• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.888-894
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• 2015

무기 복합 입자는 독특한 물리 화학적 특성에 따라 다양한 산업 분야에 응용된다. 최근 마이카와 같은 판상 기질에 유 무기 물질을 코팅하여 광 산란, 굴절 및 투과 특성 등의 광학적 특성을 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 마이카는 높은 화학적 안정성, 내후성 및 무독성의 입자로 안료, 플라스틱, 페인트, 세라믹 등에 널리 적용되고 있다. 산화마그네슘은 높은 빛 투과율, 내식성, 무독성을 갖고 있어, 광학재료 및 고분자 첨가제 등으로 이용되고 있다. 마이카와 산화마그네슘의 광학적 특성을 이용하기 위하여 수산화마그네슘을 용해 재결정하여 마이카 표면에 코팅하였다. 전구체의 농도, pH 변화 등의 공정 변수를 조절하여 적합한 헤이즈 값을 갖는 입자를 합성하였다. 결과적으로 마이카 표면에 수산화마그네슘 층이 형성되고, 4시간 동안 $400^{\circ}C$에서 소성하면 산화마그네슘으로 변환된다. 본 연구에서는 pH와 수산화마그네슘의 첨가량 조절로 헤이즈 값을 쉽게 제어 할 수 있는 것을 보여주었다. 제조된 분체의 광학적 특성은 탁도계(Hazemeter)를 이용해 측정하였고, pH 9에서 가장 높은 값인 85.92%를 얻었다. 복합분체의 물리 화학적 특성은 XRD, SEM, EDS 및 PSA를 통해 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.270-276
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• 2020

3D 프린팅은 고분자, 세라믹, 금속 등 다양한 소재를 대상으로 복합적인 형상을 한 번의 공정으로 제작할 수 있는 적층 기반 제작 기술이다. 최근의 3D 프린팅 기술은 프린팅 속도의 향상과 적용 가능 소재의 지속적인 개발에 의해 양산형 제품 생산이 가능한 수준으로 발전하였다. 본 연구에서는 레이저를 활용한 3D 프린팅 기술을 적용하여 철도 차량용 공기 압축기에 쓰이는 열교환기 제작을 진행하였다. 먼저 3D 프린팅에 적합한 형상으로 경량화 및 컴팩트화를 주안점으로 열교환기의 최적 설계를 진행하였다. 그로부터 도출된 설계안을 기반으로 SLM 기법을 적용하여 AlSi10Mg 합금 소재로 열교환기 시작품을 제작하였다. 다음으로, 제작된 시작품을 기존 공기 압축기에 부착하여, 압축공기의 열교환 성능을 시험하였다. 3D 프린팅 시작품의 시험 결과는 기존 열교환기 대비하여 저압부와 고압부에서 열교환 성능은 각각 약 80% 및 85% 수준을 보였다, 하지만 외부 냉각공기 조건을 기존 열교환기와 유사한 조건으로 가정하였을 때 𝓔-NTU 법을 활용하여 계산한 열전달량은 기존 열교환기 대비하여 유사한 성능을 보여 주었다. 결과적으로, 3D 프린팅 제작 열교환기의 성능 효과 및 경량화 등의 장점을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권7호
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• pp.418-425
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• 2015

본 논문에서는 양돈폐수의 전처리 공정으로 부유성 세라믹 담체로 충진한 Anaerobic Filter (AF)을 이용하여 신재생에너지 메탄가스의 생산 가능성과 전처리 후 유출수의 후속 고도처리 적정성을 평가하였다. 유입 COD 농도가 14,000 mg/L인 양돈폐수를 Anaerobic Filter에 점진적으로 유기물부하(OLR)를 증가시키면서 혹은 수리학적 체류시간을 짧게 유지하면서 $35^{\circ}C$에서 운전한 결과는 다음과 같다. Anaerobic Filter는 HRT 0.5일(OLR 28 g TVS/L-d)에서 최대 메탄발생량 1.74 v/v-d를 달성하였으며, Biogas 기준 TVS 제거효율은 HRT 3일(OLR 4.67 g TVS/L-d)로 운전하였을 때 63%를 얻었다. 반면 유출수 분석에 의한 TCOD 제거효율은 75%를 상회하였다. 유출수의 알카리도는 모든 운전 조건에서 2,050~2,980 mg/L as $CaCO_3$로서 후속 질소제거 시 야기될 수 있는 알카리도 파괴를 상쇄할 수 있을 것이다. HRT 2일 이하의 운전조건에서 Anaerobic Filter 유출수의 COD/TKN 비는 10~35 범위로서 고도처리 시 적정비인 8 이상을 만족하였으며 COD/TP 비는 38~56범위로서 적정비 33 이상 유지가 가능하였다.

• 한국재료학회지
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• 제30권4호
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• pp.176-183
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• 2020

The high-temperature stability of YSZ specimens fabricated by die pressure and cold isostatic press (CIP) is investigated in CaCl₂-CaF₂-CaO molten salt at 1,150 ℃. The experimental results are as follows: green density 46.7 % and 50.9 %; sintering density 93.3 % and 99.3 % for die press and CIP, respectively. YSZ foremd by CIP exhibits higher stability than YSZ formed by die press due to denseness dependency after high-temperature stability test. YSZ shows peaks mainly attributed to CaZrO₃, with a small t-ZrO₂ peak, unlike the high-intensity tetragonal-ZrO₂ (t-ZrO₂) peak observed for the asreceived specimen. The t-ZrO₂ phase of YSZ is likely stabilized by Y₂O₃, and the leaching of Y₂O₃ results in phase transformation from t-ZrO₂ to m-ZrO₂. CaZrO₃ likely forms from the reaction between CaO and m-ZrO₂. As the exposure time increases, more CaZrO₃ is observed in the internal region of YSZ, which could be attributed to the inward diffusion of molten salt and outward diffusion of the stabilizer (Y₂O₃) through the pores. This results in greater susceptibility to phase transformation and CaZrO₃ formation. To use SOM anodes for the electroreduction of various metals, YSZ stability must be improved by adjusting the high-density in the forming process.

• 멤브레인
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• 제6권2호
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• pp.101-108
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• 1996

반도성 세라믹 광촉매 막 반응기(membrane reactor)에 의한 난분해성 유독 유기물질의 효율적인 분해공정을 개발하기 위한 기초 연구로서 $TiO_{2}$ 광촉매 막의 전기화학 반응에 의한 개미산(formic acid)의 산화/분해 효율성에 대해 연구하였다. 막 반응기는 용액의 여과(filtration)와 광전기화학 반응에 의한 유기물의 광분해를 동시에 수행할 수 있도록 제작되었다. 복합막의 담체임과 동시에 전극의 역할을 할 수 있는 전기 전도성 $SnO_{2}$ 또는 stainless steel 다공성 튜브상에 pH가 1.45인 $TiO_{2}$ 졸을 졸-겔 침지 코팅하여 광촉매 복합막을 제조하였으며 광원으로는 365 nm 파장을 갖는 UV를 사용하였다. $TiO_{2}$ 광촉매 막의 전기화학 반응에 의한 개미산의 산화효율은 전극에 걸어주는 전압과 반응시간에 따라 증가하였으나 투과량(flux)에는 거의 무관하였다. $TiO_{2}/SnO_{2}$ 복합막을 사용한 경우 외부 전압을 27V 걸어주었을때 77% 정도의 산화효율을 얻을 수 있었으며 $TiO_{2}$/stainless steel 복합막에서는 90% 이상이었다. 광촉매 전기화학 반응을 이용함으로써 높은 투과량하에서도 개미산의 산화효율을 단순한 $TiO_{2}$ 광촉매 반응에서 보다 6~7배 가량 증진시킬 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제23권3호
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• pp.211-219
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• 2013

탄소 한외여과 및 광촉매 코팅 폴리프로필렌(PP) 구의 혼성수처리 공정에서 물 역세척 주기(FT)의 영향을 알아보고, 탄소 정밀여과막 또는 알루미나 한외여과막 및 정밀여과막을 사용한 기존 결과들과 비교하여 분리막의 영향을 고찰하였다. FT 6분일 때 초기 60분까지 최소 막오염 저항을 보이고 최대 총여과부피를 얻어서, FT 6분이 초기 막오염의 억제에 가장 효과적이고 최적 조건이다. 탁도의 처리효율은 98.6% 이상이며 FT 변화의 영향이 보이지 않았는데, 탄소 또는 알루미나 정밀여과막을 사용한 기존 연구와 일치하는 것이다. 유기물의 처리효율은 FT 6분에서 98.2%로 최대값을 보였는데, 알루미나 정밀여과막의 결과와 유사하다. 반면에 탄소 정밀여과막에서는 유기물의 처리효율이 비역세척(NBF)에서 최소이고 FT가 감소할수록 증가하였으나, 알루미나 한외여과막에서는 NBF에서 최대이고 FT가 감소할수록 역시 증가하였다. 따라서 유기물 처리효율에 대한 물 역세척 주기의 영향은 동일한 재질의 분리막이라도 기공 크기에 따라 다른 기작을 보인다는 것을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.77-81
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• 2020

차세대 디스플레이 시장을 선도하기 위해서는 롤러블(rollable), 폴더블(foldable) 디스플레이와 같은 플렉서블(flexible) OLED 디스플레이의 상용화 및 양산화가 필수적이나, 실제 공정 및 굽힘 과정에서 발생하는 극심한 박막 내부 응력 변화로 인한 기계적 파손 문제가 심각한 상황이다. 따라서, 플렉서블 디스플레이 구조에 사용되는 박막 재료의 기계적 물성을 파악하는 것은 제품의 강건한 설계 및 구조 최적화에 필수적이다. 본 논문에서는 물 표면 플랫폼을 이용한 나노 박막 인장 시험법을 적용하여 플렉서블 디스플레이 패널에 적용되는 금속 및 세라믹 박막 소재들의 인장 물성을 정량적으로 측정하였다. 스퍼터링(Sputtering)으로 증착된 Mo, MoTi 나노 박막과, 플라즈마 강화 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)으로 증착된 SiN_x 나노 박막의 탄성 계수와 인장 강도 및 연신율을 측정하는 데 성공하였다. 결과적으로 박막의 증착 조건 및 두께에 따라 기계적 물성이 크게 변화할 수 있음을 확인하였으며, 측정된 인장 물성은 기계적으로 강건한 롤러블, 폴더블 디스플레이의 설계를 위한 응력 해석 모델링 데이터로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.114-124
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• 2011

본 논문에서는 2 GHz 선형 위상 천이 특성을 갖는 위상천이기를 설계 및 제작하여 보였다. 소형의 위상 천이기 구현을 위해 집중소자로 구성된 전통과 회로망(all pass network)을 기반으로 위상천이기를 구성하고, 박막세라믹 공정을 이용하여 제작하였다. 또한, 선형의 위상 천이 특성을 얻기 위해 버랙터(varactor) 다이오드에 직렬 커패시터를 연결하여, 전압에 대한 커패시턴스를 선형화함으로써 비선형성을 개선하였다. 전통과 회로망에 나타나는 인덕터는 스파이럴 인덕터로 구현하고, 이를 다이오드 바이어스 회로에 활용하여 $4\;mm{\times}4\;mm$ 면적을 가지는 소형 위상천이기를 구성할 수 있었다. 또한, 온-웨이퍼(on wafer)로 측정을 위해 입출력은 CPW(Coplanar Waveguide) 형상으로 구현하였으며, 제작된 위상천이기는 버랙터 조정 전압 0~5 V에 대하여, 2 GHz에서 삽입 손실은 약 4.2~4.7 dB, 위상 변화량은 약 $79^{\circ}$였으며, 예상한대로 선형 위상 천이 특성을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.174-174
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• 2008

초음파를 이용하여 액체 연료를 분사하면 균일한 입경과 미립화가 우수하며 에너지 절약과 공해방지등을 할 수 있다. 또한 유속과 유량에 관계없이 이용할 수 있어 반도체 분야의 웨이퍼와 평판 표시기상에 사진 석판용 화학물질의 균일도포 컴퓨터 하드 디스크의 광택제 도포등에 사용할 수 있다. 이처럼 초저의 유출 용량을 요구하는 모든 공정 및 액체연료의 분사가 요구되는 모든 산업에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 현제까지 주로 사용되고 있는 초음파노즐의 액츄에이터는 단판액츄에이터형로 높은 교류전압을 인가해주어야 하는 단점을 가지고 있다. 이 단점을 해결하기 위해 적층액츄에이터형을 사용하여 초음파 노즐 구동하면 낮은 교류 입력전압에서도 단판액츄에이터형 초음파 노즐과 같은 특성을 가질 수 있다. 또한 초음파 노즐의 구동시 기계적인 진동을 이용하므로 많은 열을 발생시켜 노즐의 온도가 상승하여 세라믹 액츄에이터에도 그 영향을 미치게 되어 열적 열화 현상이 일어날 수 있기에 높은 큐리온도를 가지는 액츄에이터가 필요하다. 본 실험에서는 $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.02}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.12}(Zr_{0.50}Ti_{0.50})_{0.86}O_3$ 조성을 사용하여 $900^{\circ}C$의 저온에서 액상 소결하여 적층혈액츄에이터를 제작하였으며 압전 및 유전 특성을 조사하였다. 제작된 초음파노즐을 구동하기 위해서는 약 36kHz의 30V이상의 교류입력전압 할 수 있는 구동회로가 필요로 한다. 압전액츄에이터의 구동을 위해서는 정확한 정현파 입력이 필요 없다. 압전액츄에이터의 특성상 유사 정현파 입력 만으로도 임피던스 매칭이 이루어지기 때문에 설계가 쉽고 간편한 Push-Pull 방식을 이용한 PWM인버터를 사용하였고 인버터의 출력 주파수를 34~38kHz까지 가변 할 수 있게 설계하였다. 제작된 적층액츄에이터형 초음파 노즐을 PWM인버터로 실제 액체 연료인 경유를 분사하였을 때의 액츄에이터의 온도 변화에 따른 공진주파수와 온도 의존성, 전기적 특성을 조사하고 미립화 분사되는 경유의 미립자 크기 및 최대 분사량을 조사 하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.91-101
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• 2017

최근 레이저를 이용하여 전자 소자 및 모듈을 절단하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 레이저를 이용하여 LED 모듈을 초고속 절단하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 특히 기존의 다이싱(dicing) saw의 절단 속도를 훨씬 능가하는 100 mm/s의 초고속 레이저 절단의 가능성을 검토하였다. 이를 위하여 LED 모듈의 구성 재료인 copper/ceramic 및 silicone/ceramic 이종 복합 기판을 제작하여 레이저 절단 후, 절단면의 표면 특성, 표면조도, 굽힘 강도를 다이싱 saw를 이용하여 절단한 샘플과 비교하였다. 복합 기판에 대한 최적의 레이저 절단 조건을 찾기 위하여, 세라믹 및 구리 단일 기판의 레이저 절단을 통하여 다양한 레이저 공정 조건들에 대한 영향 검토하였다. 절단면의 표면 특성이 가장 좋은 최적의 레이저 절단 조건은 Ar 보조 가스의 사용, 높은 레이저 파워 및 높은 보조 가스의 압력이었다. Copper/ceramic 및 silicone/ceramic 이종 복합 기판에 대하여 레이저 절단과 다이싱 saw로 절단한 기판의 절단면을 비교한 결과, 레이저로 절단된 기판이 다이싱 saw 절단에 비하여 표면이 거칠고 표면 특성이 약간 나쁘다. 레이저 절단면의 평균 표면조도는 약 $9{\mu}m$ 이며, 다이싱 saw로 절단된 절단면의 표면조도는 약 $4{\mu}m$ 이었다. 그러나 다이싱 절단의 절단 속도(3 mm/s)를 고려하면 레이저 절단면의 표면 morphology가 비교적 균일하고, 표면조도도 다이싱 절단의 경우와 큰 차이가 없기 때문에 어느 정도 만족할 만한 결과를 얻었다고 판단된다. 또한 레이저 절단된 기판의 굽힘 강도가 다이싱으로 절단된 기판의 굽힘 강도보다 동등하거나 약간 열세이었다. 그러나 향후 레이저의 절단 조건이 좀 더 최적화된다면 LED 모듈의 초고속 레이저 절단이 가능할 것으로 판단된다.