• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.217.1-217.1
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• 2014

반도체 및 디스플레이 산업은 많은 공정들에서 저온 플라즈마 반응을 이용한다. 특히 소자 제작을 위한 실리콘 박막의 증착은 저온 플라즈마 공정의 주요 공정이다. 하지만 실리콘 박막을 합성하는데 있어서 저온 플라즈마에서 형성되는 실리콘 나노 입자는, 오염입자로써 박막의 특성을 악화시켜 소자생산 수율을 악화시키는 주요 원인이 되고 있다. 따라서 플라즈마에서 입자 형성의 원인이 되는 화학반응 및 입자들의 성장 매커니즘에 대한 연구는, 1980년대 플라즈마 공정에서 입자 합성이 보고된 이래 공정의 최적화를 위해 꾸준히 연구되어왔다. 이러한 매커니즘의 연구들은, 플라즈마 화학반응에 의해 실리콘 입자 핵을 만들어 내는 과정과 입자들이 충돌에 의해 성장해가는 과정으로 나눠진다. 플라즈마 화학 반응 과정은 아레니우스 방정식에 의해 정의된 반응계수를 이용하여 플라즈마 내 전자와 이온, 중성 화학종들이 전자 온도와 전자 밀도, 챔버 온도 등에 의해 결정되는 현상을 모사한다. 또한 이 과정에서 실리콘을 포함하는 화학종들의 반응에 의해 핵이 생성 되가는 양상을 모사한다. 생성된 핵은 충돌에 의해 입자가 성장해 가는 과정의 가장 작은 입자로써 이용된다. 입자들이 성장해가는 과정은 입자들이 서로 충돌하면서 다양한 입경의 입자로 분화되어가는 현상을 모사한다. 이 과정에 의해 다양한 입경분포로 분화된 입자들은 플라즈마 내 전자에 의해 하전되며, 이러한 하전 양상은 입경에 따라 다른 분포를 보인다. 본 연구에서는 입자의 하전 분포를 고려하여, 입자들의 성장의 주요 원인인 입자간의 충돌을 대표하는 충돌주파수를 수정하는 방식을 채택하여 보다 정밀한 입자 성장 양상을 모델링하였다. Inductively coupled plasma (ICP) 타입의 저온 플라즈마 반응기에서 합성된 입자들을 Particle Beam Mass Spectrometer (PBMS)와 Scanning Electron Microscope (SEM)를 이용하여 입경분포를 측정한 데이터와 모델링에 의해 계산된 결과를 비교하여 본 모델의 유효성을 검증하였다. 검증을 위해 100~300 mtorr의 챔버 압력 조건과 100~350 W의 입력 전력 조건들을 달리하며 측정한 결과와 계산한 데이터를 조건별로 비교하였다.

• Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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• v.30 no.3 s.47
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• pp.295-305
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• 2004

Colloid and surface chemistry have been focused on surface area and surface energy. Local surface properties such as surface density, interaction, molecular orientation and reactivity have been one of interesting subjects. Systems of such surface energy being important would be listed as association colloid, emulsion, particle dispersion, foam, and 2-D surface and film. Such nanoparticle systems would be applied to drug delivery systems and functional cosmetics with biocompatible and degradable materials, while nanoparticles having its size of several nm to micron, and wide surface area, have been accepted as a possible drug carrier because their preparation, characteristics and drug loading have been inves-tigated. The biocompatible carriers were also used for the solubilization of insoluble drugs, the enhancement of skin absorption, the block out of UV radiation, the chemical stabilization and controlled release. Nano/micro emulstion system is classified into nano/microsphere, nano/microcapsule, nano/microemulsion, polymeric micelle, liposome according to its prep-aration method and size. Specially, the preparation method and industrial applications have been introduced for polymeric micelles self-assembled in aqueous solution, nano/microapsules controlling the concentration and activity of high concen-tration and activity materials, and monolayer or multilayer liposomes carrying bioactive ingredients.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.255-255
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• 2009

에폭시수지에 유기화된 층상실리케이트 나노입자를 충진하여 에폭시-나노콤포지트 제조하였다. 에폭시-나노콤포지트는 열적, 기계적 특성이 매우 우수한 콤포지트로서 실란처리에 따른 동적 기계적 특성 (Dynamic Mechanical Analysis)과 가교밀도와의 관계를 조사였다. 나노입자의 충진함량은 3wt%로 충진하였고, Silane Coupling Agent는 에폭시실란으로서 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane이 사용되었다. 실란처리함량은 0.5, 1, 1.5 wt%로서 적용하여 제조된 샘플이다. DMA Storage modulus특성으로 glass state($40^{\circ}C$)에서는 원형에폭시의 경우 2054, 실란처리되지 않은 나노콤포지트 3967, 실란처리된 나노콤포지트는 4867MPa을 나타내었다. rubbery state($140^{\circ}C$)에서는 원형에폭시의 경우 1458, 실란처리되지 않은 경우 2506, 실란처리된 나노콤포지트는 2638MPa을 나타내었다. 또한 실란처리함량에따른 가교밀도변화는 0.5wt%에서는 0.803, 1 wt%에서는 0.671, 1.5wt%에서는 $0.762[mol/cm^3]$이로서 에폭시원형과 실란미처리된 나노콤포지트 그리고 실란처리된 나노콤포지트순으로 glass state와 rubbery state에서의 특성이 크게 향상된 결과를 얻었다. 이는 실란이 고분자와 무기물사이의 결합력을 강화시켜 열적기계적 특성향상을 가져 오는 것으로 볼 수 있다. 가교밀도의 실란처리함량의 변화에 있어서 과량의 함량 첨가는 에폭시와 나노층상실리게이트 표면처리된 잔유량이 오히려 특성의 저하를 가져오는 것으로 볼 수 있다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.25 no.4
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• pp.315-321
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• 2012

In this study, a sequential multiscale homogenization method to characterize the effective thermal conductivity of nano particulate polymer nanocomposites is proposed through a molecular dynamics(MD) simulations and a finite element-based homogenization method. The thermal conductivity of the nanocomposites embedding different-sized nanoparticles at a fixed volume fraction of 5.8% are obtained from MD simulations. Due to the Kapitza thermal resistance, the thermal conductivity of the nanocomposites decreases as the size of the embedded nanoparticle decreases. In order to describe the nanoparticle size effect using the homogenization method with accuracy, the Kapitza interface in which the temperature discontinuity condition appears and the effective interphase zone formed by highly densified matrix polymer are modeled as independent phases that constitutes the nanocomposites microstructure, thus, the overall nanocomposites domain is modeled as a four-phase structure consists of the nanoparticle, Kapitza interface, effective interphase, and polymer matrix. The thermal conductivity of the effective interphase is inversely predicted from the thermal conductivity of the nanocomposites through the multiscale homogenization method, then, exponentially fitted to a function of the particle radius. Using the multiscale homogenization method, the thermal conductivities of the nanocomposites at various particle radii and volume fractions are obtained, and parametric studies are conducted to examine the effect of the effective interphase on the overall thermal conductivity of the nanocomposites.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.697-698
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• 2013

최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.31 no.1
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• pp.47-55
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• 2018

Talc, hydrous magnesium phyllosilicate, is one of the most popular industrial minerals due to their chemical stability and adsorptivity. While micro-sized talc has long been used as a filler and coating, nano-sized talc recently is attracting attention as additives for improving the stability of nanocomposites. In this study, we produced the nano-sized talc powder by mechanical method using high energy ball mill and investigated the changes in particle size and crystallinity with increasing milling time up to 720 minutes. X-ray diffraction results show that the peak width of talc gradually as the milling proceeded, and after 720 minutes of pulverization, the talc showed an amorphous-like X-ray diffraction pattern. Lase diffraction particle size analysis presents that particle size of talc which was ${\sim}12{\mu}m$ decreased to ${\sim}0.45{\mu}m$ as the milling progressed, but no significant reduction of particle size was observed even after grinding for 120 minutes or more. BET specific surface area, however, steadily increases up to the milling time of 720 minutes, indicating that the particle size and morphology change steadily as the milling progressed. Scanning electron microscope and transmission electron microscope images shows that layered particles of about 100 to 300 nm was aggregated as micro-sized particles after pulverization for 720 minutes. As the grinding time increases, the particle size and morphology of talc continuously change, but the nano-sized talc particles form micro sized agglomerates. These results suggest that there is a critical size along the a, b axes in which the size of plates is reduced even though the grinding proceeds, and the reduction of plate thickness along the c axis leads the increase in specific surface area with further grinding. This study could enhance the understanding of the mechanism of the formation of nano-sized talc by mechanical grinding.

• Clean Technology
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• v.24 no.3
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• pp.249-254
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• 2018

In order to improve the photo conversion efficiency (${\eta}$) of dye-sensitized solar cells (DSSCs), the electrospun $TiO_2$, $SiO_2$, $ZrO_2$ and $SnO_2$ nanofibers were added into the hydrothermally prepared $TiO_2$ nanoparticles for application to a photoelectrode for DSSCs. The $TiO_2$ nanofiber added photoelectrode exhibited a higher photo current density ($J_{sc}$) compared to the bare $TiO_2$ nanoparticles, which is caused from acceleration of the transfer of excited electron from dye molecule due to the nanofiber structure. The DSSCs with $SiO_2$ nanofibers shows a higher open circuit voltage ($V_{oc}$) of 0.67 V and the highest photo conversion efficiency was found to be 6.24%.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.149-149
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• 2009

본 연구는 고압전력용 중전기기의 몰드절연 및 옥외용 LED의 절연소재는 기기내부에서 발생된 열에너지를 외부로 방사시키는 것이 무엇보다 중요한 것이다. 이런 이유로 고압전력용 전력기기 대부분은 상당한 체적분을 가지고 있기에 초절연을 가지면서 고열전도를 갖는 나노콤포지트를 개발하기위해 에폭시 메트릭스 기반 질화알루미륨의 표면 처리를 실시하여 에폭시 AIN Nanocomposites를 제조하였다. 나노입자의 균질분산은 나노콤포지트 열전도와 초절연성능에 크게 영향을 주게 된다. 이런 소재개발을 위해 에폭시메트릭스에 나노입자의 충진함량을 3wt%로 하였다. 전처리공정을 통하여 에폭시-나노콤포지트에 두 종류의 금속성 coupling agent (Tyzor TE, Tyzor AA-75)를 질화알루미륨 나노입자 표면처리를 건식법으로 실시하였다. 제조된 Epoxy-AIN Nanocomposites의 열적특성과 전기적 특성을 측정하였다. 전기적특성으로 초절연성의 특성인 형상파라미터가 10.93을 그리고 척도파라미터는 176 kV/mm로서 Weibull Plot 누적확률밀도로서(63.2%)의 통계분석된 값을 얻었다. 또한 열적특성 평가를 위해 유리천이온도와 DMA의 온도특성를 조사하였고, 열적.전기적 특성과 나노콤포지트 내부분산(내부 모폴로지:TEM영상)와 연관되어 연구한 결과, 상당히 일치한 결과를 얻을 수 있었다.

• Applied Microscopy
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• v.29 no.3
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• pp.323-329
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• 1999

Synthesis of inorganic nanophase particles was performed to verify and understand the binding of non-ferrous metal ions including Al and $UO_2$ to the apoferritin molecules. Reconstituted inorganic particles of Al or $UO_2$ were identified by TEM as discrete electron dense cores encapsulated within the protein shell. The corresponding EDXA spectra confirm the presence of metal ions in the reconstituted ferritin. The Al cores of ferritin has been studied by TEM for the first time. Bimetallic cores with Al/Fe and $UO_2/Al$ were also produced and examined under TEM. Mixed metal cores encapsulated in the protein shell are well formed and its corresponding EDXA spectra also confirm the presence of metal ions in the mineral cores. Therefore, the present study proves that ferritin can be used to synthesize inorganic nanophase particles of Al and $UO_2$.

• Polymer Science and Technology
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• v.15 no.4
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• pp.402-410
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• 2004

덴드리머란 중심 (core) 분자로부터 나뭇가지 모양의 단위구조가 반복적으로 뻗어 나오는 거대분자 화합물이다. 3차원적으로는 구형에 가까운 구조를 가지고 있으며 중심부는 상대적으로 낮은 밀도를 가지는 반면, 외곽으로 갈수록 가지의 밀도가 증가한다. 덴드리머는 구조적으로 잘 정의된 거대분자로써, 정확한 분자량과 구조를 예측하여 합성함으로써 나노 크기 의 입자 형성이 용이하다. 덴드리머의 최외곽에 존재하는 말단기는 덴드리머의 표면 성질 및 용해도 등에 결정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 표면의 밀집된 말단기에 다양한 유도체와 작용기 도입이 가능하다.(중략)