• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2009.06a
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• pp.296-296
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• 2009

산화물 사용후핵연료를 대상으로 하는 파이로 공정은 고온 용융염 매질에서 산화물을 금속으로 전환시키는 전해환원 공정으로부터 시작된다. 이후, 전해정련 공정이 도입되어 전해환원 공정에서 금속으로 환원된 생성물을 처리하게 된다. 전기화학적 공정인 이 두 공정에는 전류전달 매질인 전해질로 용융염이 사용된다. 그러나 전해환원 공정은 LiCl 염을 기반으로 하는 반면 전해정련은 LiCl-KCl 공융염 조건에서 운전하여 두 공정의 연계성 향상 및 공정 안정성 확보를 위해서는 전해환원 공정에서 생성되는 금속전환체에 존재하는 잔류염을 제거하는 공정의 도입이 두 공정사이에 고려되고 있다. 전해환원 공정에서 산화물이 금속으로 환원되는 동안 고체입자의 외형이 유지되며 따라서 제거된 산소에 의해 금속전환체에는 공극이 발생하게 된다. 또한, 전해환원에 도입되는 산화물의 물리적 형태가 분말 또는 펠렛 등 다양한 형태로 도입 가능하여 단위 입자들 사이에 많은 공극이 발생하게 된다. 이렇게 기존재하거나 또는 공정 운전에 의해 새롭게 생성된 공극에는 전해환원 매질인 LiCl 염이 침투하여 금속전환체는 염에 의해 젖게 되며 공정 종료시 고화되어 금속전환체에 포함된다. LiCl을 제거하기 위해서는 가열에 의한 증류가 연구되고 있다. 그러나 LiCl의 낮은 증기압에 의해 비교적 낮은 온도에서 증발시키기 위해서는 감압조건이 필수적으로 고려되어야 한다. 한국원자력연구원에서는 다공성 모의 금속전환체를 사용하여 LiCl에 의한 Wetting 후 적절한 증발 조건 결정을 목적으로 온도 및 압력 조건 설정을 위한 기초실험에 결과를 수행하였다. 본 연구의 기초 실험 결과 $700^{\circ}C$온도 조건과 감압조건이 잔류염 제거를 위한 공정조건임을 밝혔다. 또한 모의 금속전환체를 담고 있는 미세 다공성 Basket은 고온조건에서 공극의 변형에 의해 증발에 대한 저항으로 작용하여 증발 효율을 저하시키는 것으로 나타났다. 따라서 잔류염 제거를 위해서는 전해환원 Basket이 비교적 큰 공극을 지녀야 할 것으로 판단된다.

• Journal of the KSME
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• v.57 no.1
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• pp.46-51
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• 2017

이 글에서는 레이저를 이용한 금속산화물 나노물질 가공에 의하여 고전도도의 전극을 패터닝하는 공정에 대해 소개하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.3
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• pp.317-324
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• 2010

Metal-supported solid oxide fuel cells (SOFCs) have been developed to commercialize SOFCs. This new type of SOFC has high mechanical strength, but its mass transfer rate may be low due to the presence of a contact layer. In this study, the mass transfer characteristics of an anode-supported SOFC and a metal-supported SOFC are studied by performing numerical simulation. Governing equations, electrochemical reactions, and ceramic physical-property models are determined simultaneously; molecular diffusion and Knudsen diffusion are considered in mass transport analysis of porous media. The experimental results are compared with simulation data to validate the results of numerical simulation. The average current density of the metal-supported SOFC is 23% lower than that of the anode-supported SOFC. However, because of the presence of the contact layer, the metal-supported SOFC has a more uniform distribution than the anode-supported SOFC.

• Korea Science and Art Forum
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• v.30
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• pp.251-261
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• 2017

Metal is a material that has exerted a lot of influence on the development of human cultures, and has closely connected with our life from the past to the present. Types of metal we have used from the prehistoric times are varied, and iron relics take the largest percentage of metal relics excavated in our country. The biggest threat to the existence of iron relics ranging from excavated relics to the ones that are transmitted is the process of corrosion, and physical removal has been used the most for removing corroded oxides. For details for removal of corrosion oxides, this thesis aimed to research on the chemical corrosion oxides remover that protects parent material of iron relics but treats corrosion oxides only. For safe and effective removal of corrosion oxides of iron relics, this study was conducted aiming at finding the possibility of and optimized composition for removal of iron relics corrosion oxides by manufacturing new acid, alkaline and neutral oxides removers and changing their composition variously, exploring the possibility by applying the agents to modern relics. The results of this study are as follows: First, the acid solution removed only some part of corrosive substance oxidized on the surface of metal specimen. Second, the application of each of alkaline and neutral solution resulted in remaining black-colored corrosive substance, but it was removed when the quantity of the solution and the duration of application are increased. Third, All the three solutions did not cause any damage to parent material in the course of application, and showed the result that they are capable of removing unstable oxide layer while protecting parent material and stable corrosive layer as the solutions would be able to deal with situation by a relic only through the control of concentration of solution and duration of application.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.333-333
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• 2012

$Co_3O_4$ 계열 스피넬(spinel) 전이금속 산화물 $TCo_2O_4$ (T = 3d 전이금속)는 화학적 촉매, 센서, 이차전지, 연료전지 등으로의 응용성에 기인하여 최근 주목을 받고 있으며, 특정 응용분야와 관련하여 그 박막 시료 제작 및 물리적, 화학적 성질들에 대한 세밀한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 졸-겔 방법을 이용하여 $TCo_2O_4$ 박막이 $Al_2O_3$ (0001) 기판 위에 균일한 두께로 제작될 수 있는 최적 조건을 찾고자 하였으며, 후열처리 조건 변화에 따르는 박막의 구조적 성질 변화를 조사하였다. 후열처리는 공기 중에서 이루어졌으며 온도 ${\sim}800^{\circ}C$에서 최적 결정성을 갖는 다결정 박막이 얻어졌다. 또한, 박막에 작은 시간(~10 min) 동안의 전자선(electron beam) 조사를 통한 다결정 박막의 형성도 관측되었다. $TCo_2O_4$ 박막들에 대한 X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, spectroscopic ellipsometry 측정들을 수행하여 그 구조적, 광학적 성질을 조사 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.194-195
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• 2012

박막 실리콘 태양전지에 입사한 빛 중 흡수층인 진성 비정질 실리콘층(i-a-Si)에 흡수된 빛은 출력으로 변환되나, 기타의 층에서 흡수된 빛은 손실 성분이 된다. 이 중 흡수 손실이 큰 층은 도핑 층(p-a-SiC 및 n-a-Si)들인데, 이 들의 흡수 손실을 측정된 광학함수를 이용해 계산해 보면 Fig. 1과 같이 나타난다. p-a-SiC은 광 입사부에 위치하여 단파장 영역의 흡수 손실을 일으키고, n-a-Si 은 태양전지의 후면에 위치하여 장파장 영역의 흡수손실을 일으킨다. 이러한 도핑층에서의 흡수 손실을 제거 또는 개선하기 위해 도핑층의 재료를 기존 재료보다 광학적 밴드갭이 큰 재료로 대체하여 개선하는 방안에 대해 논하고자 한다. 금속 산화물의 밴드갭은 실리콘 화합물에 비하여 대체로 큰 값을 가지기 때문에 이를 기존의 실리콘 화합물 대신으로 사용한다면 광학적 흡수 손실을 효과적으로 줄일 수 있다. 단, 이때 태양전지의 광 전압을 결정하는 인자가 p층과 n층 사이의 일함수 차이에 해당하므로, p층의 대체층으로 사용 가능한 금속 산화물은 일함수가 큰(＞5 eV) 재료 중에서 선택하는 것이 적합하며, n층의 대체층으로 사용 가능한 금속 산화물은 일함수가 작은(＜ 4.2 eV) 재료 중에서 선택하는 것이 적합하다. Table 1에서 p층과 n층 대체용 금속산화물의 후보들을 정리하였다. 먼저 도핑층에서의 광 흡수가 광손실이 될 수 밖에 없는 물리적 근거에 대해서 논하고, 그 실험적인 증명을 제시한다. 이러한 개념을 바탕으로 도핑층의 내부 전기장의 방향을 제어하여 전자-정공쌍을 분리 수집하는 방법을 실험적으로 구현하였다. 이어서 금속 산화물을 부분적으로 대체하여 흡수 손실을 개선하는 방안을 제시한다. WOx, NiOx, N doped ZnO 등을 적용하여 그 효과를 비교 검토하였다. 끝으로 금속산화믈 대체 또는 쇼트키 접합을 적용하여 도핑층의 광 흡수를 줄이고 효율을 향상하는 방안을 제시한다. 그 사례로서 WOx, MoOx, LiF/Al의 적용결과를 살펴보고 추가 개선방안에 대해 토의할 것이다. 결론적으로 광학적 밴드갭이 큰 재료를 도핑층 대신 사용하여 흡수 손실을 줄이는 것이 가능하다는 것을 알 수 있고, 이 때 일함수 조건이 만족이 되면 광 전압의 손실도 최소화할 수 있다는 점을 확인할 수 있었다. 현재까지 연구의 한계와 문제점을 정리하고, 추가 연구에 의한 개선 가능성 및 실용화 개발과의 연관관계 등을 제시할 것이다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.6
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• pp.618-624
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• 2007

thermochemical methane reforming consisting of two steps on Cu/Fe/Zr mixed oxide media was carried out using a fixed bed infrared reactor. In the first step, the metal oxide was reduced with methane to produce CO, $H_2$ and the reduced metal oxide in the temperature of 1173 K. In the second step, the reduced metal oxide was re-oxidized with steam to produce $H_2$ and the metal oxide in the temperature of 973 K. The reaction characteristics on the added amounts of Cu in Cu/Fe/Zr mixed oxide media and the cyclic tests were evaluated. With the increase of the added amount of Cu in Cu/Fe/Zr mixed oxide media, the conversion of $CH_4$, the selectivity of $CO_2$ and the $H_2/CO$ molar ratio were increased, while the selectivity of CO was decreased in the first step. On the other hand, the evolved amount of $H_2$ was decreased with increasing the added amount of Cu in the second step. The $Cu_xFe_{3-x}O_4/ZrO_2$ medium added with Cu of x = 0.7 showed good regeneration properties in the 10th cyclic tests indicating that the medium had high durability. In addition, the gasification of the deposited carbon in the water splitting step was promoted with the addition of Cu in the media.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.150.1-150.1
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• 2015

일부 금속들은 산화물을 형성하여 반도체적 성질을 갖게 되는데 이를 산화물 반도체라 한다. 산화물 반도체는 전자의 전도 특성에 의해 기존에 널리 사용되고 있는 a-Si 반도체 보다 뛰어난 전자 이동도를 갖고 넒은 Band gap energy를 갖기 때문에 누설 전류가 적어 Device 제작 시 저전력 구동이 가능하다는 장점이 있어 관련 연구가 활발히 진행 중이다. 산화물 박막을 증착하는 방법으로는 용액 공정, CVD, Sputtering 등이 있다. 그 중 Sputtering을 이용한 산화물 박막 증착 시 산소 음이온이 기판으로 가속하여 박막에 충돌, 박막 물성에 영향을 준다는 연구결과가 보고되고 있다. 본 연구에서는 Sputtering을 이용하여 ITO를 증착하는 과정에서 발생하는 산소 음이온을 측정하는 장치를 개발하여 산소 음이온 발생여부를 확인해 보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.217-218
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• 2015

주석은 최근 첨단 전기, 전자 제품의 핵심 소재로써 지속적인 수요 증가가 예상되는 전략 금속이다. 국내의 수요량은 2011년 기준 약 17,000톤 으로 99% 이상 수입에 의존하고 있는 실정이다. 그러나, 국내의 주석 제련 산업은 전무한 상태이며 폐자원에서 재활용하는 회수 기술도 초보 단계이다. 이러한 폐자원 발생량은 12,000톤/year이며, 약 1200억원에 달하는 규모이다. 다양한 폐자원의 선별적 전처리 요소 기술 개발 및 회수 공정 시스템 개발이 절실히 요구된다. 본 연구에서는, 주석 폐자원 중 solder 용융물 및 공정 스크랩 Lead solder, Lead-free solder 등 뿐만 아니라, ITO target 제조 시 발생하는 ITO sludge 등의 고상 폐자원으로부터 페자원의 물성을 파악하여 금속/산화물과의 파/분쇄 및 분급공정을 통하여 고품위의 주석 금속을 회수하였다. 뿐만 아니라, 고순도 주석시 발생하는 양극 슬라임 침출액 등의 액상 폐자원으로부터 희소금속의 추출 및 회수를 위해 습식 전처리 공정을 수행하였다. 침출액은 주석, 구리, 납 등의 유가금속이 이온형태로 존재하고 있으며, Chlorine이 다량 함유되어 있다. 고품위의 주석 산화물을 회수하기 위하여 침출액 내의 구리 제거 공정, Chlorine 제거 공정 등을 순차적으로 수행하여 고품위의 산화물 회수를 수행하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.4 no.S1
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• pp.87-91
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• 1995

초고집적회로의 배선 금속으로 사용되는 알루미늄 합금은 치밀한 표면 산화막 때문에 화학증착법에 의하여 비어를 선택적으로 충전하기 힘들다. 본 연구에서는 기저층을 이용하여 비어에 선택적으로 화학증착함으로써 평탄화를 이루는 새로운 방법을 제안하였다. 알루미늄, 구리 등의 배선 금속, 팔라듐, 코발트 등의 금속, 기타 타이타늄 질화물 등의 기판에 대하여 화학증착 알루미늄의 특성과 실리콘 산화물간의 선택성을 평가하였으며 팔라듐, 코발트, 타이타늄 질화물 등을 기저층으로 사용한 경우에 낮은 비저항과 안정적인 선택적 비어 충전을 이룰 수 있었다.