• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.144-144
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• 2012

스퍼터링 기술은 타겟 사용 효율 및 증착률 향상 개념에서의 소스 특성향상과, 증착 기판으로 이동하는 스퍼터링 입자량 및 이온화율 제어를 통한 코팅 박막의 특성향상 등 크게 두 축을 중심으로 발전되어 왔다. 특히 소스 특성 향상 관점에서 고진공에서의 스퍼터링 기술, 듀얼 마그네크론 스퍼터링 및 무빙 마그네트론 스퍼터링 기술 및 원통형 스퍼터링 기술이 개발되어왔으며, 코팅 박막의 특성 향상과 관련하여서는 스퍼터링 방전 내 플라즈마의 밀도의 증대 및 기판 입사 입자의 에너지 제어를 통한 박막의 치밀도 향상 연구가 많이 이루어져, UBM 또는 ICP 결합 스퍼터링 및 Arc-스퍼터링 혼합공정이 연구되어 왔다. 박막 증착에서 박막의 물성을 조절하는 주요인자는, 기판에 입사하는 입자의 에너지로, 그 조절 범위가 좁고 넓음에 따라 활용 가능한 코팅 공정의 window가 설정된다. 지난 15년간 증착박막의 물성 향상을 위하여 스퍼터링 소스의 제어 관점이 아닌 전원적 관점에서 스퍼터된 입자의 에너지 제어를 MF(kHz), Pulse 전원 사용을 통해 이루어져 왔고, 특히 High Impulse Pulse를 이용한 HiPIMS 기법이 연구개발과 시장의 이해가 잘 어울려져 많은 발전을 이루고 있다. HiPIMS 공정은 박막의 물성을 제어하는 관점을 스퍼터링에 사용되는 보조 가스인 Ar 이온에 의존하지 않고, 직접 스퍼터된 입자의 이온화를 증대시키고, 이 이온화된 입자를 활용하여 증착 박막의 치밀성 및 반응성을 증대시켜, 박막특성을 제어하는 기술이다. HiPIMS의 경우, 초기 개발 당시에는 고에너지, 고이온화의 금속 이온을 대량 생성할 수 있다는 이론적 배경에서 연구되었다. 그러나 연구 개발이 진행되면서, 박막의 물성과 증착률 등 상반된 특성이 나타나면서 이에 대한 전원장치의 개량이나 스퍼터링 소스의 개선 등 다양한 개발 연구들이 요구되고 있다. 재료연구소에서는 스퍼터링 기술에서 가장 문제가 되고 있는 타겟 사용효율화 관점 및 스퍼트된 입자의 이온화률 증대에 대한 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있는 방안으로 고밀도 플라즈마를 이용한 스퍼터링 기술을 개발하고 있다. 본 발표에서는 이러한 HiPIMS의 연구 개발 동향과 고밀도 플라즈마를 이용한 스퍼터링 기술에 대한 연구 동향을 발표하고자 한다.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.23-29
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• 2021

탄소섬유는 단위 중량 당 높은 강도 및 모듈러스를 갖기 때문에 고성능 복합 재료 제조 시 탄소보강재로 많이 사용된다. 그러나 탄소 섬유를 제조하는 공정에서 많은 시간과 높은 에너지를 소모하여 제조비용이 크게 증가하기 때문에 상용화에 어려움을 겪고 있다. 따라서 생산 비용 절감을 위하여 제조 공정에 사용되는 에너지를 대체할 수 있는 고속의 저 에너지원을 적극적으로 찾아 연구할 필요가 높아졌다. 폴리아크릴로니트릴(PAN) 전구체(Precursor)로 상용화 된 탄소 섬유는 180~300℃의 대기 분위기에서 안정화 과정이 이루어지고, 1600℃ 이하의 불활성 가스 분위기에서 탄화하여 탄소 섬유를 생산할 수 있다. 이 두 공정은 많은 시간과 높은 에너지를 사용하지만, 고성능 탄소 섬유를 생산하는 데 필수적이며 중요하다. 따라서 최근에는 공정 시간을 단축하고 에너지 소비를 줄일 수 있는 플라즈마, 전자 빔 및 마이크로파와 같은 다양한 다른 에너지원을 보조적으로 사용 함으로써 저 에너지·고속 안정화 공정 기술이 시도되고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 공정과 열처리를 연속적으로 수행하여 PAN 전구체 안정화 공정을 연구하였으며, 모폴로지, 구조적 변화, 열적 및 물리적 특성 변화를 연구하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권4호
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• pp.157-170
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• 2023

최근 우리나라에서도 2030 국가 온실가스 감축목표를 달성하기 위한 이산화탄소 지중저장 기술이 큰 주목을 받고 있으나, 국내 대규모 CCS 사업이 지연되면서 우리나라의 이산화탄소를 해외 저장소에 저장하는 국외감축 사업이 주목을 받고 있다. 따라서 본 논문에서는 호주 깁스랜드 분지에서 추진 중인 CarbonNet 프로젝트의 개발 현황을 조사하여 단기적으로는 국내감축을 위한 대규모 저장소 탐사, 장기적으로는 국외감축 부지 정보 축적을 위한 보조자료로 활용하고자 한다. 먼저 호주의 퇴적분지와 호주에서 추진 중인 CCS 사업을 간략히 소개하고, 대규모 CCS 사업이 추진 중인 깁스랜드 분지의 지질학적 형성과정을 분석한다. 이후 CarbonNet 프로젝트의 부지 선정 과정을 정리하고, 선정된 펠리컨 부지의 CCS 적합성을 논의하고자 한다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제45권6호
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• pp.1223-1235
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• 1998

연구배경 : 급성호흡곤란증후군(ARDS) 환자의 폐 산소화를 개선시키기 위한 보조적 치료법인 복와위 자세에서의 인공환기는 대상 환자의 약 61%에서, 흡입 산화질소 투여는 60-80%에서 효과가 있는 것으로 보고되어 있다. 산소화 호전의 주된 기전은 복와위시는 이환이 심한 등쪽 폐의 환기 호전에 의한 단락 감소이며, 산화질소 투여 시는 이환부위로부터 정상 폐포로의 폐 혈류의 재분포에 의한 단락 감소안 것으로 알려져 있다. 그러므로 복와위와 산화질소의 병용 치료 시 산소화 개선에 상승 효과를 기대할 수 있으나 이에 관한 임상 연구는 없었다. 이에 저자들은 ARDS환자에서 두 치료의 병합이 가스 교환 및 혈류 역학에 미치는 영향을 관찰하였다. 방 법 : ARDS 환자 12명(연령 $56{\pm}12$ 세, 남 : 여=9 : 3)을 대상으로 앙와위에서 호흡 및 혈류역학적 지표를 측정한 후 복와위로 전환하였다. 복와위 30분과 2시간에 동일 지표들을 측정한 뒤 산화질소를 투여하고 (5-10 ppm), 이후 30분, 2 시간 및 산화질소 투여 중단 후 10분에 각각 동일 지표들을 재 측정하였다. 결 과 : 가스 교환 지표 : 복와위에서 산화질소 병용 치료시, 앙와위 및 복와위에서보다 $PaO_2/FiO_2$가 증가되었고(각각 p< 0.01) 폐동맥혈 산소분압차($AaDO_2$)는 감소하였다(각각 p<0.005). 호흡 역학적 지표 : 폐 탄성, 호흡기계 탄성, 기도 저항 및 흡기말 기도압은 치료 방법에 따른 차이가 없었다. 혈류 역학적 지표 : 복와위에서 산화질소 병용 치료시, 앙와위 및 복와위에서보다 심 박출량 및 조직산소전달량($DO_2$)이 증가되었으며(각 P< 0.05), 폐혈관 저항, 평균 폐동맥압 및 폐동맥쐐기압은 감소되었다(각 P< 0.05). 결 론 : 급성호흡곤란증후군 환자에서 복와위 및 산화질소 홉업의 병용 치료는 복와위 단독 치료에 비해 폐산소화 호전에 상승 작용이 있으며, 조직으로의 산소 전달량도 증가시키므로 급성호흡곤란증후군 환자의 보조적인 치료법으로써 유용할 것으로 사료되었다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제61권1호
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• pp.26-33
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• 2006

연구배경: 다양한 원인에 의한 호흡부전증에서 중환자실뿐만 아니라, 응급실, 일반병실에서 호흡보조와 이탈방법으로 NPPV를 사용한 환자에 대해서 임상상을 조사하고, 유용성 및 예후를 조사하고자 하였다. 방 법: 2003년 6월부터 2005년 5월까지 부산대학교병원에서 NPPV로 치료한 34명(남자 16명, 여자 18명,평균연령 58세)을 대상으로 하였다. 모든 환자의 원인질환, 치료기간, 적응 유무, 합병증 및 치료에 대한 성공 여부, NPPV 적용 전과 적용 후 2시간과 24시간 후에 생체징후, 동맥혈 가스검사를 조사하였다. 결 과: 성공 군은 24명(71%), 실패 군은 10명(29%)이었다. 성공 군은 실패 군에 비해 평균 연령, 성별, 치료기간, 생체 징후, $PaO_2$, $PaCO_2$, $SaO_2$는 큰 차이가 없었으나, 적용 전의 pH는 유의하게 높았다. 만성폐쇄성 폐질환환자의 성공률이 비만성폐쇄성 폐질환환자보다 높았으며(86% vs 53%), 2시간후 동맥혈 가스검사도 유의하게 향상하였다. 비만성폐쇄성 폐질환환자에서도 기계환기 이탈 후 NPPV를 적용하였을 때 2시간후 동맥혈검사가 유의하게 향상되었다. 합병증은 총 5건으로 안면 피부 발적 3건, 복부팽만 1건, 구강 건조가 1건이 있었으나 이로 인한 중단 예는 없었다. 결 론: 다양한 원인에 의한 호흡부전증 환자에서 호흡보조와 이탈방법으로 NPPV의 적용은 유용한 방법으로 생각되며, 적용 전의 pH와 적용 2시간 후 분당 호흡수, 동맥혈 이산화탄소 분압,동맥혈 산소 분압, 산소포화도의 향상이 성공 여부에 중요한 인자로 생각된다. NPPV 적용의 성공률을 높이기 위해 적절한 기준 및 기계를 다루는 기술과 경험, 성공 인자에 대한 평가가 필요하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권2호
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• pp.197-206
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• 2023

최근 국제해사기구(IMO)를 비롯한 국제사회에서 선박의 대기오염 배출 규제를 강화하고 있으며, 배기가스 배출을 줄이기 위한 친환경 선박 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그중에서도 풍력 보조 선박추진 시스템 중 하나인 로터 세일(Rotor Sail, RS)이 다시금 주목받고 있다. RS는 선박 데크에 설치되는 원통형 실린더 장치로 마그누스 효과를 사용하여 유체 동역학적 양력을 생성하는 장치이다. 이는 차세대 친환경 보조 추진 기술 중 하나이며, RS 적용 선박을 개발한 Enercon 사(社)에서는 약 30% 이상의 연료 절감이 가능하다고 발표했다. 본 연구에서는 다중 RS를 선박에 설치할 경우 RS 간격 및 배열 형태와 같은 최적의 설치 조건을 선정하고자 하였으며, RS 배열에 따른 유동특성을 확인하기 위하여 AR(Aspect Ratio) = 5.1, SR(Spin Ratio) = 1.0 및 로터세일 지름과 엔드 플레이트 지름 비(D_e/D)= 2.0 로 고정하고 자유 유속 U = 5 m/s로 풍향은 +y 축 단방향에 대한 조건만 고려하였다. 배열 조건은 횡방향 거리는 +x 축 방향으로 3D ~ 15D까지 3D 간격으로 총 5가지 조건을, 종방향 거리는 +y 축 방향으로 5D ~ 25D까지 5D 간격으로 총 5가지 조건을 설정하였으며, 사각 형태(□)와 마름모 형태(◇) 배열에 따른 양력계수(C_L), 항력계수(C_D)와 공기역학적 효율(C_L/C_D)을 비교하였다. 결과적으로 종방향 간격에 따른 RS의 영향은 크게 차이가 없었으나, 횡방향 간격에 따른 RS 유동특성의 경우 두 RS가 바람 방향에 거의 일치할 때 RS의 상호작용 효과가 가장 크게 나타났다. 배열에 따른 RS 유동특성의 경우, 전방(0°) 방향에서 바람이 불 때 마름모 형태(◇) 배열이 RS 간의 후류 영향을 가장 덜 받는 것으로 나타났다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제46권6호
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• pp.803-810
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• 1999

연구배경 : 호흡부전 환자에서 인공호흡은 조직의 산소화를 유지하고 환자의 호흡일을 경감시키기 위해 적용하며, 환자의 호흡일은 환자의 환기요구량과 인공호흡기의 정해진 양식에 따라 달라질 수 있다. 감속형유량의 압력-조절환기(PCV)는 일정형유량의 용적-조절환기(VCV)에 비해 호흡주기의 초기에 높은 유량의 가스를 환자에게 주입하여 환자의 호흡주기에 잘 적용하므로 두 보조환기양식에 환자의 호흡일이 차이가 있을 것으로 추측할 수 있다. 이에 연구자들은 두 가지의 보조환기양식에서 환자의 호흡일(WOBp)의 차이를 알아보기 위해 다음과 같은 연구를 시행하였다. 방 법 : 호흡부전으로 인공호흡기를 유지하고 있는 10명의 환자(평균연령 $61.7{\pm}7.5$세, 남 : 여=8 : 2)를 대상으로 하였다. 환자에게 먼저 일정형유량의 VCV를 고 일회호흡량($V_{T,\;HIGH}$)(10-12 ml/kg) 또는 저 일회호흡량 ($V_{T,\;LOW}$)(6-8 ml/kg)으로 적용하고 다음에 동일한 일회호흡량($V_T$)이 유지되는 각각의 압력 정도로 PCV를 적용하였으며 인공호흡기의 다른 설정은 일정하게 유지하였다. WOBp는 인공호흡기의 양식을 변화시키고 약 15분 후 환자가 안정된 상태가 되면 인공호흡기 양식을 바꾸기전 1분간 측정하여 그 값의 평균을 구하였다. WOBp 외에 $V_T$, 분당환기량($V_E$), 분당호흡수, 최고기도압(Ppeak), 최고흡기유속(PIFR), pressure-time product(PTP) 등을 측정하여 비교하였다. 결 과 : $V_T$, $V_E$, 분당호흡수는 각각의 $V_T$에 따라 PCV와 VCV 사이에 유의한 차이가 없었으며, Ppeak는 $V_{T,\;HIGH}$에서 VCV에 비해 PCV에서 유의하게 낮았다(p<0.05). PIFR은 각각의 $V_T$에서 VCV에 비해 PCV기에서 유의하게 높았다(p<0.05). $V_{T,\;LOW}$에서 WOBp는 VCV, PCV에서 각각 $1.06{\pm}0.39\;J/min$, $0.80{\pm}0.37\;J/min$이었고, PTP는 각각 $256.4{\pm}107.5\;cmH_2O.S$, $164.5{\pm}74.4\;cmH_2O.S$으로 VCV에 비해 PCV에서 의미있게 낮았다(p<0.05). $V_{T,\;HIGH}$에서 WOBp는 VCV, PCV 에서 각각 $0.40{\pm}0.14\;J/min$, $0.33{\pm}0.14\;J/min$이었고, PTP는 각각 $83.4{\pm}35.1\;cmH_2O.S$, $65.7{\pm}26.3\;cmH_2O.S$으로 VCV에 비해 PCV에서 의미있게 낮았다(p<0.05). 결 론 : 본 연구에서는 보조환기 양식으로서 PCV는 일정형유량의 VCV에 비해 WOBp을 감소시킬 수 있었으나, 환자에 따라 차이가 있어 향후 WOBp를 최적화할 수 있는 방법들에 대한 연구가 더 필요하리라 생각된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권3호
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• pp.279-284
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• 1998

체온을 섭씨 20도 이하로 인위적으로 감소시켜 혈액 순환을 일시적으로 중단시키는 초저체온 순환정지법은 심장수술의 한 보조방법으로 유용하게 이용되고 있다. 이러한 초저체온 상태는 정상적인 생리 상황이 아니기 때문에 이때 두가지 저체온 혈액가스 조절법인 STAT와 pH-STAT 조절법 중 어느 쪽을 택하는 것이 좋으냐에는 이론이 많다. 본실험은 막형 산화기를 사용한 심폐바이패스 생체 실험회로에서 두 저체온 혈액가스 조절법의 기술적인 측면을 비교하는데 목적이 있다. 실험동물로는 모두 14마리의 어린 돼지를 사용하였는데 두 실험군에 7마리씩 배정하였다. 정중흉골절개술후 동정맥 캐뉼라를 삽관하고 심폐바이패스를 시행하였다. 2500 ml/min의 관류 속도하에서 비인두 체온으로 2$0^{\circ}C$까지 관류냉각을 시행하고 40분 동안 초저체온 순환정지를 시행하였다. 냉각기간 동안 실험군에 따라 STAT 또는 pH-STAT군의 22.83$\pm$2.14분 보다 유의하게 짧았으나, 재가온시간에서는 STAT군(40.0$\pm$5.07분)과 pH-STAT군(46.5$\pm$6.32) 사이에 유의한 차이는 없었다. PH-STAT에서는 3.0-5.5 % 사이의 이산화탄소가 주입되었고 STAT에서는 이산화탄소의 추가 투여가 없었다. 산소 투여는 체온 감소와 함께 점진적으로 감소시켰다. 두 실험군 모두에서 PH, 이산화탄소분압 및 산소분압이 만족스럽게 조절되었다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제43권2호
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• pp.190-200
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• 1996

연구배경 : 장기간 진행된 심한 만성 기도 폐쇄질환 환자에서 합병된 급성 호흡부전의 치료로 기관삽관과 기계호흡이 필요한 경우가 있다. 그러나 기계호흡을 거부하거나 기계호흡의 이탈이 불가능할 것으로 예측되는 환자에서 기관삽관과 기계호흡을 대신할 수 있는 환기법이 필요할 것으로 생각된다. 최근 수면 무호흡질환 환자의 치료로 개발되었던 지속적 기도 양압 치료가 급성 혹은 만성 호흡부전의 치료로 시도되고 있다. 본 연구에서는 급성 호흡부전이 합병된 만성 기도 폐쇄환자에서 비강 마스크를 통한 BiPAP 치료를 실시하여 그 효과를 평가하였다. 방법 : 영남대학교 의과대학 부속병원 내과에 내원한 만성 기도 폐쇄환자 22명을 대상으로 하여, BiPAP 치료군으로 10명의 만성 폐쇄성 폐질 환자와 1명의 기관지 천식환자에게는 대증적 치료 및 BiPAP 치료를 동시에 실시하였고, 대조군으로 11명의 만성 폐쇄성 폐질환자에게는 대증적 치료만 시행하였다. 대증적 치료는 산소 요법, 아미노필린, 부신피질 호르몬 흡입, 베타 agonist 등의 약물을 투여하였고 BiPAP 치료시 mode는 spontaneous timed, 호흡 빈도는 분당 12회에서 20회, IPAP는 $6cmH_2O$에서 $8cmH_2O$, EPAP는 $3cmH_2O$에서 $4cmH_2O$로 설정하였고 사용 기간은 3일간이었다. 치료 효과는 호흡 빈도, modified Borg scale 및 동맥혈 가스소견으로 비교하였다. 결과 : BiPAP 치료군과 대조군 사이에 나이, 치료 시작전 호흡 빈도 동맥혈 가스소견, modified Borg scale 그리고 안정 상태에서 시행한 환기 기능검사 소견은 양군 사이에 차이가 없었다. 호흡빈도와 modified Borg scale은 BiPAP 치료군과 대조군에서 시간의 경과에 따라 모두 유의하게 호전되었으나 두군간의 차이는 없었다. 동맥혈 산소 BiPAP 치료군과 대조군에서 다 같이 치료전에 비해 치료 1일 및 3일후에는 시간에 경과에 따라 호전되었으나 BiPAP 치료군에서는 치료 1일후와 치료 3일후의 소견에도 뚜렷한 호전이 있었던 반면에 대조군에서는 의미있는 차이가 없었다. BiPAP치료군에서는 동맥혈 이산화탄소분압은 치료전과 비교하여 치료 1일후 및 3일후에는 각각 유의하게 감소되었으나 대조군에서는 유의한 감소가 없었다. pH는 BiPAP 치료군에서 치료전과 비교하여 3일후에 의의있게 증가하였으나 대조군에서는 뚜렷한 차이가 없었다. 대조군과 BiPAP치료군의 치료 전후의 평균 동맥혈가스 차이로 두 군간의 비교에서도 동맥혈 산소분압은 치료 3일째, 동맥혈 이산화탄소 분압은 치료 1일째와 3일째, pH는 치료 3일째에 각각 의미있는 (p<0.05) 차이를 보였다. 결론 : 이상의 결과로 중증 만성 폐쇄성 폐질환 환자에서 급성 호흡부전이 발생시 BiPAP 치료는 호흡곤란과 동맥혈 호흡성 가스 소견을 향상시킬 수 있는 보조적인 환기법이 될 수 있겠으며 기관 삽관에 의한 인공호흡을 대신할 수도 있을 것으로 생각된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제61권3호
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• pp.265-272
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• 2006

연구 배경: 척추후측만증, 흉곽성형술, 섬유흉 등과 같은 흉곽변형에 따른 질환들은 비슷한 환기장애의 형태로서 결과적으로 만성호흡부전에 이를 수 있으며, 경과 중 흔히 적인 급성호흡부전이 합병하게 되고 사망의 위험에 놓이게 된다. 저자들은 이러한 환자들에서 급성호흡부전의 빈도와 결과, 생리적 상태, 그리고 장기적 예후 등의 특성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 경북대학교병원에서 급성호흡부전으로 첫 환기보조를 받게 된 29명의 흉벽질환자를 대상으로 초기 사망률, 이후의 급성호흡부전의 재발빈도, 동맥혈가스검사 및 폐기능검사, 재택 산소 치료의 효과, 그리고 장기 생존율을 조사하였다. 결 과: 1) 첫 급성호흡부전시의 사망률은 24.1%였으며, 생존자 중 72.7%에서 급성호흡부전이 1회 이상 재발하였고 전체적인 급성호흡부전에 대한 이탈 성공률은 73.2%였다. 2) 첫 급성호흡부전으로부터 회복된 22명은 평균 FVC 및 TLC가 각각 추정 정상치의 37.2, 62.4%인 제한성 환기장애와 평균 $PaCO_{2}$가 57mmHg인 만성적 과탄산혈증 호흡부전소견을 보였으며, $PaCO_{2}$와 VC 및 FVC 사이에 유의한 연관성을 보였다. 3) 보존적 약물치료만 받은 군과 상대적으로 유의한 저산소혈증에 의해 보존적 치료와 재택 산소치료를 함께 받은 군의 비교 시에, 재 급성호흡부전 환자수와 생존율에서 두 군 간에 유의한 차이가 없었다. 4) 첫 급성호흡부전으로부터 생존한 22명의 경과에서 재택 NIV를 받은 2명을 제외한 20명의 1년, 3년, 5년 생존율은 각각 75%, 66%, 57%였으며, 사망자의 88%가 심폐부전으로 사망하였다. 결 론: 흉벽질환자의 급성호흡부전에 대해 적극적으로 환기보조치료가 시도될 만하나, 이들 만성적 호흡부전자에서 재택 산소 치료만으로는 그 효과가 미약하여 삶의 질 및 생존율의 향상을 위해서는 재택 NIV가 필요할 것으로 생각된다.