• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.106-106
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• 2017

가스센서는 사내 및 산업 환경에서의 유독성 또는 폭발성 가스 검출, 환경 모니터링, 질병 진단 등 매우 다양한 응용분야에서 큰 관심을 가지고 있다. 반도체 금속산화물(SMOs) 기반의 센서 분야에서는 이들의 감도 및 선택성을 향상시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 이는 센서의 선택성을 부여하게 되면 다양한 가스들이 존재하는 환경에서도 검출자가 원하는 가스만의 응답을 얻을 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 MOF(Metal-Organic Framwork) 기반 멤브레인으로 ZIF-8(Zeolitic Imidazolate Frameworks 구조들 중 하나) 멤브레인 쉘 층을 이용하여 ZnO 나노선에 형성하였다. ZnO 나노선은 VLS공정 (Vapor-Liquid-Solid)을 이용하여 패턴된 전극을 갖는 $SiO_2$-grown Si 웨이퍼 상에 성장되었고, 성장된 ZnO 나노선은 2-methyl imidazole과 methanol이 포함된 고용체에 넣고 폐쇄된 압력용기 속에서 가열시켜 얻게 된다. 이렇게 얻어진 ZIF-8@ZnO 나노선의 ZIF-8 멤브레인은 분자 체 구조(molecular sieving structure)를 갖게 되며, 이들의 pore 크기는 약 $3.4{\AA}$을 갖는다. 따라서 이보다 더 큰 동적 직경을(kinetic diameter) 갖는 가스 종은 이 멤브레인을 통과할 수 없음을 나타내므로 제작된 시편은 $H_2$(kinetic diameter : $2.89{\AA}$), $C_7H_8$(kinetic diameter : $5.92{\AA}$), 그리고 $C_6H_6$(kinetic diameter : $5.27{\AA}$) 가스들을 각각 사용함으로써 ZIF-8@ZnO 나노선의 센서 특성을 조사했으며, 보다 정확한 비교를 위해 순수한 ZnO 나노선 역시 동일한 조건에서 측정되었다. 결과를 통해, 수소 가스를 제외한 다른 가스들에 대해서는 반응을 하지 않고, 오직 수소 가스에 대해서만 반응을 나타냈으며, 순수 ZnO 나노선의 수소 감응도보다 낮은 감응도를 나타내었다. 이는 멤브레인 쉘 층을 형성함으로써 ZnO 나노선의 표면적이 감소해 가스 분자와의 접촉점을 감소시키기 때문이라고 판단된다. 이와 같은 MOF 멤브레인의 캡슐화 전략은 가스센서뿐 아니라 바이오 센서 및 광촉매 등과 같은 이온 선택성을 필요로 하는 다양한 응용분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Powder Materials
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• v.22 no.4
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• pp.271-277
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• 2015

As wrought stainless steel, sintered stainless steel (STS) has excellent high-temperature anti-corrosion even at high temperature of $800^{\circ}C$ and exhibit corrosion resistance in air. The oxidation behavior and oxidation mechanism of the sintered 316L stainless was reported at the high temperature in our previous study. In this study, the effects of additives on high-temperature corrosion resistances were investigated above $800^{\circ}C$ at the various oxides ($SiO_2$, $Al_2O_3$, MgO and $Y_2O_3$) added STS respectively as an oxidation inhibitor. The morphology of the oxide layers were observed by SEM and the oxides phase and composition were confirmed by XRD and EDX. As a result, the weight of STS 316L sintered body increased sharply at $1000^{\circ}C$ and the relative density of specimen decreased as metallic oxide addition increased. Compared with STS 316L sintered parts, weight change ratio corresponding to different oxidation time at $900^{\circ}C$ and $1000^{\circ}C$, decreased gradually with the addition of metallic oxide. The best corrosion resistance properties of STS could be improved in case of using $Y_2O_3$. The oxidation rate was diminished dramatically by suppression the peeling on oxide layers at $Y_2O_3$ added sintered stainless steel.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.57-57
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• 2009

산업의 고도화에 따른 구조물의 사용 환경이 열악해지고 최근 에너지저감과 환경문제 개선을 위한 경화의 요구에 따라 뛰어난 내식성 및 우수한 고비강도 특성을 갖고 있는 타이타늄 및 타이타늄합금의 활용에 대한 연구가 많은 주목을 받고 있다. 이에 따라 타이타늄 신합금의 개발뿐만 아니라 기존에 개발되어 비교적 보편적으로 적용되고 있는 타이타늄 부품의 제조 및 성형기술에 대한 수요도 급증하고 있다. 특히, 기기 및 부품 제조를 위한 용접/접합기술도 매우 중요한 요소기술로 자리메김하고 있다. 타이타늄은 산소, 수소 등의 침입형 원소와의 친화력이 강한 활성이 큰 금속으로 용접시 고온에 노출되면 급격히 산화 및 취화 등의 문제를 발생한다. 따라서 타이타늄의 용접시에는 $426^{\circ}C$이상의 온도에서는 대기로부터 용접부가 차단되도록 하는 쉴딩기술이 매우 중요하다. 타이타늄의 용접은 일반적으로 아크용접, 전자빔 용접, 레이저 용접 및 확산접합 등이 적용되고 있으나 용접입열 조정이 용이하고 아크 안정성이 높고 용접부의 기계적 특성이 우수한 GTA 용접이 작업성을 고려하여 가장 많이 적용되고 있다. 본 연구에서는 미국용접학회(AWS)의 타이타늄 용접가이드를 분석 및 소개하였고, 1t 이하의 박판 CP Ti를 대상으로 GTAW 용접부 미세조직 및 기계적 특성을 분석하였다. 이때, 용접 비드폭 제어 및 펄스 용접기술을 통하여 박판 타이타늄의 최적 GTAW 공정변수 제어기술을 분석하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.23 no.12
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• pp.722-726
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• 2013

Freeze drying of a porous Cu-Sn alloy with unidirectionally aligned pore channels was accomplished by using a composite powder of CuO-$SnO_2$ and camphene. Camphene slurries with CuO-$SnO_2$ content of 3, 5 and 10 vol% were prepared by mixing with a small amount of dispersant at $50^{\circ}C$. Freezing of a slurry was done at $-25^{\circ}C$ while the growth direction of the camphene was unidirectionally controlled. Pores were generated subsequently by sublimation of the camphene during drying in air for 48 h. The green bodies were hydrogen-reduced at $650^{\circ}C$ and then were sintered at $650^{\circ}C$ and $750^{\circ}C$ for 1 h. XRD analysis revealed that the CuO-$SnO_2$ powder was completely converted to Cu-Sn alloy without any reaction phases. The sintered samples showed large pores with an average size of above $100{\mu}m$ which were aligned parallel to the camphene growth direction. Also, the internal walls of the large pores had relatively small pores. The size of the large pores decreased with increasing CuO-$SnO_2$ content due to the change of the degree of powder rearrangement in the slurry. The size of the small pores decreased with increase of the sintering temperature from $650^{\circ}C$ to $750^{\circ}C$, while that of the large pores was unchanged. These results suggest that a porous alloy body with aligned large pores can be fabricated by a freeze-drying and hydrogen reduction process using oxide powders.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.325-325
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• 2012

1차원구속 반도체인 nanowires (NWs)는 전기적, 광학적으로 일반 bulk구조와 다른 특성을 가지고 있어서 현재 많은 연구가 되고 있다. 일반적으로 NWs는 Au 등의 금속 촉매를 이용하여 성장을 하게 되는데 이때 촉매가 오염물로 작용을 해서 결함을 만들어서 bandgap내에 defect level을 형성하게 된다. 본 연구는 Si (111) 기판 위에 GaAs NWs 와 InAs NWs를 촉매를 이용하지 않고 성장 하였다. vapour-liquid-solid (VLS)방법으로 성장하는 GaAs NWs는 Ga의 droplet을 이용하게 되는데 Ga이 Si 기판위에 자연 산화막에 존재하는 핀홀(pinhole)로 이동하여 1차적으로 Ga droplet 형성하고 이후 공급되는 Ga과 As은 SiO2 보다 GaAs와 sticking coefficient 가 좋기 때문에 Ga drolept을 중심으로 빠른 선택적 성장을 하게 되면서 NWs로 성장을 하게 된다. 반면에 InAs NWs를 성장 할 시에 droplet 방법으로 성장을 하게 되면 NWs가 아닌 박막 형태로 성장을 하게 되는데 이것으로 InAs과 GaAs의 $SiO_2$와의 sticking coefficient 의 차이를 추측을 할 수 있다. InAs NWs는 GaAs NWs는 달리 native oxide를 이용하지 않고 InAs 과 Si 사이의 11.5%의 큰 lattice mismatch를 이용한다. 이종의 epitaxy 방법에는 크게 3종류 (Frank-van der Merwe mode, Stranski-Krastanov mode, Volmer-Weber mode)가 있는데 각기 다른 adatom 과 surface의 adhesive force로 나누어지게 된다. 이 중 Volmer-Weber mode epitaxy는 adatom 의 cohesive force가 surface와의 adhesive force보다 큰 경우 성장 되는 방식으로 InAs NWs 는 이 방식을 이용한다. 즉 droplet을 이용하지 않는 vapour-solid (VS) 방법으로 성장을 하였다. 이 때 In 의 migration을 억제하기 위해서 VLS mode 의 GaAs NWs 보다 As의 공급을 10배 이상 하였다. FE-SEM 분석 결과 GaAs NWs는 Ga droplet을 확인 할 수 있었고 InAs NWs는 droplet이 존재하지 않았다. GaAs와 InAs NW는 density와 length가 V/III가 높을수록 증가 하였다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.12 no.3
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• pp.219-229
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• 2001

Hydrogen production by a 2-step water-splitting thermochemical cycle using metal oxides (ferrites) redox pairs and $CH_4$ have been studied in this experiment. The ferrites were reacted with $CH_4$ at $700{\sim}800^{\circ}C$ to produce CO, $H_2$ and various reduced phases (reduction step); these were then reoxidized with water vapor to generate $H_2$ in water-splitting step (oxidation step) at $600{\sim}700^{\circ}C$. The reduced ferrites, Ni-FeO and Ni-Fe alloy showed respectively different reactivity for $H_2$ formation from $H_2O$. In reduction reaction at $800^{\circ}C$, carbon was deposited on surface of Ni-ferrite due to $CH_4$ decomposition. This reduced phase containing carbon, which was taken quite different feature from other phase, produced $H_2$, CO, $CO_2$ by reacting with $H_2O$ at $600^{\circ}C$. The amount of $H_2$ evolved using reduced phase containing carbon was much higher than that of other phase.

• Clean Technology
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• v.24 no.3
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• pp.249-254
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• 2018

In order to improve the photo conversion efficiency (${\eta}$) of dye-sensitized solar cells (DSSCs), the electrospun $TiO_2$, $SiO_2$, $ZrO_2$ and $SnO_2$ nanofibers were added into the hydrothermally prepared $TiO_2$ nanoparticles for application to a photoelectrode for DSSCs. The $TiO_2$ nanofiber added photoelectrode exhibited a higher photo current density ($J_{sc}$) compared to the bare $TiO_2$ nanoparticles, which is caused from acceleration of the transfer of excited electron from dye molecule due to the nanofiber structure. The DSSCs with $SiO_2$ nanofibers shows a higher open circuit voltage ($V_{oc}$) of 0.67 V and the highest photo conversion efficiency was found to be 6.24%.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.48 no.3
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• pp.222-227
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• 2011

The hexavalent chromium ions in wastewater are highly toxic chemicals even at low concentrations. It causes serious diseases, such as cancer, skin disease, digestive trouble et. al. In this study, $Cr^{6+}$ ions were removed by using borosilicate glasses. Various glasses system with different compositions were prepared and then reacted in a solution contaning $Cr^{6+}$ ions. After the reaction, the concentration of the $Cr^{6+}$ ions remained in the solution was measured by ICP-OES. The reacted surface of the glasses was also analyzed by using a XRD, SEM, and EDS. When $Na_2O-RO-SiO_2-B_2O_3$ (RO=MgO, CaO, SrO, BaO) glasses were reacted with a solution containing $Cr^{6+}$ ions, the optimum removal efficiency of $Cr^{6+}$ ions was observed in the BaO glass. $Ba^{2+}$ ions leached out of these glasses combine with $Cr^{6+}$ ions in a solution to form $BaCrO_4$ crystals on the glass surface. In this manner, the $Cr^{6+}$ ions can be removed from the solution. It is conceivable that $Ba^{2+}$ ions are reacted with $Cr^{6+}$ ions in a solution immedeately after leaching out of the glasses. The pH of the solution for optimum removal of $Cr^{6+}$ ions were 3.0~5.0.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.63-63
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• 2008

Environmental monitoring sub-system has been developed using gas sensor module, Bluetooth module and PDA phone. The gas sensor module consists of $NO_2or$ CO gas sensor and signal processing chips. Gas sensor is composed of the micro-heater, sensing electrode and sensing material. Metal oxide nano-material was selectively deposited on a substrate with micro-heater and was integrated to the gas sensor module. The change in resistance of the metal oxide nano-material due to exposure of oxidizing or deoxidizing gases is utilized as the principle of this gas sensor operation mechanism. This variation detected in the gas sensor module was transferred to the PDA phone by way of Bluetooth module.

• Resources Recycling
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• v.26 no.3
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• pp.17-25
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• 2017

Electric arc furnace steelmaking dust has various physicochemical properties as volatile components generated in the melting process of steel scraps in an electric arc furnace, which is captured in oxide form as fine powder by reacting with oxygen in the air. In order to efficiently recycle these electric arc furnace dust, a kinetic basic experiment and a pilot production test were carried out in parallel. As a result, it was found that the electric arc furnace dust contain a large amount of Cl and alkali components, thus it was expected that the compounds have a great adverse effect on the actual operation for the recycling. It was confirmed that the volatilization behavior was progressing actively at $1100^{\circ}C$ and the electric arc furnace dust was melted at $1250^{\circ}C$. These results are the same as a result of pilot test for the formation behavior of zinc oxide and reduced iron. These results should be useful as basic data for designing the recycling plant of the electric arc furnace dust and establishing the operating conditions.