• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.23 no.12
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• pp.769-775
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• 2011

Methane hydrate is formed by physical binding between water molecules and methane gas, which is captured in the cavities of water molecules under the specific temperature and pressure. $1m^3$ hydrate of pure methane can be decomposed to the methane gas of $172m^3$ and water of $0.8m^3$ at standard condition. Therefore, there are a lot of practical applications such as separation processes, natural gas storage transportation and carbon dioxide sequestration. For the industrial utilization of hydrate, it is very important to rapidly manufacture hydrate. So in this study, hydrate formation was experimented by adding THF and oxidized carbon nanotubes in distilled water, respectively. The results show that when the oxidized carbon nanofluids of 0.03 wt% was, the amount of gas consumed during the formation of methane hydrate was higher than that in the THF aqueous solution. Also, the oxidized carbon nanofluids decreased the hydrate formation time to a greater extent than the THF aqueous solution at the same subcooling temperature.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.91-91
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• 2010

현재 나노크기의 나노소자에 대한 관심과 연구가 활발히 진행 중에 있고, 나노소자 제작을 위한 나노구조체 연구에도 탄력을 받고 있다. 나노구조체 연구 중에서도 탄소나노튜브(CNT)와 실리콘이 많이 연구되고 있으나 CNT의 경우 금속과 반도체 등 전기적 특성이 혼재되어 분리기술이 필요하며, 실리콘 기반의 나노구조체들은 공기 중에 노출되었을 경우 자연 산화막 생성에 대한 문제점들이 대두되고 있다. 이러한 기존 나노구조체들의 문제점들을 극복하기 위해 산화물 계열의($InO_3$, ZnO와 $SnO_2$ 등) 나노구조체들이 화학, 광학 및 생화학 센서등의 다양한 응용 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 thermal evaporation법으로 tube furnace 장비를 이용하여 온도($500{\sim}900^{\circ}C$)변화에 따른 ZnO nanorod를 성장시켰다. 성장된 ZnO nanorod의 구조적 특성을 확인하기 위하여 전계방출주사전자현미경(SEM)을 측정한 결과 ZnO nanorod들은 직경 50~80nm, 길이는 400~1000nm 이상까지 다양한 직경과 길이를 가지고 성장되었으며 $800^{\circ}C$ 에서 성장된 ZnO nanorod가 가장 곧고 이상적인 nanorod의 형태를 이루는 것을 확인할 수 있었다. Nanorod는 온도가 높아질수록 nanowire로 성장됨에 따라 본 연구에서 $800^{\circ}C$ 에서는 nanorod형태를 이루고 있으나 $900^{\circ}C$에서부터 nanowire의 형태로 성장되었다. 또한 성장된 ZnO nanorod들의 X-선 회절패턴(XRD)을 측정 결과 ZnO의 (002) 우선 배양성 때문에 성장된 nanorod 또한 (002) 방향으로 성장되었음을 확인하였다. 이 연구를 통하여 온도를 조절함으로서 ZnO nanorod의 성장제어가 가능함을 확인하였고, 특성 분석을 통하여 발광소자, Solar Cell로의 응용가능성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.32 no.4
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• pp.9-16
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• 2012

Nanofluids using Carbon Nanotubes have a excellent thermal characteristic. In this study, for increasing the efficiency of solar collector, the thermal conductivity and viscosity of Ethanol-Oxidized Multi-walled Carbon Nanofluids were measured. Nanofluids were manufactured by ultra-sonic dispersing Oxidized Multi-walled Carbon Nanotubes(OMWCNTs) in ethanol at the rates of 0.0005 ~ 0.1 vol%. The thermal conductivity and viscosity of manufactured nanofluids were measured at the low temperature($10^{\circ}C$), the room temperature($25^{\circ}C$) and the high temperature($70^{\circ}C$). For measuring thermal conductivity and viscosity, we used transient hot-wire method and rotational digital viscometer, respectively. As a result, under given temperature conditions, thermal conductivity of the 0.1 vol% nanofluids improved 33.74% ($10^{\circ}C$), 33.14% ($25^{\circ}C$) and 32.36% ($70^{\circ}C$), and its viscosity increased by 37.93% ($10^{\circ}C$), 31.92% ($25^{\circ}C$) and 29.42% ($70^{\circ}C$) than the base fluids.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.32 no.9
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• pp.669-675
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• 2008

The objectives of this paper are to examine the effect of nano-particles on the pool type absorption heat transfer enhancement and to find the optimal conditions to design a highly effective compact absorber for ammonia/water absorption system. The effect of $Al_2O_3$ nano-particles and carbon nanotube(CNT) on the absorption performance is studied experimentally. The experimental ranges of the key parameters are 20% of ammonia concentration, $0{\sim}0.08\;vol%$ (volume fraction) of CNT particles, and $0{\sim}0.06 \;vol%$ of $Al_2O_3$ nano-particles. For the ammonia/water nanofluids, the heat transfer rate and absorption rate with 0.02 vol% $Al_2O_3$ nano-particles were found to be 29% and 18% higher than those without nano-particles, respectively. It is recommended that the concentration of 0.02 vol% of $Al_2O_3$ nano-particles be the best candidate for ammonia/water absorption performance enhancement.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.67-67
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• 2010

탄소나노튜브(CNT)는 우수한 기계적, 화학적, 전기적 특성으로 인해 다양한 분야에서 차세대 응용재료로서 각광을 받고 있다. 다양한 CNT의 합성방법 중 CNT 구조제어가 가장 용이한 방법으로는 열화학증기증착법(TCVD)와 플라즈마지원(PE) CVD법이 있으며, 대량합성을 위해서는 TCVD가 보다 일반적으로 이용되어지고 있다. 일반적으로 CNT를 합성하기 위해서는 전이금속의 촉매가 필요하며 촉매의 활성화 및 탄소를 포함하는 원료가스의 분해를 위하여 고온공정이 요구된다. 그러나 향후 산업적 응용을 고려한다면 저온합성법의 개발은 시급하게 해결해야 할 과제로 인식되고 있다. 또한 기판 위에 CNT를 합성하는 경우 촉매와 기판재료 사이의 합금화를 방지하기 위하여 산화막층을 삽입하게 되는데, 이는 CNT의 높은 전도성을 이용하고자 할 경우 저해요소로 작용하게 된다. 따라서 CNT를 완충층의 도움 없이 금속기판 위에 직접 성장시키는 기술 역시 향후 CNT응용에 있어서 중요한 과제라 할 수 있다. 상기와 같은 배경으로 본 연구에서는 금속기판 위 CNT의 저온성장을 목적으로 연구를 진행하였다. CNT 합성기판으로는 SUS316L 및 Inconel과 같은 촉매금속을 자체 함유한 금속기판을 선정하였고, 플라즈마 전처리를 통한 기판표면 제어를 통하여 CNT의 저온성장을 도모하였다. 직류전원의 아르곤 플라즈마를 이용하여 금속기판을 처리하였을 때 기판온도 및 플라즈마 파워가 증가함에 따라 기판의 표면조도가 증가하는 것을 AFM분석을 통해 확인할 수 있었다. 아세틸렌 가스를 원료가스로 이용한 TCVD합성에 있어서는 플라즈마 처리한 기판이 무처리 기판보다 동일 합성온도에서 더 두꺼운 CNT박막을 형성하였고, 합성온도는 $400^{\circ}C$ 부근까지 내릴 수 있었다. 이는 플라즈마 처리로 증가된 기판의 표면조도가 저온에서 CNT의 핵생성에 유리하게 작용했음을 추측하게 한다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.26 no.1
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• pp.47-52
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• 2015

To improve both the GOD immobilization capability and sensitivity of MWCNTs-based biosensor electrode, the electrode was prepared by adding different quantities of GO. The addition of GO increased hydrophilicity and the surface free energy of electrodes for glucose sensing as well as the dispersion of MWCNTs. In addition, the GOD immobilization capability was enhanced and the sensitivity was improved up to $121{\mu}A\;mM^{-1}$ even though having a high $K_m$ value (0.105) when adding 0.05 g GO to 0.05 g MWCNTs. These experimental results were attributed to the fact that the improvement in dispersion stability for MWCNTs, hydrophilicity, and surface free energy of electrode surface due to the addition of GO affected GOD immobilization capability.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.72-72
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• 2010

탄소나노튜브(carbon nanotubes : CNTs)는 뛰어난 전기적, 물리적인 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에서 이를 활용하려는 노력들이 활발히 이루어지고 있다. CNTs의 전기적인 특성은 직경에 의해 결정되므로, 직경을 균일하게 제어하는 일이 CNTs를 기반으로 한 전자소자 응용에 가장 중요한 사항이라 할 수 있다. 일반적으로 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 합성된 CNTs의 직경은 촉매의 크기에 의존하기 때문에, 촉매의 크기를 제어하기 위한 다양한 연구들이 활발히 진행되고 있다[1-3]. 하지만 CNTs의 성장온도 근처에서 촉매 입자는 표면 확산(surface diffusion)에 의해 응집(agglomeration)되기 때문에 작고 균일한 크기의 촉매를 얻기 어렵다. 본 연구에서는 Si(001) 기판 위에 지지층(supporting layer)인 Al의 두께를 변화시켜 증착하고, 열적산화과정을 통해 $Al_2O_3$ 층을 형성한 후 Fe을 증착하여 CNTs를 합성하였다. $Al_2O_3$ 지지층과 Fe 촉매입자의 구조와 화학적 상태를 원자힘현미경 (atomic force microscopy, AFM), 주사전자현미경 (scanning electron microscopy, SEM), 투과전자현미경 (transmission electron microscopy, TEM), X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 분석하였고, 성장된 CNTs는 SEM, TEM, 라만 분광법 (Raman spectroscopy)을 통해 분석하였다. 그 결과, $Al_2O_3$ 층은 두께에 따라 각기 다른 표면 거칠기(RMS roughness)와 결정립(grain)의 크기를 갖게 되며, 이러한 표면구조가 Fe 촉매입자의 표면확산에 의한 응집에 관여하여 CNTs의 직경에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 $Al_2O_3$ 지지층의 두께가 15 nm인 경우, Fe의 응집현상이 억제되어 좁은 직경분포를 지닌 고순도 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled CNTs)가 성장되는 것을 확인하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.33 no.2
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• pp.188-194
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• 2022

This work presents a non-destructive and straightforward approach to assemble a large-scale conductive electronic film made of a pre-treated single-walled carbon nanotube (SWCNT) solution. For effective electron transfer between the immobilized enzyme and SWCNT electronic film, we optimized the pre-treatment step of SWCNT with p-terphenyl-4,4"-dithiol and dithiothreitol. Glucose oxidase (GOx, a model enzyme in this study) was immobilized on the SWCNT electronic film following the positively charged polyelectrolyte layer deposition. The glucose detection was realized through effective electron transfer between the immobilized GOx and SWCNT electronic film at the negative potential value (-0.45 V vs. Ag/AgCl). The SWCNT electronic film-based glucose biosensor exhibited a sensitivity of 98 ㎂/mM·cm². In addition, the SWCNT electronic film biosensor showed the excellent selectivity (less than 4 % change) against a variety of redox-active interfering substances, such as ascorbic acid, uric acid, dopamine, and acetaminophen, by avoiding co-oxidation of the interfering substances at the negative potential value.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.1
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• pp.52-57
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• 2023

This study is a basic research for the development of high performance flexible electrode material. To enhance its electrochemical property, CuO nanoparticles (CuO NPs) were introduced and dispersed on surface of CNT fiber through electrochemical deposition method. The CNT fiber/CuO NPs electrode was fabricated and applied to electrochemical non-enzymatic glucose sensor. Surface morphology and elemental composition of the CNT fiber/CuO NPs electrode was characterized by scanning electron microscope (SEM) with energy dispersive X-ray spectrometry (EDS). And its electrochemical characteristics were investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry. The CNT fiber/CuO NPs electrode exhibited the good sensing performance for glucose detection such as high sensitivity, wide linear range, low detection limit and good selectivity due to synergetic effect of CNT fiber and CuO NPs. Based on the unique property of CNT fiber, CuO NPs were provide large surface area, enhanced electrocatalytic activity, efficient electron transport property. Therefore, it is expected to develop high performance flexible electrode materials using various nanomaterials.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.43 no.2
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• pp.215-221
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• 2005

A Fe-containing mesoporous silica (Fe-MCM-41) in which part of Si in the framework was replaced by Fe(Si-O-Fe) has been successfully prepared using $Fe^{3+}$ salt by a direct synthesis route. Physical properties of the material were characterized by XRD, $N_2$ adsorption, SEM/TEM, UV-vis and FT-IR spectroscopies. Fe-MCM-41 exhibited high catalytic activity in phenol hydroxylation using $H_2O_2$ as oxidant, giving phenol conversion of ca. 60% at $50^{\circ}C$ [phenol : $H_2O_2$ = 1:1, water solvent]. Fe-MCM-41 was also applied to the growth of CNTs, utilizing a thermal-CVD reactor using acetylene gas, which demonstrated that multi-wall CNTs could be prepared efficiently using the Fe-MCM-41 catalyst.