• 한국표면공학회지
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• 제50권1호
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• pp.46-54
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• 2017

Marcel Pourbaix에 의해 만들어진 Eh-pH 도표는 화학적으로 안정한 상을 pH와 전위 (Potential or Eh)의 관점으로 도시한 것으로서 수용액 내에서 일어나는 화학반응을 부식-방식의 관점에서 이해하데 유용하게 사용되어 왔다. pH (potential of hydrogen)는 수소이온의 농도의 함수이며, Eh는 표준수소전극 (SHE, standard hydrogen electrode) 에 대한 전위를 나타낸다. 수용액에서의 도금 반응은 부식반응의 역반응이라 할 수 있으므로 도금반응도 이 도표를 이용하면 반응에 대한 열역학적 예측이 가능하다. 국내외 전기화학 및 표면공학 관련 교재들을 보면 Eh-pH 도표로 대표되는 열역학이나 분극곡선으로 대표되는 속도론에 대한 설명은 주로 부식의 관점에서 설명이 되어있어 도금을 공부하는 학생들에게는 직접적인 이해가 쉽지 않은 것이 사실이다. 저자는 출연연구소에 근무하면서 새로 들어오는 학연생(대학원생)들의 Eh-pH 도표에 대한 이해도를 알아보면 이 도표를 이해하고 이용할 줄 아는 학생이 거의 없다는 점을 안타깝게 여겨왔다. 최근에는 단순한 금속 도금이 아니라 나노 분말 합성, 반도체 물질 합성 등 여러 가지 공정기술과 응용기술이 수용액에서의 산화-환원 반응을 이용하고 있기 때문에 Eh-pH 도표의 중요성은 더해가고 있음을 느끼고 있었다. 그러던 중, 일본의 표면 처리 학술지인 표면기술(表面技術) (2013년, 64권 2호)에 'Eh-pH 도표의 표면기술에의 응용'이라는 제하의 소특집이 발간되었다. 이 소특집은 6편의 논문으로 되어 있었다. 저자는 이 소특집을 읽는 순간 이 논문들을 번역하여 표면공학회지에 소개를 하면 도금이나 전기화학을 공부하는 학생들에게 큰 도움이 될 것이라는 생각을 하였다. 본 기술해설 논문은 저자가 이 소특집에 게재된 논문을 번역하고 일부 내용은 저자의 의견으로 가감하여 표면공학회 학생 회원 및 기업의 연구원들에게 소개하기 위하여 저역을 한 것이다. 이 논문은 매 호 한편씩 소개할 예정이며, 원문을 읽고 싶다면 표면기술(表面技術)을 참조하길 바란다.

• 센서학회지
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• 제7권2호
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• pp.103-110
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• 1998

강유전체 박막과 마이크로 가공기술을 이용하여 초전형 적외선 센서를 제작하였다. 초전형 적외선 센서는 $Pb_{l-x}La_{x}Ti_{1-x/4}O_{3}$ (x=0.05) (PLT) 강유전체 박막 커패시터를 RF 마그네트론 스퍼터링 방식으로 백감 전극이 증착된 MgO 기판상에 결정 성장시킨 구조를 갖고 있다. 스퍼터링된 PLT 박막은 높은 c-축 결정 구조를 가지므로 센서로 사용하기 위한 분극 처리 과정이 필요 없다. 이는 적외선 이미지 센서를 구현함에 있어서 수율 향상에 필수적인 요소이다. 또한 마이크로 가공 기술을 사용하여 센서의 열용량을 극소화함으로서 센서의 효율을 최대화하였다. 제작된 센서의 상부에 폴리이미드를 코팅하고 MgO 기판을 선택적으로 식각하여 코팅된 폴리이미드와 MgO가 강유전체 박막 커패시터를 지지하고 있는 구조를 구현하였다. 이렇게 제작된 센서의 감도는 상온에서 $8.5{\times}10^{8}cm{\cdot}\sqrt{Hz}/W$로 측정되었으며 이는 마이크로 가공 기술을 사용하지 않은 경우보다 약 100 배의 감도 향상을 가져왔다. 2차원 배열 구조를 갖는 센서를 가지고 인체의 유 무 뿐만 아니라 위치까지 감별할 수 있는 센싱 시스템을 구현하였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권12호
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• pp.1152-1157
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• 1998

금속 타겟들을 이용한 반응성 스퍼터링법으로 $460~540^{\circ}C$범위에서 $Pt/Ti/SiO_2$/Si 기판위에 PZT 박막을 증착하였다. Perovskite상의 핵형성을 위해 Pb 휘발이 적은 저온($480^{\circ}C$)에서 짧은 시간 동안 PZT 박막을 증착한 후 Pb가 PBT 박막내에 과잉으로 함유되는 것을 억제하기 위하여 증착 온도를 증가시켜 박막을 증착하는 2단계 증착법을 사용한 결과 54$0^{\circ}C$의 고온에서도 perovskite 단일상과 화학양론비에 가까운 조성을 얻을 수 있었다. 2단계 증착법으로 제조된 PZT 박막은 우수한 전기적 특성을 나타내었으며 후속 RTA 처리로 더욱 특성을 향상시킬 수 있었는데 $17\mu$C/$\textrm{cm}^2$의 잔류분극, 45kv/cm의 coercive field, 그러고 -500kv/cm의 높은 전기장에서도 $10^{-4}$ A/$\textrm{cm}^2$의 양호한 누설전류 특성을 나타내었다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권5호
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• pp.242-250
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• 2013

본 논문에서는 심장의 심근세포의 탈분극과 재분극을 반영하는 불응기(Refractory Period)를 이용한 R-파 검출 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 R-파의 특징과 가변 불응기를 이용하여 R-정점을 검출한다. 먼저 상대적으로 높은 전위 점을 R-정점 후보로 추출하고, 그 후보 점에 대해 첨도와 전위를 고려한 불응기를 구한다. 다음으로 불응기내에서 R-파의 형태학적 특징을 이용하여 R-정점을 검출한다. 제안 알고리즘은 적은 연산을 가지므로 실시간 처리가 가능하다. 제안한 알고리즘을 MIT-BIH 부정맥 데이터베이스의 모든 레코드에 적용한 결과 99.7% 이상의 매우 우수한 검출율을 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.28-38
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• 2014

The organic-inorganic composite membrane in polymer exchange membrane fuel cells (PEMFCs) have several fascinating technological advantages such as a proton conductivity, thermal stability and mechanical properties. As the inorganic filler, silicon carbide (SiC) fiber have been used in various fields due to its unique properties such as thermal stability, conductivity, and tensile strength. In this study, composite membrane was successfully fabricated by modified-silicon carbide fiber. Modified process, as a novel process in SiC, takes reaction by phosphoric acid after oxidation process (generated homogeniusly $SiO_2$ layer on SiC fiber). The mechanical property which was conducted by tensile test of the 5wt% modified-$SiO_2@SiCf$ composite membrane was better than that of Aquivion casting membrane as well as ion cxchange capacity(IEC) and proton conductivity. In addition, the single cell performance was observed that the 5wt% modified-$SiO_2@SiCf$ composite membrane was approximately $0.2A/cm^2$ higher than that of a Aquivion casting electrolyte membrane and electrochemical impedance was improved with the charge transfer resistance and membrane resistance.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권4호
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• pp.285-292
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• 2007

한반도 중부에서 얻은 자기지전류(MT) 탐사 자료의 dead band 주파수에서는 극심한 인공잡음의 영향이 나타난다. 이 연구에서는 송신원 위치 추정 기법을 MT 탐사 자료에 적용하여 인공잡음의 송신원 위치를 추정하였다. 일반적인 빔형성 기법은 전자기장 송신원 위치 추정에 적합하지 않으므로 정합장 처리 기법과 유전자 알고리즘을 이용하여 전자기장 송신원의 위치와 분극 방향을 계산하였다. 강한 잡음 신호에 대한 송신원 위치 추정 해는 매우 좁은 지역에 밀집되어 나타나지만 자연적인 MT 신호의 송신원 위치 추정해는 무작위적인 분포를 보여준다. 강한 잡음의 송신원은 경기도 서부 지역에 위치한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제22권6호
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• pp.511-518
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• 2001

치과용 고-Pd계 합금인 76.5wt.%Pd-11 6%Cu-7.2%Ga계 및 77.3%Pd-6.0%Ga계 합금의 주조. 탈개스 및 세라믹소성처리 후 부식저항성을 0.9%NaCl 및 Fusayama 전해액에서 동전위분극법을 이용하여 평가하였다. 미세조직의 변화에 따라 약간의 부식속도 차이를 나타내었으나 이는 미미하여 치과재료로서의 부식저항성은 문제가 없는 것으로 판단되었다 합금조성에 따른 부식저항성은 77.3%Pd-6.0%Ga계 합금이 76.5%Pd-11.6%Cu-7.2%Ga계 합금보다 우수한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 76.5%Pd-11.6%Cu-7.2%Ga계 합금은 급냉조건과 Cu의 첨가로 공정반응을 촉진시켜 미세조직에 편석 및 석출물들이 존재했기 때문이었으며 77.3%Pd-6.0%Ga계 합금은 기지조직이 고용체로 구성되어 부식저항성 이 우수하였다.

• 공업화학
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• 제18권3호
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• pp.291-295
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• 2007

전기화학적으로 용량이 큰 활물질을 얻기 위한 수단으로 니들 코크스를 $NaClO_3$과 70 wt%의 $HNO_3$으로 구성된 수용액을 이용하여 산화처리를 하였다. $NaClO_3$/니들 코크스의 질량비가 7.5배인 수용액에서 산화 처리한 결과, 니들 코크스는 산화흑연 구조로 상변이가 일어나고, 또한 산소의 함유량의 증가와 함께 층간거리는 $6.9{\AA}$으로 확대되었다. 한편, 산화 니들 코크스의 전기이중층 커패시터용 분극 전극으로서의 전기화학적 특성은 acetonitrile의 용매에 각각 1.2 M의 TEABF4 (tetraethylammonium tetrafluoroborate)와 $TEABF_4$ (triethylmethylammonium tetrafluoroborate)의 전해질이 함유된 유기용액을 각각 사용하여 조사하였다. 1.2 M $TEABF_4$/acetonitrile의 전해액을 사용한 커패시터 셀은 1.2 M $TEABF_4$/acetonitrile의 전해액을 사용한 커패시터 셀에 비해 전극저항은 $0.05{\Omega}$로 낮았고, 2 전극 기준으로 0~2.5 V에서 측정한 용량 및 부피 당 용량은 32.0 F/g와 25.5 F/mL으로 높은 수치를 나타내었다. 이러한 전기화학적 거동을 천연흑연 구조에서의 층간 거리와 전해질의 양이온 크기와의 상관관계로 논의하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권7호
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• pp.1-8
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• 2019

본 연구는 시멘트 모르타르 속에 매입된 철근이 3wt.% NaCl 전해질 수용액에 8시간 침지 및 대기 중에서 16시간 건조가 반복되는 환경에 있을 때 교류 임피던스법을 이용하여, 10kHz에서 용액저항, 10mHz에서 전하이동저항을 측정하여, 그 값의 차이로부터 분극저항을 계산하여 부식속도를 측정하였다. 부식속도를 제어하기 위해 포화 Ca(OH)₂ 용액에서 일정시간 전착하여, 그 효과를 관찰하였다. 철근의 부식속도는 용존산소의 확산속도 증가에 의해, 침지보다는 건조 환경에서 가속되었으며, 이것은 모르타르 두께가 얇을수록 명확히 측정되었다. 침지 및 건조 반복횟수가 증가함에 따로, 철근의 부식속도는 부동태에서 Low-middle 상태로 가속되었으며, 그 기준은 다수의 연구자들이 사용한 기준을 사용하였다. 이 기준에 의해 철근의 부식속도가 Low-middle 상태가 되면, 포화 Ca(OH)₂ 용액에서 -10 uA/㎠ 전류밀도를 사용하여 철근에 전착을 진행하고, 5일간 건조시킨 후, 3wt.% NaCl 용액에서 침지-건조 반복실험을 다시 진행하면서, 부식속도를 측정하였다. 측정결과, 모르타르의 두께가 얇은 경우, 부식속도의 감소를 명확히 관찰하였다. 또한, 전착에 의한 철근의 부식속도 감소는 침지상태에서 보다 철근이 건조과정에 놓일 때, 더욱 크게 측정되었다. 전착처리에 따라 칼슘은 철근표면과 모르타르 계면에 존재하는 Porous rust layer의 void를 메우는 것으로 보인다. 시험체가 건조과정에 놓일 때, 철근표면에 형성된 다공질의 녹층속에 농축된 Ca²⁺가 침지과정보다 쉽게 CO₃^2-와 결합되어, CaCO₃가 형성됨으로서 철근의 부식속도를 더욱 감소시킨 것으로 생각된다.

• 멤브레인
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• 제25권2호
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• pp.132-143
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• 2015

인구의 급속한 증가, 한정된 식수 자원의 오염 등으로 인하여 인류에게 필수적인 물이 점점 부족해지고 있다. 깨끗한 물을 얻기 위해 분리막 공정을 이용한 수처리 방식이 널리 사용되고 있으며, 분리막 공정 중 하나인 정삼투 공정은 고압펌프 없이 구동이 가능하다. 정삼투 공정이 높은 수투과도를 가지기 위해서는 내부 농도 분극 현상 및 Reverse salt flux를 적게 일으키는 유도 용질 개발이 필요하며, 희석된 유도 용액에 포함된 유도 용질의 경제적인 회수 방법 개발 또한 필요하다. 현재까지는 $60^{\circ}C$ 가량에서 회수가 가능한 $NaHCO_3$와 같은 무기 유도 용질, 음료수 생산이 가능한 sucrose와 같은 유기 유도 용질, 자기장을 이용해 회수가 가능한 magnetic nanoparticle과 같은 유도 용질들이 개발되어 보고되었다. 또한, 이러한 정삼투 원리를 이용하여 해수 담수, 폐수처리, 단백질 정제, 압력 지연 삼투 이용한 에너지 생산, 관개를 위한 농축된 비료 희석, 바이오 연료를 위해 폐수로부터 조류를 키우는 공정과 같은 분야에 적용될 수 있다. 본 논문에서는 정삼투 공정에 영향을 주는 유도용액의 특성과 이상적인 조건, 여러 가지 유도 용질 및 유도용질의 회수 방법, 정삼투 공정의 적용 분야를 여러 논문 내용들을 바탕으로 정리하였다.