• 자원리싸이클링
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• 제19권4호
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• pp.51-57
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• 2010

실리콘 웨이퍼공정에서 발생하는 실리콘 슬러지로부터 리싸이클링 공정으로 Si-SiC 혼합물을 분리 회수한 다음 기계적 합성법으로 Si-SiC-CuO-C 복합물을 제조하였으며, 리튬전지 음극물질로서의 가능성을 조사하였다. 실리콘 슬러지의 주요 불순물은 절삭유, 금속불순물 및 SiC를 들 수 있다. 오일세정-자력선별-산세척으로 절삭유와 금속불순물을 제거한 다음 고에너지 밀링법으로 Si-SiC-CuO-C 복합물을 합성하였다. 복합물의 충방전 용량과 사이클 특성을 조사한 결과, 수명에 따른 용량 유지 특성이 향상된 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 복합물을 구성하는 SiC와 CuO 관련 물질은 실리콘의 부피팽창으로 인한 기계적 파괴 현상을 억제하는 요소로 작용하는 것으로 추정되며, 반면에 Fe 등과 같은 불순물은 전극의 충방전 용량을 감소시키는 요인으로서 전극물질 합성 전에 10 ppm 이내로 제거되어야 하는 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제37권1호
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• pp.44-49
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• 2017

본고에서는 열유도 적외선 열화상 기법의 원리와 응용에 있어 기초적인 개념, 특정 상태량 및 실험적 기법에 대하여 소개하도록 한다. 유도 열화상 기법에 적용되는 유도 주파수의 범위는 1500 Hz ~ 52 MHz이며 강자성 강재 단조 부품의 표면결함 검출에 사용되어진다. 균열 검출 감도는 자분탐상기법과 유사하나 필요한 경우 유도 주파수를 낮춤으로서 강재에 숨겨진 결함을 검출할 수 있다. 탄소섬유강화폴리머(CFRP)에서는 섬유 결함을 검출하며, 실리콘 태양 전지에서는 양호한 열적 콘트라스트와 함께 균열을 검출한다. 유도 열화상 기법의 향 후 대표적인 활용분야로는 레일 및 휠과 같은 철도 구성요소에서의 결함 탐상이 있다[1].

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.54.2-54.2
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• 2011

야금학적 정련 공정 중 슬래그 처리, 일방향 응고, 플라즈마-전자기유도용해 공정을 적용한 태양전지용 실리콘 제조 기술에 관한 연구를 수행하였다. 원소재인 금속급 실리콘을 제조하기 위해원재료로 규석, 코크스(Cokes), 숯, 그리고 우드칩(Wood chip)을 사용하였으며, 150kW급 DC 아크로(Arc furnace)를 이용하여 순도 99.8% 금속급 실리콘을 제조하였다. 제조된 용융 상태의 금속급 실리콘은 슬래그와 반응시켜 불순물을 제거하였다. SiO2-CaO-CaF2 계의 슬래그를 이용하였으며, 금속급 실리콘과 슬래그의 질량비 및 반응 시간에 따른 실리콘 불순물 특성을 평가하였다. 이후 고액 계면이 제어 가능한 일방향 응고 장치를 이용하여 금속불순물을 제거하였다. 고액상태의 온도 조건 및 응고 시간에 따른 불순물 농도 변화를 평가하였으며, 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다. 마지막 공정으로 스팀 플라즈마 토치와 냉도가니가 적용된 전자기 유도 용해장치를 이용하여 붕소와 인을 제거하였다. 플라즈마 토치 가스로는 아르곤, 스팀, 수소를 이용하였다. 붕소와 인의 제거율은 각각 94%와 96%를 달성하였으며, 최종 순도 6N급의 실리콘을 제조하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1581-1583
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• 2002

본 논문은 다공질 실리콘 다이어프램에 대한 화학 센서의 일종인 습도, 에탄올, 메탄올의 감지 특성을 측정하고 전기 전도도의 변화를 고찰하였다. 먼저, TMAH 용액으로 실리콘 다이어프램을 제작한 후, HF와 에탄올의 혼합 용액내에서 일정 전압을 인가하여 다공질 실리콘 다이어프램을 형성하였다. 다공질 실리콘을 면(100)에 수직한 방향으로 $50{\sim}100{\mu}m$ 두께로 균일하게 형성하여 p+-PSi-n+ 구조의 소자를 제작하였다. 다공질 실리콘 다이어프램의 절대습도에 대한 감도는 입력 주파수 5kHz에서 인가 전압이 $2{\sim}6$Vpp에서 $376.3{\sim}784.8{\Omega}$/%RH으로 변하였다. 또, 인가 전압 6Vpp에서 입력 주파수가 $2{\sim}5$kHz으로 변할 때 $393.3{\sim}784.8{\Omega}$/%RH으로 변하였다. 또한, 에탄올에 대한 감도는 $0.068{\mu}A$/%이며, 메탄올은 $0.212{\mu}A$/%으로 다공질 실리콘 다이어프램은 에탄올 보다 메탄올이 더 민감하게 반응하였다. 일반적으로 다공질 실리콘의 전기전도도는 charged surface traps과 screening effect에 의존한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.240-240
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• 2010

반사 방지막은 LEDs, 태양전지, 센서 등의 광전소자의 효율을 향상시키는데 사용되고 있다. 일반적으로 사용되는 단층 또는 다층 박막의 반사방지막은 thermal expansion mismatch, adhesion, stability 등의 문제점을 가지고 있다. 따라서, 단층 또는 다층 박막의 반사방지막 대신에 파장이하의 주기를 갖는 구조(subwavelength structure, SWS)의 반사방지막 연구가 활발히 진행되고 있다. 입사되는 태양 스펙트럼의 파장보다 작은 주기를 갖는 SWS 구조는 Fresnel 반사율을 감소시켜 빛의 손실을 줄일 수 있다. 이러한 SWS 반사 방지막을 제작하기 위해서는 에칭 마스크가 필요하다. 에칭 마스크 제작을 위해서 사용되는 장비로는 홀로그램, 전자빔, 나노임프린트와 같은 리소그라피 방법이 있으나, 이들은 제작 비용이 고가이며 복잡한 기술을 필요로 한다. 따라서 본 실험에서는 리소그라피 방법보다 간단하고 저렴한 self-assembled Au 나노 입자 에칭 마스크를 이용한 실리콘 SWS 반사 방지막을 제작하여 구조적 및 광학적 특성을 연구하였다. Au박막은 열증발증착(thermal evaporator)법에 의해 실리콘 기판 위에 증착되었고, 급속 열처리(rapid thermal annealing, RTA)를 통해 Au 나노입자 에칭 마스크를 형성시켰다. 실리콘 SWS 반사방지막은 식각 가스 $SiCl_4$를 기반의 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 장비를 사용하여 제작되었다. Au 나노 입자의 마스크 패턴 및 에칭된 실리콘 SWS 프로파일은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-Vis-NIR spectrophotometer를 사용하여 300-1100 nm 파장 영역에 따른 반사율을 측정하였다. ICP 에칭 조건을 변화시켜 가장 낮은 반사율을 갖는 최적화된 실리콘 SWS 반사방지막을 도출하였다. 최적화된 구조에 대해서, 실리콘 SWS 반사방지막은 벌크 실리콘 (>35%)보다 더 낮은 5% 이하의 반사율을 나타냈다.

• 청정기술
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• 제22권4호
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• pp.274-280
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• 2016

본 연구에서는 태양광용 웨이퍼를 제조하는 과정에서 발생하는 실리콘 폐슬러지의 함유물질 중 공정원가의 25% 가량을 차지하고 있는 절삭유를 화학적으로 재생하기 위한 방법을 개발하고자 하였다. 이를 위해 아세톤, HCl, NaOH, KOH, $Na_2CO_3$, 불산, 염화메틸렌 등 7종류의 시약이 이용되었으며 다양한 농도로 폐슬러지와 반응을 실시하고 3000 rpm의 속도로 60분간 원심분리를 수행하였다. 그 결과, 실리콘분말 및 금속분말과 같은 고형물과 액상의 절삭유를 분리하기 위한 최적 시약 및 조건이 0.3 N NaOH로 확인되었다. 시판되는 절삭유의 약산성 특성에 맞게 pH 조절이 요구되어 금속분말 제거에 효과적인 0.1 N HCl과 폐슬러지를 먼저 반응시킨 후 0.3 N NaOH로 후처리 한 재생 절삭유의 pH가 6.05로 나타났으며 0.3 N NaOH 단독으로 폐슬러지에 적용하였을 때 보다 우수한 탁도를 나타내었다. 시판용 절삭유와의 특성을 비교하고자 FT-IR 분석을 실시한 결과, 재생유로서의 가능성이 확인되었으며 실험을 통하여 얻어진 절삭유 회수율은 86.9%로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.312.2-312.2
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• 2014

실리콘은 광센서, 태양전지, 발광다이오드 등 광소자 응용 분야에서 널리 사용되고 있는 물질이다. 그러나 실리콘의 높은 굴절율(n~3.5)은 표면에서 약 30% 이상의 Fresnel 반사를 발생시켜 소자의 효율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서, 반사손실을 줄이기 위해서는 실리콘 표면에 효율적인 무반사 코팅을 필요로 한다. 기존의 단일 혹은 다중 박막을 이용한 무반사 코팅 기술은 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 박막 두께 조절 및 적합한 굴절율을 갖는 물질 선택 어려움 등의 단점을 지니고 있다. 최근, 이러한 무반사 코팅 기술의 대안으로 곤충 눈 구조를 모방한 나노크기의 서브파장 격자구조 (subwavelength gratings, SWGs)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 SWGs 구조는 공기와 반도체 표면 사이에 점진적, 선형적으로 변화하는 유효굴절율을 갖기 때문에, 광대역 파장영역뿐만 아니라 다양한 각도에서 입사하는 빛에 대해서도 효과적으로 Fresnel 표면 반사를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 표면 위에 효율적인 무반사 특성을 갖는 계층적 SWGs 나노구조를 제작하기 위해, 레이저간섭리소그라피 및 열적응집금속 입자를 이용한 식각 마스크 패터닝 방법과 유도결합플라즈마 식각 공정을 이용하였다. 제작된 무반사 실리콘 SWGs 나노구조의 표면 및 식각 프로파일은 전자주사현미경으로 관찰하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 샘플 표면의 젖음성을 확인하였다. 제작된 샘플의 광학적 특성을 조사하기 위해 UV-vis-NIR 스펙트로미터와 엘립소미터 측정 시스템들을 이용하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.141-142
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• 2008

다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 만들기 위해 가장 많이 사용되는 제작방법은 비정질 실리콘을 기판에 형성한 뒤 결정화 시키는 방법이다. 고온에서 장시간 열처리하는 고상 결정화(SPC)와 레이저를 이용한 결정화(ELA)가 자주 사용되어진다. 그러나 SPC의 경우는 고온에서 장시간 열처리하기 때문에 유리 기판이 변형될 수 있고 ELA의 경우 장비가격이 비싸고 표면일 불균일하다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해서 화학 기상 증착법(저온 공정)을 이용하여 비정질 실리콘 박막을 증착 시키고, 이를 금속 촉매를 이용하여 금속 유도 결정화 방법(MIC)으로 결정화 시키는 공정을 이용하였다. 유리 기판 상부에 버퍼 층을 형성한 후 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD)을 이용하여 비정질 실리콘을 증착하고 Ni-solution을 이용하여 얇게 Ni 코팅하고 그 시료를 약 $650^{\circ}C$의 Rapid Thermal Annealing(RTA) 공정을 이용하여 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화 시키는 연구를 진행하였다. Ni 코팅시간은 20분, RTA 공정은 5시간의 진행시간을 거쳐야 최적의 결정화 정도를 만들어낸다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.390-394
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• 2009

최근 화장품에 널리 사용되고 있는 페녹시에탄올에 대하여 오일의 종류가 유 수상 분배계수에 미치는 영향을 연구하였다. 분배계수의 측정은 오일을 탄화수소류, 고급지방산류, 고급알콜류, 에스테르류, 트리글리세라이드류 및 실리콘류로 구분하여 실험하였다. 실험결과 탄화수소류 및 실리콘류 오일은 유 수상 분배계수가 낮은 반면, 고급지방산류, 고급알콜류, 에스테르류 및 트리글리세라이드류 오일의 유 수상 분배계수는 높았다. 이는 탄화수소류 및 실리콘류 오일을 혼합한 경우 다른 오일을 사용한 경우에 비해 수상에 존재하는 페녹시에탄올의 농도가 높음을 나타낸다. 화장품에서의 방부력은 수상에 존재하는 방부제의 함량이 크게 좌우함으로 위의 실험 결과를 토대로 화장품에 혼합하는 오일을 조정함에 의해 페녹시에탄올의 함량이 적은 저자극의 화장품 처방을 구성할 수 있으리라 사료된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 춘계학술대회 및 기술 세미나 논문집 디스플레이 광소자
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• pp.61-62
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• 2008

최근 유가 상승의 영향으로 많은 연구자들의 관심이 풍부하고 무한한 태양에너지의 활용에 많은 관심이 쏟아지고 있다. 하지만 현재 상용화된 실리콘 태양전지는 실리콘의 정제 및 제조 단가가 생산 비용에 많은 부분을 차지하여 시장진입에 어려움을 겪고 있다 또한 실리콘의 생산과 가공이 반도체나 디스플레이 분야에서도 반드시 필요하기 때문에 그에 따른 생산량이 전체 소비를 따라 가지 못하여 나타나는 공급 부족 현상도 상당 기간 지속 되었다. 이러한 상황에서 실리콘을 대처할만한 태양전지의 개발과 함께 휴대성이 뛰어난 태양전지의 개발이 많은 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 기존의 유기 태양전지에 CNT를 혼합한 유무기 하이브리드 태양전지를 제조하고 그에 따른 광학적 특성과 전기적 특성을 살펴보았다.