• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.306-306
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• 2008

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 걷기 운동 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수 가 있어서, 기존 이차전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 우수한 압전특성으로 전자세라믹스 분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$ 이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시 되고 있다. 또한 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제성이 떨어지는 단점을 갖게 된다. 순수 Ag 전극을 사용하거나 Ag의 비율이 높은 내부전극을 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결되고 우수한 전기적 특성을 보이는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}(Zr_{0.35}/Ti_{0.4})O_3$ 계의 조성을 설계하고, 소걸온도를 낮추기 위해서 2 단계 하소법을 이용하였다. 또한 $MnCO_3$, $SiO_2$, $Pb_3O_4$ 등을 소량 첨가하여 액상 소결 특성을 부여하여 소결 온도를 감소시키려는 시도도 하였다. 분말을 볼 밀링 (ball milling)을 통해 24시간 동안 혼합하고, 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 다시 72시간 동안 볼 밀링 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 직경 15mm의 디스크 형태로 성형한 후, 850~$975^{\circ}C$ 범위에서 온도를 변화시키면서 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전기적 특성을 평가하기 위하여 두께를 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 $650^{\circ}C$에서 열처리한 후, 분극처리 하였다. 압전특성은 $d_{33}$-meter로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 압전 특성 (전기기계결합계수 및 기계적품질계수)을 측정 하였다. 또한 강유전체 특성 평가 장치 (Precision-LC)를 이용하여 분극-전계 특성을 평가하였다. 이상의 연구를 통하여 소결 온도가 $900^{\circ}C$인 경우에서도 양호한 압전 특성을 확보 할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.3
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• pp.567-573
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• 2012

Compared with the natural marble, the artificial marble has the advantages of excellent appearance, high degree of finish, even color, fine pressure and wear resistance, bear erosion and weathering, etc. It can be widely used in kitchen countertops, bath vanity tops, table tops, furniture, reception desks, etc. However, large amounts of artificial marble waste such as scraps or dust have been generated from sawing and polishing processes in artificial marble industry. Waste from artificial marble industry is increasing according to demand magnification of luxurious interior material. Artificial marble wastes can be recycled as aluminum oxide used as raw materials in electronic materials, ceramics production, etc., and methyl methacrylate(MMA) which become a raw material of artificial marble by pulverization, pyrolysis and distillation processes. The characteristics of artificial marble wastes was analyzed by using TGA/DSC and element analysis. Crude aluminum oxide was obtained from artificial marble waste by pulverization and thermal decomposition under nitrogen atmosphere. In this work, Box-Behnken design was used to optimize the pyrolysis process. The characteristics of crude aluminum oxide was evaluated by chromaticity analysis, element analysis, and surface area.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.24 no.9
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• pp.723-727
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• 2011

0.935Ba$TiO_3$-0.065($Bi_{0.5}Na_{0.5}$)$TiO_3+xmol%MnO_2$ (BBNTM-x) ceramics with $0{\leq}x{\leq}0.05$ were fabricated with muffled sintering by a modified synthesis process. Their microstructure and enhanced positive temperature coefficient of resistivity (PTCR) characteristics were systematically investigated in order to obtain lead-free high TC PTCR thermistors. All specimens showed a perovskite structure with a tetragonal symmetry and no secondary phase was observed. Grain growth was achieved when the doped MnO2 was increased above 0.02 mol%. This is due to the effect of positive Mn ion doping as an acceptor compensating a Ba vacancy occurred by the higher donor dopant concentration of $Bi^{3+}$ ion. Especially, enhanced PTCR characteristics of the extremely low ${\rho}_{RT}$ of $9\;{\Omega}{\cdot}cm$, PTCR jump of $5.1{\times}10^3$, ${\alpha}$ of 15.5%/$^{\circ}C$ and high $T_C$ of $167^{\circ}C$ were achieved for the BBNTM-0.04 ceramics.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.31 no.4
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• pp.216-220
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• 2018

The piezoelectric properties of $0.65Pb(Zr_{1-x}Ti_x)O_3-0.35Pb(Zn_{1/6}Ni_{1/6}Nb_{2/3})O_3$ ($PZT_x-PZNN$) ceramics with $0.530{\leq}x{\leq}0.555$ were investigated for application to piezoelectric energy harvesters. Although a morphotropic phase boundary (MPB) was found at approximately x = 0.545, the ceramic with the highest figure of merit (FOM) ($d_{33}{\times}g_{33}$) was observed at a composition of x = 0.540. Values of this figure of merit, $d_{33}{\times}g_{33}$, of $19.6pm^2/N$ and $20.2pm^2/N$ were obtained from $PZT_{0.540}-PZNN$ ceramics sintered at $920^{\circ}C$ and $950^{\circ}C$, respectively. A high output power of $937{\mu}W$ and a high power density of $3.3mW/cm^3$ were obtained from unimorph-type piezoelectric energy harvesters fabricated using $PZT_{0.540}-PZNN$ ceramic sintered at $920^{\circ}C$ for 4h.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.297-297
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• 2007

The $(B_{0.5},Sr_{0.5})TiO_3$ ceramics, which added with low sintering materials $Li_2CO_3$ and ZnBO, was investigated for LTCC(low temperature co-fired ceramic) applications. To compare sintering temperature of $(B_{0.5},Sr_{0.5})TiO_3$ respectively, we added 1, 2, 3, 4, and 5wt% of $Li_2CO_3$ and ZnBO to $(B_{0.5},Sr_{0.5})TiO_3$. For confirming the sintering temperature, the respective specimens were sintered from $750^{\circ}C$ to $1200^{\circ}C$ by $50^{\circ}C$. The case of $Li_2CO_3$ greatly lowered the sintering temperature of $(B_{0.5},Sr_{0.5})TiO_3$ ($1350^{\circ}C$) below $900^{\circ}C$. The addition of ZnBO improved the loss tangent of $(B_{0.5},Sr_{0.5})TiO_3$. The crystalline structure of $LiCO_3$ doped $(B_{0.5},Sr_{0.5})TiO_3$ and ZnBO doped $(B_{0.5},Sr_{0.5})TiO_3$ was analyzed with the X-ray diffraction (XRD) analysis. The dielectric permittivity and loss tangent of $Li_2CO_3$ doped BST and ZnBO doped BST were measured with the HP 4284A precision. From the electrical characterization, we respectively obtained the dielectric permittivity 1361, loss tangent $6.94{\times}10^{-3}$ at $Li_2CO_3$ doped $(B_{0.5},Sr_{0.5})TiO_3$ (3wt%) and the dielectric constant 1180, loss tangent $3.70{\times}10^{-3}$ at ZnBO doped $(B_{0.5},Sr_{0.5})TiO_3$(5wt%).

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.295-295
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• 2007

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변화하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액츄에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근 이러한 에너지 변화 소자는 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, 항공우주, 자동차, 의료, 건축, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 동작 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 기존 이차전지, 연료전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 압전특성으로 전자세라믹스분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시되고 있다. 또한, 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부 전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제적인 문제가 발생하게 된다. 따라서 순수 Ag 전극을 사용하거나, Ag의 비율이 높은 내부 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 소결되는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)\;[(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}Zr_{0.35}Ti_{0.4}]O_3$계의 조성을 설계하여, 소결온도를 낮추기 위해서 2단계 하소법을 이용하였다. 분말을 ball milling을 통해 24시간 동안 혼합하였다. 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 72시간 동안 ball milling 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 ${\Phi}21$ disk 형태로 성형한 후, $800{\sim}950^{\circ}C$ 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 전기적 특성을 확인하기 위하여 두께 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 열처리한 후, 분극 처리하였다. 압전특성은 $d_{33}$ 미터로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 주파수 및 impedance 특성을 측정하였다. 그 결과 $900^{\circ}C$에서 우수한 압전 특성 및 전기적 특성을 확보 할 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.30 no.7
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• pp.343-349
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• 2020

NKN [(Na,K)NbO₃] is a candidate lead-free piezoelectric material to replace PZT [Pb(Zr,Ti)O₃]. A single crystal has excellent piezoelectric-properties and its properties are dependent of the crystal orientation direction. However, it is hard to fabricate a single crystal with stoichiometrically stable composition due to volatilization of sodium during the growth process. To solve this problem, a solid solution composition is designed (Na,K)NbO₃-Ba(Cu,Nb)O₃ and solid state grain growth is studied for a sizable single crystal. Ceramic powders of (Na,K)NbO₃-M(Cu,Nb)O₃ (M = Ca, Sr, Ba) are synthesized and grain growth behavior is investigated for different temperatures and times. Average normal grain sizes of individual specimens, which are heat-treated at 1,125 ℃ for 10 h, are 6.9, 2.8, and 1.6 ㎛ for M = Ca, Sr, and Ba, respectively. Depending on M, the distortion of NKN structure can be altered. XRD results show that (NKN-CaCuN: shrunken orthorhombic; NKN-SrCuN: orthorhombic; NKN-BaCuN: cubic). For the sample heat-treated at 1,125 ℃ for 10 h, the maximum grain sizes of individual specimens are measured as 40, 5, and 4,000 ㎛ for M = Ca, Sr, and Ba, respectively. This abnormal grain size is related to the partial melting temperature (NKN-CaCuN: 960 ℃; NKN-SrCuN: 971 ℃; NKN-BaCuN: 945 ℃).

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• v.40 no.1
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• pp.26-37
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• 2012

Recently, the demand and supply on the Hanok have been increased. However, Hanok should be requested larger section of structural members because of excessive roof weight. So, structural skin-timber was manufactured to get a lightweight structural member. The structural skin-timber has exterior shape with larger section but a great volume of wood be removed. The reduced strength of structural skin-timber can be supplemented by hybridizaion of structural member. Japanese larch and Domestic pine were used to manufacture the structural skin-timber. Structural skin-timbers of rectangular shape and cylinder shape were manufactured and tested to evaluate the bending properties. The intended strength property could not be obtained because member had been suffered severe damage by precision deficiency of manufacturing machine. However, if precision of manufacturing machine would be improved and additional hybridizaion of structural skin-timber would be done, lightweight structural member will be able to be manufactured. Structural skin-timber did not showed statistical significancy between two species, so it is possible to use pine mixed with larch. Only MOR of larch showed statistical significancy between rectangular shape and cylinder shape, so it is necessary to use of those as separate things. However, the rest of skin-timber can be judged mixed using because of non statistical significancy. The objective of this study was the development of lightweight larger structural member with relatively strength. If hybrid member of skin-timber could be developed with wood-ceramics, lightweight steel and more, it can be possible to be used as a building material of Hanok, interior material, post & beam construction material and more.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.72-72
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• 2000

ITO(Indium-Tin-Oxide)는 n-type 전도 특성을 갖는 산화물 반도체로서 가시광 영역에서의 높은 광투과율 및 낮은 전기 비저항을 나타내기 때문에 태양전지, 액정디스플레이(liquid crystal display), 터치스크린(touch screen) 등의 투명전극 재료, 전계 발광(electroluminescent) 소자, 표면발열체, 열반사 재료 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 본 연구에서는 타겟 제작에 드는 비용을 줄이고, 타겟 이용의 효율성을 높이기 위해 기존의 세라믹 타겟 대신 분말 타겟을 사용하여 유리 기판 상에 ITO 박막을 DC magnetron sputtering법에 의해 제조하고, 열처리 온도 및 열처리 분위기에 따른 ITO 박막의 전기적 광학적 특성을 조사하였다. 열처리 온도가 10$0^{\circ}C$이하인 경우 열처리하지 않은 시편과 동일하게 In2O3의 (411)면에 해당하는 peak가 관찰되었다. 그러나 20$0^{\circ}C$의 온도로 열처리 할 경우 (411)면 peak의 세기는 상대적으로 감소하고 대신 이전에 나타나지 않았던 (222)면에 대응하는 peak 세기가 현저하게 증가함을 알 수 잇다. 이것은 ITO 박막의 경정성장이 열처리 전 (411)면 방향으로 이루어지나 20$0^{\circ}C$의 온도로 열처리 후 재결정화에 의해 (222)면 방향으로의 우선방위를 갖고 성장함을 의미한다. 또한 주로 높은 기판온도에서 관찰되었던 (211), (400), (411), (440), (622)면 등에 해당하는 peak가 나타남을 볼 수 있었다. 열처리 온도를 더욱 증가시킴에 따라 결정구조에는 큰 변화 없이 (222)면 peak 세기가 증가하였다. 한편 열처리 온도를 더욱 증가시킴에 따라 (222)면 peak 세기가 상대적으로 조금 감소할뿐 XRD회절 결과에는 큰 변화를 관찰할 수 없었다. 이러한 결과로부터 기판을 가열하지 않고 증착한 ITO 박막의 재결정화에 필요한 최소의 열처리 온도는 20$0^{\circ}C$이며, 그 이상의 열처리 온도는 ITO박막의 결정구조에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 열처리 전 비저항은 1.1$\times$10-1 $\Omega$-cm 의 값을 가지거나 10$0^{\circ}C$의 온도로 열처리함에 따라 9.8$\times$102$\Omega$-cm 로 약간 감소하였다. 열처리 온도를 20$0^{\circ}C$로 높임에 따라 비저항은 급격히 감소하여 1.7$\times$10-3$\Omega$-cm의 최소값을 나타내었다. 열처리 온도가 10$0^{\circ}C$인 경우 가시광 영역에서의 광투과율은 열처리하지 않은 시편과 비교해 볼 때 약간 증가하였다. 열처리 온도는 20$0^{\circ}C$로 증가시킴에 따라 투과율은 크게 향상되어 흡수단 이상의 파장영역에서 90% 이상의 투과율을 나타내었다. 이러한 광투과율의 향상은 앞서 증착된 ITO 박막이 열처리 중 재결합에 의해 우선 성장 방위가 (411)면 방향에서 (222)면 방향으로 변화되었기 때문으로 생각된다. 그러나 열처리 온도를 20$0^{\circ}C$이상으로 증가시켜도 광투과율은 큰 변화를 나타내지 않았다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.4
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• pp.312-316
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• 1998

ZnO- TiO$_2$, and Sn0$_2$ - Ti0$_2$ ceramic composites doped with TiO$_2$ were prepared and their electrical and 1000ppm CO gas sensing properties were investigated. The phases of samples were analyzed by XRD, and the microsturctures of the fractured surface of samples were observed by SEM. A carbon monoxide gas sensitivity was de¬fined as the ratio of the resistance in dry air atmosphere(R$drt air$) to the resistance in 1000ppm CO gas atmosphere(R$_co$) The CO gas sensitivity of Smol% Ti0$_2$-added ZnO decreased about 1.7 times compared to that of pure ZnO. On the other hand, the maximum CO gas sensitivity of Ti0$_2$-added SnO$_2$ increased about 2.5 times compared to that of pure SnO$_2$. Therefore, the CO gas sensitivies of SnO$_2$-TiO$_2$ composite were better than those of ZnO- Ti0$_2$ and the temper¬ature range showing the maximum sensitivity for Sn0$_2$-TiO$_2$ composite was lower than that for ZnO- Ti0$_2$.