• 방송과미디어
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• 제15권2호
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• pp.101-110
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• 2010

본 논문은 거리 및 밝기 정보의 동시 획득과 처리, 다시점 기하학적 해석(multi-view geometry analysis), 다시점 영상 모델 및 압축과 같은 3차원(three-dimensional; 3D) 이미징 핵심 기술을 기반으로; (i) 3D 영상 콘텐츠(photographic image)를 제작하는데 필요한 3D 카메라 입력장치와 교정(calibration)/합성/렌더링, (ii) 나노스케일 및 고감도 핵영상 분석에 필요한 영상분할, 객체 모델링 및 해석, 그리고 (iii) 3D 시뮬레이션 및 가시화 기술의 전망 및 응용분야를 소개한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.402.2-402.2
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• 2014

과학과 기술이 발전할수록 나노크기를 넘어서 나노 크기미만의 관찰 분해능과 가공능력이 필수로 요구되어 측정장비와 가공장비의 연구 및 개발이 매우 중요하다. 현재는 주사전자현미경과 투과전자현미경의 발달로 나노크기 이하의 이미징 분해능에는 도달하였지만, 전자 입자의 가벼운 무게 때문에 가공측면에서는 한계를 가지고 있다. 또한 지난 수십 년간 정밀가공에 사용된 갈륨이온 LMIS(Liquid Metal Ion Source)기반의 집속이온빔 시스템은 수십 nm의 가공정밀도를 가지지만 10 nm 미만의 가공정밀도까지 구현하기에는 현재 기술적인 한계로 힘들다. 나노크기 이하의 이미징 분해능과 수 nm의 가공정밀도를 갖는 이온현미경이 최근에 상용화되어 판매되고 있는데, 이 이온 현미경에 사용되는 것이 가스장 이온원(GFIS:Gas Field Ionization Source)이다. 가스장 이온원은 작은 발산각, 작은 가상 이온원 크기 그리고 좁은 에너지 퍼짐의 특징을 가지며 이에 따라 구면수차 및 색수차에도 둔감한 특징을 가지고 있다. 또한 LMIS 는 갈륨이온이 시편속에 파고들어 시편의 물질 특성이 변화되는 문제가 있지만, GFIS에서는 주로 He, Ne 와 같은 불활성 기체를 주로 사용하므로 시편과 반응을 최소화 할 수 있는 장점도 있다. 위와 같은 특징을 갖는 이온빔을 GFIS 로 생성하고 이온현미경에 사용하기 위해서는 이온빔이 팁의 단원자 내지 수 개 정도의 원자에서 생성되도록 해야 한다. 본 연구에서는 GFIS 의 원리를 소개하고 장(전계)이온현미경(Field Ion Microscope)실험을 통하여 GFIS기반으로 생성된 이온빔의 형상을 보여준다. 또한 높은 각전류밀도 구현을 위하여 질소가스 에칭으로 텅스텐 팁 끝 단원자에서만 이온빔을 생성하고, 각전류 밀도 계산과 안정도 실험결과로 본 연구에서 개발한 이온원이 이온총으로서의 이온현미경 적용 가능성에 대해 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.20-25
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• 2020

나노과학과 나노기술의 발전에 따라 선택적 패턴 성장을 위한 기술이 주목을 받고 있다. 실리카(Silica) 나노입자는 바이오 라벨링, 바이오 이미징 및 바이오 센싱에 사용되고 있는 유망한 나노소재이다. 본 연구에서는 실리카 나노입자를 수정된 스토버 방법(Stöber Method)인 졸겔(Sol-Gel) 공정으로 합성하였다. 또한 기판의 표면을 미세접촉프린팅 기술로 발수 처리하여 실리카 나노입자를 선택적으로 패턴 성장시켰다. 합성된 실리카 나노입자의 크기와 선택적으로 패턴 성장된 실리카 나노입자의 표면형상을 전계방출 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscopy, FE-SEM)으로 조사하였고, 기판의 표면 기능화에 따른 기판의 접촉각 특성을 조사하였다. 그 결과 OTS 용액으로 발수 처리된 기판에서는 실리카 나노입자를 스핀 코팅하였을 때, 실리카 나노입자를 관찰할 수 없었으나, KOH 용액으로 친수 처리된 기판에서는 실리카 나노입자가 잘 코팅되는 것을 확인하였다. 또한 미세접촉프린팅 기술로 발수 처리한 기판영역 외에서만 실리카 나노입자가 선택적으로 패턴 성장하는 것을 FE-SEM으로 확인하였다. 이러한 실리카 나노입자의 패턴성장 특성을 염료가 도핑 된 실리카 나노입자에 적용한다면, 실리카 나노입자의 패턴 성장 기술은 바이오 이미징 및 바이오 센싱 분야에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.132.2-132.2
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• 2014

란탄족 원소가 도핑된 세라믹 나노결정, 즉, 나노형광체는 도핑되는 원소의 종류에 따라 다양한 색을 발광할 수 있다. 일반적으로 형광체는 외부에너지에 의해 여기된 후 흡수한 에너지 보다 작은 에너지의 가시광을 발광하게 된다. 이러한 현상은 downconversion 발광으로 알려져 있다. 그러나 모체에 Yb3+와 Er3+를 도핑하는 경우 적외선을 흡수하여 가시광선을 발광하는 upconversion 현상이 관찰된다. Upconversion 형광체를 이용하여 적외선을 가시광으로 변환시키면 sub-band gap 손실을 줄임으로써 태양전지 효율을 높일 수 있고, 바이오 이미징 감도를 높일 수도 있다. 그러나, upconversion 발광기구에서는 두 개의 적외선 광자가 흡수되어 하나의 가시광 광자가 방출되기 때문에 upconversion 발광 효율은 downconversion 발광 효율에 비하여 매우 낮은 특성을 보인다. 특히 형광체의 크기가 작아져 나노미터 영역의 크기가 되면 효율이 더욱 낮아지기 때문에 upconversion 나노형광체의 경우 효율을 증가시키기 위하여 형광체 주위로 결정질 쉘을 형성시키는 것이 필요하다. 이 때, 결정질 쉘에 downconversion 특성을 보일 수 있는 란탄족 원소를 도핑하는 경우 upconversion 발광 강도가 증대될 뿐 아니라, 하나의 나노입자에서 upconversion과 downconversion 두 가지 서로 다른 발광 특성을 관찰할 수 있다. 본 발표에서는 단일 나노입자에서 upconversion과 downconversion 발광을 보이는 이중발광 코어/쉘 나노형광체의 발광 특성에 대하여 논의하고자 한다.

• 광학세계
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• 통권121호
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• pp.36-37
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• 2009

비구면 유리렌즈는 고성능, 고신뢰성과 더불어 기존 렌즈들의 한계였던 수차 및 선명도를 개선하고 고온고습에 강한 장점을 갖고 있다. 디지털카메라, 폰카메라, 정보저장기기, 스캐너, 프로젝터 등 고성능 고신뢰성을 요구하는 동시에 소형화 추세가 급속히 진행되는 디지털 이미징 시스템의 핵심부품으로 사용되고 있으며 다양한 응용분야에 활용될 전망이다. 본 고는 지난 3월 13일 창원컨벤션센터에서 (주)대호테크 주최로 열린 경남지역산업 중점기술개발사업 워크숍에서 초청강연을 한 재영솔루텍(주) 김동식 상무(나노광학사업부장)의 강연 내용을 요약 정리한 것으로 글로 기술하는 과정에서 다소 매끄럽지 못한 내용이 있을 수 있음을 밝혀둔다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.185-185
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• 2012

중공 발광 나노 물질은 특유의 구조적 특성(낮은 밀도, 높은 비표면적, 다공성 물질, 낮은 열팽창계수 등)과 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 패널, 광결정, 약물전달체, 바이오 이미징 라벨 등의 다양한 적용이 가능하다. 이러한 적용에 있어 균일한 크기와 형태의 중공 입자는 필수 조건으로 여겨진다. 지금까지 합성된 중공 발광 입자에는 BaMgAl10O17 : Eu2+-Nd3+, Gd2O3 : Eu3+, $EuPO_4{\cdot}H_2O$과 같은 것들이 있으나 크기 조절이 어렵고, 그 균일성이 확보되지 못하였다. 균일한 크기의 중공 발광 입자를 만들기 위해 SiO2나 emulsion을 템플릿으로 이용하여 황화카드뮴, 카드뮴 셀레나이드 중공 입자를 합성한 예가 있으나, 양자점의 독성으로 인하여 바이오분야 응용에는 적합하지 않다. YAG는 모체로써 형광체에서 가장 많이 이용되는 물질로, 화학적 안정성과 낮은 독성, 높은 양자 효율 등 많은 장점을 갖고 있다. 특히 세륨이 도핑된 YAG형광체의 경우 WLED, 신틸레이터, 바이오산업에 적용이 가능하다. 그러나 지금까지 중공 YAG:Ce3+형광체를 합성한 예가 없었다. 본 연구에서는 단분산 수화 알루미늄 (Al(OH)3) 입자 위에 세륨이 도핑 된 이트륨 베이직 카보네이트 ($Y(OH)CO_3$)를 균일하게 코팅한 후 열처리를 하여 균일한 크기의 Y3Al5O12:Ce3+(YAG) 중공 입자를 합성하였다. 열처리 온도에 따른 고분해능 투과 전자 현미경(HRTEM), X-선 회절(XRD), 고분해능 에너지 분광법(HREDX) 분석결과, 중공 YAG: Ce3+입자는 Kirkendall 효과에 의해 형성됨을 확인하였다. 전계방사형 주사 전자 현미경(FE-SEM) 측정을 통해, 열처리 후에도 입자의 크기와 형태가 균일함을 확인하였으며, 공초점 현미경 관찰을 통해 중공 형태를 명확히 확인 할 수 있었다. Photoluminescence (PL) 분광법과 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)을 이용한 광 특성 분석결과, 합성된 입자는 400-500 nm에서 흡수 파장 (456 nm에서 최대 강도)과 500-700 nm 범위의 발광 파장(544 nm에서 최대 강도)을 나타냈고, 상용 YAG: Ce3+(70 ns)에 준하는 74 ns의 잔광 시간(decay time)이 측정되었다. 단분산 수화 알루미늄 입자의 크기를 조절하여 최종 합성된 YAG: Ce3+의 크기를 조절할 수 있었다. 지름 약 600 nm의 Al(OH)3를 사용한 경우, $1,300^{\circ}C$에서 열처리를 한 후 평균 지름 590 nm의 중공입자를 합성하였고, 약 170 nm의 Al(OH)3를 이용하여, 더 낮은 온도인 $1,100^{\circ}C$에서의 열처리를 통해 평균지름 140 nm의 중공 YAG: Ce3+입자를 합성하였다. 본 연구를 통하여 합성된 균일한 크기의 YAG 중공입자는 LED와 같은 광전변환 소자 및 다기능성 바이오 이미징 등의 나노바이오 소자 분야에 활용될 수 있음이 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.346-346
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• 2011

최근 들어 나노스케일에서의 자구체(magnetic domain)에 대한 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다. 현재 국내에서 자성 나노구조에 대한 연구가 매우 활발하게 진행 되고 있는 반면에 나노자성이미지를 연구 할 수 있는 장비는 매우 미비한 상황이다. 이러한 자성 이미징을 연구하는데 있어 가장 핵심 적인 장비가 SEMPA(Scanning Electron Microscopy with Polarization Analysis)이다. 국내에서 자성나노구조의 자화와 형상을 동시에 측정 할 수 있는 장비는 한국표준과학연구원에서 개발된 W-filament source를 사용한 SEMPA가 유일하다. 일반적으로 SEM의 경우 고에너지 빔의 전자 빔을 주사 시키고 이때 발생되는 이차 전자의 수를 2차원상의 영역에 따라 달라지는 비로 형상을 측정 하게 된다. 이때 전자의 수 뿐만 아니라 이들의 spin polarization을 측정 할 수 있다면 형상뿐 만 아니라 표면에서의 스핀 상태를 동시에 측정할 수 있게 된다. 기개발된 W-filament source를 이용한 SEMPA는 field emission source에 비하여 전자빔의 세기가 약하며 이차 전자의 수도 적어 spin polarization 감도가 현저히 떨어진다. 또한 초고진공(1x10-10torr)에서 사용할 수 없어 측정시료의 contamination을 방지 할 수 없다. 이러한 문제점들을 보안하기 위하여 field emission source를 이용한 FE-SEMPA를 개발 중이다. 본 연구에서는 설계 및 전산시늉등의 연구결과와 진행사항을 발표하고자 한다. 아울러 W-filament를 사용한 SEMPA의 연구결과에 대한 논의를 할 예정이다.

• 접착 및 계면
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• 제23권3호
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• pp.70-74
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• 2022

탄닌산은 식물 유래 폴리페놀 중 하나로, 대부분의 생체고분자와 분자간결합을 할 수 있어서 분자적 접착제로서 연구가 되어 왔으며, 표면 개질, 에너지 저장 및 발생 장치, 의료용 제재로서 활용이 되고 있다. 본 연구에서는 약물 전달과 바이오이미징 등 의생명공학 분야에서 다양하게 활용되는 다공성 실리카 나노입자를 합성하고, 탄닌산을 이용하여 다공성 실리카 나노입자의 표면을 개질 한 뒤, 나노입자의 표면을 분석하였다.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제20권3호
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• pp.226-231
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• 2009

• 비파괴검사학회지
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• 제30권5호
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• pp.437-443
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• 2010

최근 재료, 생물의학(biomedicine), 음향, 전자 등 다양한 분야에서 나노 구조를 갖는 박막 기술이 도입되면서 박막 계면의 수명과 내구성 확보를 위한 초고주파수의 초음파현미경을 이용한 정량적인 비파괴적 접합평가에 관한 연구가 큰 이슈가 되고 있다. 본 연구에서는 초음파의 집속, 누설탄성표면파의 발생과 V(z) 곡선의 시뮬레이션 그리고 초고주파수 음향 이미징 기법을 이용하여 나노 스케일 구조를 갖는 박막 시험편의 접합계면을 평가하였다. V(z) 곡선의 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 접합계면에 존재하는 미세 결함(디라미네이션 등)의 검출 감도를 추정할 수 있었으며, 1 GHz의 초고주파수 디포커싱 모드로 박막 시험편의 접합계면에 존재하는 나노 스케일의 미세 결함을 음향 이미지로 가시화 할 수 있어 나노 구조를 갖는 박막의 접합계면의 비파괴평가에 초음파현미경이 매우 유용함을 알 수 있었다.