• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.245-245
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• 2010

최근에 반도체 소자 및 마이크로머신, 바이오센서 등에 사용되는 미세 부품에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 미세 부품을 제작하기 위한 MEMS 공정은 대표적으로 화학용액을 이용한 습식식각, 플라즈마를 이용한 건식식각 등이 주를 이룬다. Micro blaster는 경도가 강하고 화학적 내성을 가지며 용융점이 높아 반도체 MEMS 공정에 어려움이 있는 기판을 다양한 형태로 식각 할 수 있는 기계적인 식각 공정 기술이라 할 수 있다. Micro blaster의 식각 공정은 고속의 날카로운 입자가 공작물을 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압축 응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어진다. 본 연구에서는 micro blaster 장비를 반도체 MEMS 공정에 적용하기 위한 식각 특성에 관하여 확인하였다. Micro blaster 장비와 식각에 사용한 파우더는 COMCO INC. 제품을 사용하였다. Micro blaster를 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 기판의 종류, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 식각 특성에 관하여 분석하였다. 특히 실제 반도체 MEMS 공정에 적용 가능한지 여부를 확인하기 위하여 바이오 PCR-chip을 제작하였다. 먼저 glass 기판과 Si wafer 기판에서의 식각률을 비교 분석하였고, 이 식각률을 바탕으로 바이오 PCR-chip에 사용하게 될 미세 홀과 미세 채널, 그리고 미세 챔버를 형성 하였다. 패턴을 형성하기 위하여 TOK Ordyl 사의 DFR(dry film photoresist:BF-410)을 passivation 막으로 사용하였다. Micro blaster에 사용되는 파우더의 직경이 수${\mu}m$ 이상이기 때문에 $10\;{\mu}m$ 이하의 미세 채널과 미세홀을 형성하기 어려웠지만 현재 반도체 MEMS 공정 기술로 제작 연구되어지고 있는 바이오 PCR-chip을 직접 제작하여 micro blaster를 이용한 반도체 MEMS 공정 기술에 적용 가능함을 확인하였다.

• 폴리머
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• 제31권3호
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• pp.215-220
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• 2007

전기분무에서의 전기유체 역학적 힘에 의한 표면 에너지의 조절은 간단한 입자 크기 조절, 단분산성, 높은 회수율, 그리고 약한 가공조건과 같은 이점을 제공할 수 있다. 이러한 이점은 단백질 약물전달체 제조에 적절할 것으로 예상되어, 본 연구에서 전기분무법을 이용하여 단백질 약물의 나노포집을 시도하였다. 모델 단백질인 알부민을 단축 혹은 동축 전기분무로 가공하였고 키토산, 폴리카플로락톤(PCL), 폴리 (에틸렌 글리콜) (PEG) 등이 포집물질로 사용되었다. 효율을 최대로 높이기 위해 분무액의 전기전도도, 유속, 전기포텐셜 구배의 거리 등과 같은 가공변수들이 조사되었다. 키토산 시스템에서 입자크기에 대한 공정 변수의 영향은 유속이 늦어질수록, 노즐과 집적부 사이의 거리가 가까울수록 입자 크기가 감소하는 것을 알 수 있었다. PCL 시스템에서는 단축 전기분무의 경우 유속이 늦어질수록, 동축 전기분무의 경우 내부와 외부 물질의 유속비가 클수록 입자 크기가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 전기분무 노즐에서 생성된 초기 입자들은 좁은 입자 크기 분포를 보였으나, 그것들이 집적부에 도달했을 때 입자들이 응집되는 경향이 있었다. 이러한 전기분무법에서 PCL, PEG, 키토산을 사용한 알부민의 효과적인 나노 포집은 12 kV 이상에서 성공적으로 이루어졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.300-307
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• 2022

매우 짧은 펄스 폭의 X선 자유전자 레이저(XFEL)를 이용한 시간 분해능 연속 펨토초 결정학(time-resolved serial femtosecond crystallography, TR-SFX)기법에서 반응 물질과 생체분자 결정 샘플간의 혼합률(mixing rate)과 결정 샘플과 X선 레이저 간의 충돌률(hit rate)은 생체분자의 시분해 구조 변화에 대한 정확한 이미지 획득 및 효율적인 샘플소비와 같은 TR-SFX의 분석 성능을 결정짓는 핵심인자이다. 본 연구에서는 극초단 내 일어나는 생체분자의 시분해 구조 변화 해석을 위해 초고속 믹싱 기능을 가짐과 동시에 공압 기반의 주문형 액적 젯팅이 가능한 두 가지 다른 방식의 샘플 전달시스템을 고안하였다. 한 방식은 이중 노즐을 통해 토출된 액적의 고속 충돌에 유발된 관성 믹싱을 기반으로 하고 있으며, 다른 방식은 마이크로믹서가 내장된 공압 젯팅을 기반으로 하고 있다. 먼저, 이중 노즐을 통해 토출된 액적의 충돌에 대한 동적 거동 및 액적 내부 관성 유동에 대한 믹싱에 대한 실험 및 수치해석적 연구를 수행하였다. 다음으로 마이크로믹서가 내장된 공압 젯팅 시스템의 성능을 유사한 방법을 통해 평가하였다. 본 연구에서 개발한 샘플 전달시스템은 질환을 유발하는 특정 단백질들의 기작을 규명하거나, 항체 의약품과 신약 후보 물질 탐색하는 데 있어 필수적인 3차원 생체 분자 구조분석 연구에 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.21-28
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• 2009

최근 고속철도, 지하철, 댐, 항만, 고속도로, 도심지의 주상복합건물 등 대형 건설공사가 진행되면서 약액주입공법, 고압분사주입공법, 혼합처리공법 등이 다양하게 적용되고 있으나 침투성, 강도, 내구성, 환경성, 주변지반의 융기, 지하매설물에 대한 영향, 산업폐기물발생 등 많은 문제점이 지적되어 왔다. 이에 본 연구에서는 특수 주입선단장치 및 변성실리케이트 재료를 개발하여 주입재료의 혼합이 용이하고 주입중 주입재의 역류 및 주입노즐의 막힘이 없이 연속작업이 가능하며, 분말도 $6,000cm^2/g$이상인 마이크로시멘트를 사용 침투효과를 증가시켰다. 또한, 겔형성반응재는 내구성과 환경성에 영향을 끼치는 $Na_2O$ 함량을 대폭 낮춘 변성실리케이트를 개발하여 지하수에 의한 용탈현상을 최소화하고, 장기의 고강도, 고침투, 고내구성, 친환경성이 요구되는 곳에 적합한 마이크로 무기질급결재를 개발하여 실용화에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과 일축압축강도, 투수성, N치 및 TCR, RQD 등이 개선됨을 알 수 있었으며, 향후 본 연구결과를 바탕으로 특수 주입선단장치를 활용한 다양한 현장적용성 시험을 추후 시행하여 타공법과 공학적 특성을 비교, 검토하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.81-86
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• 2021

화장품 산업은 정밀화학분야로 기술집약적인 산업이며 세계적으로 지속적인 성장률을 보이고 있다. 이러한 화장품 산업에서 시장 점유율을 높이기 위해 과거에는 기능적 측면이 주로 강조가 되어 왔으나, 최근에는 국내외적으로 화장품의 우수한 성능과 더불어 시각적 효과로 소비자의 관심을 유도하려는 노력이 고조되고 있다. 이에 따라 화장품 제조업체에서는 화장품 에멀젼을 캡슐화하고 에멀젼 캡슐의 형태, 색상 및 질감 등을 다양하게 변형시킬 수 있는 기술을 다방면으로 시도하고 있는 상황이다. 에멀젼을 캡슐화하는 기본 방식은 에멀젼 저장소에 에멀젼을 채워 넣고 노즐을 통해 에멀젼을 낙하시키는 방법으로 업체에서 가장 쉽게 이용할 수 있다. 그러나, 에멀젼을 캡슐레이션하는 기존 방식은 캡슐의 사이즈를 줄이는 데 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 기존 방식의 한계를 이론 및 수치해석방법으로 고찰하였으며, 이러한 방식의 문제를 해결하기 위한 대안책으로 미세유체역학(Microfluidics)을 적용하기 위하여 마이크로 채널 내에서 발생하는 에멀젼 캡슐레이션 현상을 연구하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제49권6호
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• pp.518-522
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• 2012

Hyaluronic acid (HA) microbeads were synthesized by dropping 0.5 wt% of sodium hyaluronate dissolved in NaOH into 0.2 vol% of divinyl sulfone dissolved in 2-methyl-1propanol at a speed of 0.005 ml/min. HA microbeads were collected from a divinyl sulfone crosslinker solution stirred at 200 to 400 rpm for 5 h at temperatures from room temperature to $60^{\circ}C$ at intervals of $10^{\circ}C$. The crosslinked microbeads were then cleaned thoroughly using distilled water and ethanol. SEM results revealed that the microbeads were white-colored spheres. The 3-D porous network structure of the microbeads became dense with an increase in the crosslinking temperature; however, no dependence of the crosslinking temperature on the microbead size was detected. The extent of swelling decreased from 970% to 670% with an increase in the crosslinking temperature from room temperature to $60^{\circ}C$, most likely due to the increase in the degree of crosslinking.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권2호
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• pp.65-71
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• 2016

본 연구에서는 나노 입자 적층 시스템(Nano Particle Deposition System, NPDS)을 이용하여 전기변색소자의 작동 전극을 적층하고 또한 염료 감응 태양전지의 반도체 층으로 사용되는 $TiO_2$층 및 전기변색소자의 이온 저장 층으로 사용되는 Antimony Tin Oxide(ATO) 층을 제작하였다. NPDS는 상온 건식 분말 적층법으로 노즐을 통하여 초음속으로 가속된 분말의 높은 에너지를 이용하여 기판에 적층하는 새로운 개념의 건식 적층 방법이다. 본 연구에서 코팅된 물질의 두께는 전기변색소자의 투과율에 영향을 끼치는데, 이는 표면 프로파일 측정법(surface profiling method)으로 측정하였으며, 적층된 $TiO_2$와 ATO 및 복합 층의 미세 구조를 확인하기 위해 SEM을 이용한 분석을 진행하였다. 한편 염료 감응 태양전지의 광 변환 효율은 솔라 시뮬레이터로 분석하였다. 또한 UV-visible spectrometer와 power source를 이용하여 630 nm 대역에서 전기 변색 소자가 갖는 투과도 변화와 낮은 전압에서의 작동 및 변색 횟수를 측정하였으며, 결과적으로 상기 과정을 거쳐 제작되고, 측정된 염료 감응 태양전지 - 전기 변색 통합 구조 소자를 자체 제작한 에너지 하베스팅 시스템과 연결하여 통합 구조 소자 내 태양전지의 전압 발생을 통해 자체 구동이 가능한 전기 변색 소자 시스템 제작에 성공하였다. NPDS를 통해 제작된 변색 소자의 경우, 최대 49%의 투과도 변화와 500회 작동에서 C-V curve를 유지함을 측정하여 성능과 내구성을 입증하였고, 통합 소자 내 태양 전지의 광 변환 효율은 최대 2.55%로 측정되었으며, 통합 소자 내 변색 소자의 경우 최대 26%의 투과도 변화를 보였다.

• 공업화학
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• 제26권5호
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• pp.549-556
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• 2015

한약재에서 추출한 해충기피용액과 실리카를 혼합하여 해충기피 실리카 졸을 제조하고, 분무건조법을 이용하여 마이크로 단위의 해충기피용액이 포함된 다공성 구형 분말을 제조하였다. 분무건조법을 통해 제조된 해충기피 분말의 특성분석을 위해 해충기피 졸의 농도(해충기피용액, 실리카) 및 분무 건조 장비의 조건에 따라 분말 모폴로지, 입자크기별 입경분포, 열적 안정성 분석을 실시하였다. 해충기피 졸의 농도가 4, 7 wt% 및 10 wt%일 때 각각 평균 입자 크기가 8.3, $9.5{\mu}m$ 및 $11.7{\mu}m$ 순으로 농도가 증가할수록 분말의 직경이 커졌다. 반면에 빠른 가스 주입속도 상태에서 노즐입구온도 및 용액주입속도 증가에 의한 분말 입경의 증가는 미미하였다. 또한, 열중량 분석법을 통하여, 구형의 다공성 분말 안에 해충기피 용액이 담지 되어있고, 이들은 $200^{\circ}C$까지 열적 안정성이 확보됨을 확인하였다. 분무건조를 통한 해충기피 분말은 평균 $9{\sim}10{\mu}m$이고, 열적 안정성을 가지므로 컴파운딩 및 필름제조공정에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권4호
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• pp.55-59
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• 2004

본 논문은 광 활성도가 가장 좋은 아나타제(anatase)상의 광촉매 $TiO_2$분말을 상온에서 aerosol deposition 법을 사용하여 박막을 제조하였다. 이런 제조 방법은 aerosol 분말을 초음속으로 분사하여 기판에 증착시키는 방법으로, 저온에서 박막증착이 가능하여 thermal stress를 줄일 수 있고, 공정 단가를 낮출 수 있다는 장점이 있다. 박막 제조시 aerosol bath의 압력은 500 torr이고, chamber의 압력은 0.4 torr 였다. 이런 압력차는 $0.4 mm{\times}10 mm$의 크기의 노즐을 통해 $TiO_2$ 나노 분말을 초음속으로 가속하여 기판에 증착시켰다. 박막 제조를 위해 사용한 기판은 수질정화에 응용하기 위해 직경 50 mm인 원판 SUS mesh를 사용하였다. $TiO_2$ 분말의 고른 분포를 위해 $TiO_2$ 분말에 함유되어 있는 수분을 제거하고 이차 입자의 생성을 억제하기 위해서 알코올 bath 속에서 90분간 초음파 세척을 한 후 건조하였다. SUS mesh 위에 증착되어 있는 $TiO_2$ 박막의 입자크기를 알아보기 위해 주사 현미경(SEM)으로 분석하였으며, $1 {\mu}m$정도의 입자 크기를 관찰 할 수 있었다. X-ray diffraction (XRD) 분석 결과 aerosol deposition 후에도 분말의 anatase상은 그대로 유지되었으며, 이런 결과는 광촉매 작용을 이용한 수처리용 필터로 활용이 가능하다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.39-46
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• 2021

4 HP, 80 LPM 급 초미세기포수 발생장치를 탑재한 도로 구조물 세척차량을 이용하여 도시 내 아파트 단지 주변 차량 통행이 많은 터널 내 콘크리트 표면과 타일 벽면을 세척하였다. 초미세기포 생성은 대기 중 공기를 2 ~ 3 LPM 으로 기액혼합 자흡펌프로 가압된 공기를 임펠러 회전력을 이용하여 마이크로 크기의 미세기포(fine-bubble)를 생성한다. 생성된 기포를 다단충돌판과 회전 노즐을 통과하면서 평균 직경 크기는 164.5 nm, 6.81 × 107 particles mL-1의 초미세기포(ultrafine bubble)를 생산하였다. 생산된 초미세기포를 함유한 세척수는 압력 150 bar, 토출량 30 LPM 으로 도로 구조물 표면에 흡착된 분진을 고압세척 분사하여 제거하였다. 분석실험은 세척 전과 후로 구분하여 표면에 흡착한 분진을 ISO 8502-3의 표면 오염 측정방법을 적용하였으며, 테이프 흡착으로 분진 입자를 채취하였다. 수집된 테이프는 중량법과 소프트웨어 ImageJ를 적용하여 분진의 무게와 입자 개수에 대한 제거율을 산정하였다. 실험 결과, 타일 벽면 표면에 흡착된 분진 입자 개수는 세척 전과 후로 각각 3,063 ± 218 particles mL-1, 20 ± 5 particles mL-1, 중량은 580 ± 82 mg, 13 ± 4 mg 으로 나타났다. 콘크리트 구조물 표면에서의 입자개수는 세척 전과 후로 각각 8,105 ± 1,738 particles mL-1, 39 ± 6 particles mL-1이었으며, 중량은 1,448 ± 190 mg, 118 ± 32 mg으로 나타났다.