으로 성장시킬 수 있다. 본 연구에서는 아크 방전법으로 합성한 단일벽 탄소나노튜브 템플릿 위에 GaAs를 MBE로 성장시켜 다공성의 GaAs-탄소나노튜브 복합체를 제작하였다. GaAs는 성장온도를 $400^{\circ}{\sim}600^{\circ}C$ 사이로 변화시켜 성장시켰다. 성장온도가 $500^{\circ}C$ 미만일 경우에는 GaAs가 탄소나노튜브 위에서 입상구조로 성장이 되었으며 $500^{\circ}C$ 이상에서는 탄소나노튜브 위에 나노와이어가 성장되었다. 또한, 제작된 GaAs-탄소나노튜브 복합체를 전자 소스로서의 응용가능성을 보기 위해 전계 방출 특성을 측정하였다.