• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.371.2-371.2
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• 2014

가스 센서분야에서 특정 가스종에 대한 선택성과 감응도 향상을 위해 금속 촉매 등을 센서 물질 표면이나 내부 등에 형성시키는 방안이 많이 연구되고 있다. 1차원 구조 반도성 물질인 나노섬유 내에 금속 촉매를 형성시켜 특정 가스에 대한 선택성과 감응도를 향상시키는 연구가 보고된 바 있다. 선행연구에 의하면 Au와 Pt입자가 형성된 나노섬유의 경우, 각각 CO와 toluene가스에 대하여 선택적인 감응을 나타내는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 전기방사법과 광환원법을 동시에 이용하여 Au와 Pt 입자가 포함된 $SnO_2$ 나노섬유를 합성하고, 이들 나노섬유의 가스감응 특성을 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.99.1-99.1
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• 2017

$TiO_2$는 기계적, 화학적 안정성이 높아 가혹한 화학적 환경 또는 고온 운전 조건에서 훌륭한 내구성을 보여주어 산업적으로 일찍이 널리 이용되어 왔다. 예를 들어, 염소발생 (chlorine evolution reaction) 또는 산소발생반응은 (oxygen evolution reaction) 염소 또는 산소 라디칼에 전극이 지속적으로 노출되기에 강한 내부식성을 지닌 전극재가 요구되었고, 그 결과 $TiO_2$를 골조로 한 불용성전극 (dimensionally stable anode)이 개발되어 이용되고 있다. 그러나, $TiO_2$는 절연성이 높은 금속 산화물 재료이기 때문에 넓은 표면적 획득 및 촉매제 사용을 통해 소재의 단점을 극복해야만 한다. 넓은 반응 표면적 획득의 한 방법으로써 전기화학적 양극산화 (electrochemical anodization)를 통한 $TiO_2$ 나노튜브 제조법은 경제적이면서도 구조 제어도 간편한 방법이다. $TiO_2$ 나노튜브는 100nm 전후의 기공 크기를 가짐과 동시에 매우 높은 종횡비를 지니고 있어 넓은 반응 표면적 획득에 특히 유리하다. 그러나, 이 높은 종횡비는 촉매 도입을 어렵게 하는 저해요소가 되기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 다양한 방법들이 연구되었으나 대부분이 번거롭거나 비싼 후단공정을 필요로 한다. 본 연구에서는 $TiO_2$ 나노튜브에 촉매를 도핑하기 위한 간단한 전기화학적 방법으로, 단일공정 양극산화법 (single-step anodization)과 전압충격법 (potential shock), 그리고 저전압충격법 (under potential shock)을 연구하였으며 이에 적용 가능한 촉매제의 종류를 소개한다. 또한, 촉매의 성질에 따른 응용분야와 그 성능평가 결과를 제시한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.6
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• pp.541-548
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• 2015

We study the structural and functional characteristics of zinc oxide (ZnO) nanostructures that are grown on carbon nanotube (CNT) constructs via step-wise chemical vapor deposition (CVD). First, we optimize the CVD process to directly grow ZnO nanostructures on CNTs by controlling the growth temperature below $600^{\circ}C$, where CNTs can be sustained in a ZnO-growing oxidative atmosphere. We then investigate how the morphology and areal density of ZnO nanostructures evolve depending on process parameters, such as pressure, temperature, and gas feeding composition, while focusing on the effect of underlying CNT topology on ZnO nucleation and growth. Because various types of ZnO nanostructures, including nanowires, nanorods, nanoplates, and polycrystalline nanocrystals, can be conformally formed on highly conductive CNT platforms, this electrically addressable three-dimensional hybrid nanoarchitecture may better meet a wide range of nanoelectronic application-specific needs.

• Membrane Journal
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• v.28 no.1
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• pp.75-82
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• 2018

Forward osmosis (FO) desalination system has been highlighted to improve the energy efficiency and drive down the carbon footprint of current reverse osmosis (RO) desalination technology. To improve the trade-off between water flux and salt rejection of thin film composite (TFC) desalination membrane, thin film nanocomposite membranes (TFN), in which nanomaterials as a filler are embeded within a polymeric matrix, are being explored to tailor the separation performance and add new functionality to membranes for water purification applications. The objective of this article is to develop a graphene nanocomposite membrane with high performance of water selective permeability (high water flux, high salt rejection, and low reverse solute diffusion) as a next-generation FO desalination membrane. For advances in fabrication of graphene oxide (GO) membranes, layer-by-layer (LBL) technique was used to control the desirable structure, alignment, and chemical functionality that can lead to ultrahigh-permeability membranes due to highly selective transport of water molecules. In this study, the GO nanocomposite membrane fabricated by LBL dip coating method showed high water flux ($J_w/{\Delta}{\pi}=2.51LMH/bar$), water selectivity ($J_w/J_s=8.3L/g$), and salt rejection (99.5%) as well as high stability in aqueous solution and under FO operation condition.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.124-124
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• 2017

Fe-Ni-Co 합금 박막(<$100{\mu}m$)을 황화물계 용액에서 전주공정으로 제조하였다. XRF로 측정한 박판의 평균 조성은 Fe-34 wt.% Ni-3 wt.% Co 이다. AFM으로 측정한 표면 조도는 35.2 nm 이다. 표면의 나노 경도는 평균 5.4 GPa 이었다. Oliver 모델을 적용한 구리 박막의 탄성하강강성도는 약 75 이었다. Alekhin 모델을 적용한 구리 박막의 마찰계수, 피로한계는 각각 0.134, 0.027 이었다. 유한요소법으로 평가한 Berkovich 형 나노압침선단의 하중분포를 이차원 선형 및 비선형 해석하면 1 [mN]의 정적하중을 가한 Fe-Ni-Co 박막은 약 576 [mN]로 예측되었다. 압침선단의 하중집중정도는 표면탐침현미경으로 관찰한 압흔의 변형정도와 유사한 경향을 보였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.21 no.6
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• pp.15-21
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• 2004

반도체 제조산업과 나노, 바이오 산업의 비약적 발전에 따라 게이트 산화막(gate oxide)과 같이 반도체 제조공정에서 사용되는 유전체 박막(dielectric film)의 두께는 수 $\mu\textrm{m}$에서 수 nm 에 이르기까지 다양할 뿐 아니라 얇아지고 있으며, 또한 이러한 박막들이 다층으로 복잡하게 적층된 다층 박막의 응용이 높아지는 추세이다. 따라서, 반도체 및 광통신 소자, 발광소자, 바이오 칩 어레이 등과 같은 나노박막을 이용하는 산업에서는 박막의 두께 측정을 더욱 정확하고, 보다 빠르며 효율적으로 측정할 수 있는 박막 두께 측정용 계측기가 요구된다.(중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.359.2-359.2
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• 2016

붕소의 높은 융점과 비점으로 인하여 일반적인 합성법으로는 제조가 어려운 붕화금속 나노물질을 효과적으로 합성하기 위하여 열플라즈마의 특성을 전산해석 하였다. RF (Ratio Frequency, 고주파) 열플라즈마 발생기는 일반적인 직류 열플라즈마 발생기와 비교해 볼 때, 전극 침식에 의한 수명 문제나 불순물의 오염 없이 고온의 열플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있기 때문에 고순도의 나노입자 합성공정에 좋은 조건을 가지고 있다. 그러나 열플라즈마의 고온 부분은 10,000 K 이상의 높은 온도를 가지고 있기 때문에 직접적인 측정으로는 나노입자 합성에 최적의 조건을 찾기가 어렵고, 전산해석을 통하여 여러 변수들에 대한 열플라즈마의 특성을 분석하여야 한다. 해석조건으로 RF 플라즈마의 입력전력은 25 kW로 고정하고 발생기 직경 20~35 mm, 유도코일 감은 수 4~6 회, 첫 번째 코일으로 부터 분말 주입구까지의 길이 10~30 mm, 방전 기체 유량 30~70 L/min에 대한 변수들에 대하여 붕화금속 나노입자 합성에 최적의 조건을 가진 RF 플라즈마의 온도 및 속도분포를 파악하였다. 전산모사 결과 RF 열플라즈마 발생기의 직경 25 mm, 분말주입구 까지의 길이 10 mm, 유도코일 감은 수 6 회, 방전 기체 유량 50 L/min 일 때, 고온영역이 중심부에 넓게 분포하여 붕화금속 나노입자를 합성하는데 최적의 조건이라 파악되었다. 방전 기체 유량 증가에 따라 고온영역의 중심부 분포를 넓게 할 수 있었으나 유량이 증가할수록 플라즈마 속도가 증가하여 붕소를 기화시키기 위한 가열시간이 짧아지므로 방전기체 유량을 조절하여 적절한 속도를 가진 플라즈마를 발생시켜야 한다. 그리고 코일의 감은 수가 증가할수록 10,000 K 이상 고온영역이 출구 쪽으로 확장되어 붕화금속 나노입자를 합성하는데 좋은 조건이 형성되었다. 본 전산해석 결과를 바탕으로 붕화금속 나노입자를 합성하는 RF 플라즈마 발생장치의 설계 및 운전조건을 적용하여 실험과의 비교연구를 통해 붕화금속 나노입자의 합성공정을 최적화 시킬 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.109-109
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• 2012

아라미드 섬유는 태양광의 직사광선에 계속 노출될 경우 120주 경과 후에는 강도가 3분의 1로 떨어지는 단점이 있다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해 나노 크기의 금속산화물인 $TiO_2$ 졸-겔 나노합성법을 이용하여 나노졸을 제조하고 이를 직물에 함침하는 공정을 통하여 아라미드 섬유의 내광성 증진에 대해 연구하였다. TTIP, TEOS 등의 금속전구체를 이용하여 구형의 나노졸 합성에 의한 $TiO_2$ 나노졸을 수분산형태의 졸로서 섬유가공 공정상에 접목하였다. 제조된 나노크기의 $TiO_2$ 입자분포와 크기, 미세구조 및 결정상을 알아보기 위해 입도분포분석기, TEM, XRD를 이용하였다. $TiO_2$ 나노졸을 함침한 아라미드 직물은 내광성은 24, 48, 96시간 동안 Xenon-arc 광조사한 후, 물성변화를 분석하였다. 나노졸 합성시 반응물의 농도 및 용액의 pH 조건에 따른 나노졸의 미세구조를 TEM을 이용하여 관찰한 결과, 반응물의 농도에 따라 평균입도는 313.7nm, 500.5nm, 840.3nm, 1002nm로 커졌다. 하지만, 반응물의 농도가 증가할수록 시간이 지남에 따라 입자들이 층 분리 현상이 관찰되었으며, 단분산된 나노졸 입자를 제조하기 위해서는 TTIP의 투입량을 0.67mole(200ml)로 유지하였다. 또한 이를 아라미드 직물에 함침하여 광조사 시간에 따른 아라미드 섬유의 물리적 특성의 변화를 분석하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.6
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• pp.538-543
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• 2008

Recently a nano-scale diamond is possible to manufacture forms of powder(below 100 nm) by new processing of explosion or deposition method. Using a sintering of nano-scale diamond is possible to manufacture of grinding tools. We have need of a processing development of coated uniformly inorganic to prevent an abnormal grain growth of nano-crystal and bonding obstacle caused by sintering process. This paper, in order to improve the sintering property of nano-scale diamond, we coated ZnO thin films(thickness: $20{\sim}30\;nm$) in a vacuum by ALD(atomic layer deposition) Economically, in order to deposit ZnO all over the surface of nano-scale diamond powder, we used a new modified fluidized bed processing replaced mechanical vibration effect or fluidized bed reactor which utilized diamond floating owing to pressure of pulse(or purge) processing after inserted diamond powders in quartz tube(L: 20 mm) then closed quartz tube by porosity glass filter. We deposited ZnO thin films by ALD in closed both sides of quartz tube by porosity glass filter by ALD(precursor: DEZn($C_4H_{10}Zn$), reaction gas: $H_2O$) at $10^{\circ}C$(in canister). Processing procedure and injection time of reaction materials set up DEZn pulse-0.1 sec, DEZn purge-20 sec, $H_2O$ pulse-0.1 sec, $H_2O$ purge-40 sec and we put in operation repetitive 100 cycles(1 cycle is 4 steps) We confirmed microstructure of diamond powder and diamond powder doped ZnO thin film by TEM(transmission electron microscope) Through TEM analysis, we confirmed that diamond powder diameter was some $70{\sim}120\;nm$ and shape was tetragonal, hexagonal, etc before ALD. We confirmed that diameter of diamond powders doped ZnO thin film was some $70{\sim}120\;nm$ and uniform ZnO(thickness: $20{\sim}30\;nm$) thin film was successfully deposited on diamond powder surface according to brightness difference between diamond powder and ZnO.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.311-311
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• 2012

Boron carbide (B-C) 박막은 높은 경도, 열적 안전성, 화학적 안전성이 우수한 하드 코팅 소재로 사용되고 있다. 우수한 특성을 가지는 B-C 박막에 대한 연구는 B4C 비전도성 타겟을 이용하여 RF Sputtering 법으로 증착 공정변수에 대해서 박막의 물성에 관해 일부 연구자들이 진행하였으나, Pulsed dc margnetron sputtering 법으로 증착 공정변수에 대한 물성의 연구는 미진하였다. 반면에, DLC 박막은 우수한 특성을 가지는 하드 코팅 소재이나 400도 이상에서는 내열성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 연구에서는 B-C 박막의 내열성이 우수한 특성을 이용하여 DLC 박막의 내열성을 높이기 위한 목적으로 B-C 박막과 DLC 박막을 다층막으로 제조함으로서 DLC 박막을 구조적으로 안정화를 시키고자 하였다. 그리고 비전도성 B4C 타겟으로 Pulsed dc 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착기술을 개발하기 위해서 공정압력과 인가전력에 따른 B-C 박막을 제조하여 그 물성을 조사하였고, B-C/DLC 다층막을 제조하여 DLC 박막의 내열성을 증가시키고자 하였다. B-C 박막과 B-C/DLC 다층막의 경도와 탄성율은 나노인덴테이션과 마이크로 비커스를 이용하였으며, 박막의 성장구조와 박막의 구조를 조사하기 위해 SEM과 FTIR 및 XRD 을 이용하여 측정하였다.