• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.116.2-116.2
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• 2016

n-type 반도체의 성질을 가지고 있는 $TiO_2$는 화학적 안정성, 3.2 eV의 밴드갭 에너지 등에 의하여 다양한 형태의 에너지 변환 및 저장 소재로 많이 연구되어지고 있다. 특히, Fujishima-Honda의 발견에 의한 광촉매적 특성은 $TiO_2$의 가장 대표적인 응용 분야라 할 수 있다. 이런 $TiO_2$는 솔-겔, 수열합성법, 침전법 등의 화학적 방법을 통하여 제조 한다. 하지만 이런 방법은 $TiO_2$를 전극으로 사용하기 위한 추가적인 공정이 필수적일 뿐 아니라 그 구조를 제어하기가 쉽지 않다. 이에 약 10여 년 전부터 많은 연구자, 과학자들은 금속 기판위에 $TiO_2$를 형성하는 양극산화 법에 대한 관심을 가지고 꾸준히 연구되어져 왔다. 양극산화법을 통한 $TiO_2$는 그 조건에 따라 박막, 기공(포어)구조, 튜브 구조 및 다양한 나노 구조를 형성할 수 있게 한다. 그렇지만 대표적인 구조는 기공간의 공간을 유지하는 나노 튜브의 형태라 할 수 있다. $TiO_2$ 나노 튜브를 형성하기 위해서는 극미량의 fluoride 이온이 첨가된 전해질에서 이루어진다고 알려져 왔다. 본 발표에서는 이런 전해질의 조건에 따른 나노튜브 구조의 변화를 보고 그 변화에 따른 광전기화학적 차이점에 대하여 논하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2377-2379
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• 2005

본 논문은 유연한 영상표시 장치에 응용될 수 있는 중공음극방전 소사(hollow cathode discharge device)를 마이크로머시닝기술로 제작하고 시험한 결과를 보여준다. 중공음극방전은 평판음극방전에 비해서 전류밀도가 큰 장점이 있다. 방전 소자는 유연한 구조의 양극과 음극, 그리고 그 사이의 절연층으로 구성되어 있으면 소자의 크기는 $20mm{\times}10mm$이다. 방전이 일어나는 영역은 관통 구멍으로서 $7{\times}11$개가 배열되어 있고, 구멍의 직경은 $70{\mu}m$이다. 실리콘 기판 위에 SU-8 몰드를 형성한 후 니켈 전기도금으로 음극을 제작한다. 그 위에 폴리이미드를 스핀코팅하여 절연층을 이루고, 열증착으로 알루미늄 양극을 제작한 후, 실리콘과 SU-8을 제거하여 방전 소자를 완성한다. 진공챔버내 아르곤 가스 분위기에서 소자의 두 전극 간 전압을 변화시켜 가면서 전류-전압 특성을 측정하였고, 방전상태를 관찰하였다. 챔버 내의 절대압력이 260mmHg이고 인가전압이 230V 정도일 때 안정 방전이 관찰되었다

• 자원리싸이클링
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• 제16권3호
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• pp.3-11
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• 2007

현재 금의 대부분은 금광과 납, 구리 등의 비철금속을 제련하는 공정에서 발생되는 부산물인 양극 슬라임으로부터 제련되고 있다. 뿐만 아니라 금은 사용 후 수거되는 치과 의료용 재료와 폐도금액 그리고 폐인쇄회로기판(폐PCBs) 등의 폐기물로부터 상당량이 제련되고 있다. 금광과 수거되는 고 함량 금함유 폐기물로부터 금을 제련하는 방법에는 크게 염화법, 청화법, 아말감법 등이 있으며, 비철금속 제련공정상의 부산물인 양극 슬라임으로부터 금을 제련하는 방법에는 전기분해법이 있다. 전기분해법은 크게 배소-고온용융-전기분해 공정으로 구성되어 진다. 또한 폐PCBs 같은 저 함량 금함유 폐기물로부터 금을 제련하는 방법에는 주로 건식법이 사용되고 있다. 본 고에서는 금을 제련하는 기술 현황에 대하여 소개하고, 이어서 최근에 국내에서 개발 중인 금제련 기술개발을 간략히 소개하고자 한다.

• 공업화학
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• 제8권2호
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• pp.161-171
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• 1997

인쇄회로기판의 식각폐수를 전기화학적 방법을 이용하여 양극에서 이를 재생하고, 음극에서 구리를 석출하기 위한 실험을 행하였다. 양극에서의 Cu(I)의 산화에 따른 Cu(I)/Cu(II) 변화는 Pt와 Ag/AgCl/4M KCl 전극사이의 전위차를 이용하여 측정하였으며, 반응의 진행에 따른 양극에서의 염소기체 발생은 용액내에 Cu(I)의 농도를 일정치 이상으로 유지시키고, 비다공성 흑연전극을 이용하여 억제할 수 있었다. 그리고, 음극에서의 구리석출은 전류밀도 $360mA/cm^2$, 구리이온농도 12g/l 일때 가장 효율적이며 석출된 구리는 dendrite구조임을 알 수 있었다. 또한 석출효율과 회수방법을 고려할 때 음극으로서 Ti전극을 사용할 경우 가장 우수한 효율을 얻을 수 있었다. 전해온도가 증가함에 따라서 전류효율은 낮아졌으며, 전력효율은 $50^{\circ}C$에서 최대값을 나타내었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.116-116
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• 2018

부식은 재료와 사용 환경과의 상호작용에 의한 결과로서 일반적으로 두께의 감소와 균열의 발생 및 파손 등의 문제로 나타난다. 특히 사용환경 중에서 해수 분위기는 금속의 부식에 가장 유리한 조건이다. 따라서 해양환경 중 항만이나 조선 및 해양 산업 등에 많이 이용되는 강 구조물은 이에 대응하기 위하여 도장방식이나 음극방식을 사용하고 있다. 여기서 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 전기적으로 연결하여 방식하는 방법이다[1]. 한편, 해수 중에서 이와 같은 원리로 음극방식 할 경우에는 피방식체인 강재표면에 부분적으로 칼슘 또는 마그네슘 화합물 등의 생성물이 부착하는 현상을 볼 수 있게 된다. 이와 같이 수산화마그네슘($Mg(OH)_2$)및 탄산칼슘($CaCO_3$)을 주성분으로 하여 석출되는 석회질 피막(calcareous deposits)은 피방식체에 유입되는 음극방식 전류밀도를 감소시켜 주거나 물리적 장벽의 역할을 함으로써 외부의 산소와 물 등 부식환경으로부터 소지금속을 보호한다[2]. 그러나 석회질 피막은 소지금속과의 결합력, 막의 균일한 분포, 내식성 및 제작시간의 단축 등 해결해야 할 과제가 있다. 또한 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 따라서 본 연구에서는 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 전착프로세스를 통해 해수 중 기체를 용해시켜 석회질 피막을 제작하고 막의 결정구조 제어 및 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판(Steel Substrate)은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)을 사용하였으며, 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$의 조건으로 인가하였다. 양극의 경우에는 해수에 녹아있는 이온 이외에 다른 성분들이 환원되는 것을 방지하기 위해 불용성 양극인 탄소봉(Carbon Rod)을 사용하였다. 이때 석출속도, 밀착성 및 내식특성 향상을 위해 해수에 주입한 기체의 양은 0.5 NL/min였으며, 기판 근처에 고정하여 음극 부근에서의 반응을 유도하였다. 각 조건별로 제작된 막의 표면 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였으며, 석회질 피막의 밀착성과 내식특성을 평가하기 위해 규격에 따른 테이핑 테스트(Taping Test, ISO 2409)와 3 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하여 제작된 막의 내구성과 내식성을 분석-평가하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수 중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 3 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.80-85
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• 2019

이산화바나듐은 잘 알려진 금속-절연체 상전이 물질이며, 바나듐 레독스 흐름 전지는 대규모 에너지 저장장치로 활용하기 위해서 많은 연구가 이루어져왔다. 본 연구에서는 바나듐 옥사이드 ($VO_x$) 박막을 리튬이온 이차전지의 양극으로 적용하는 연구를 수행하였다. 이를 위해서 $VO_x$ 박막을 실리콘 웨이퍼 위에 열산화공정으로 300 nm 두께의 $SiO_2$ 층이 형성된 Si 기판 및 쿼츠 기판 위에 RF 마그네트론 스퍼터 시스템으로 60분 동안 $500^{\circ}C$에서 다른 RF 파워로 증착하였다. 증착된 $VO_x$ 박막의 표면형상을 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였고, 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. 투과율 및 흡수율과 같은 광학적 특성은 자외선-가시광선 분광계로 조사하였다. Cu Foil 위에 증착된 $VO_x$ 박막을 리튬이온전지의 양극물질로 적용하여 CR2032 코인셀을 제작하였고, 전기화학적 특성을 조사하였다. 그 결과 증착된 $VO_x$ 박막은 RF 파워가 증가할수록 낟알 크기가 증가하였고, RF 파워 200 W 이상에서 증착된 박막은 $VO_2$상을 나타내었다. 증착된 $VO_x$ 박막의 투과율은 결정상에 따라 다른 값을 나타내었다. $VO_x$ 박막의 이차전지 특성은 높은 표면적을 가질수록, 결정상이 혼재될수록 높은 충방전 특성을 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권2호
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• pp.69-73
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• 2010

정전분무증착 기술에 의해 증착된 고체산화물 연료전지(SOFC) 양극재료인 SSC 양극막의 미세구조적 변화에 대해 연구하였다. Samarium chloride hexahydrate$(SmCl_3{\cdot}6H_2O)$, strontium chloride hexahydrate$(Co(No_3)_2{\cdot}6H_2O)$, cobalt nitrate hexahydrate$(Co(No_3)_2{\cdot}6H_2O)$의 출발 물질과 용매로써 메탄올이 전구체 용액을 제조하는데 사용되었다. SOFC의 양극을 위해 적합한 다공성의 SSC 막을 제조하였으며, 그 미세구조가 증착시간, 기판온도, 인가전압 등과 같은 공정변수들에 의존한다는 것을 관찰하였다. 주사전자현미경과 X-ray 회절 패턴이 미세구조와 결정성 분석을 위해 사용되었다. 본 연구를 통해, ESD 기술이 요구하는 상의 합성과 다공성의 미세구조를 갖는 SOFC의 양극막을 제조하는데 효과적인 방법임을 입증하였다.

• 전기화학회지
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• 제12권1호
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• pp.47-53
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• 2009

본 연구에서는 불순물이 포함된 Al 기판으로부터 두 단계의 양극산화 (anodization) 법에 의해 균일한 나노기공을 갖는 AAO(Anodic Aluminum Oxide)을 제조하였다. 생성된 AAO템플릿 위에 Deposition-Precipitation(DP)방법을 사용하여 수직으로 형성된 $TiO_2$ 나노섬유에 Au를 첨가시켜 2 wt.% $Au/TiO_2$ 나노섬유룰 제조하였다. 두 단계의 양극산화를 통해 규칙적으로 배열된 AAO 기공 형상과 기판 위에 수직으로 배향된 $TiO_2$ 나노섬유의 형상을 SEM을 통해 확인하였다. 또한 $Au/TiO_2$ 나노섬유의 특성은 XRD와 Raman 분석을 통하여 $TiO_2$의 아나타제(anatase)와 루타일(rutile) 결정구조와 $TiO_2$ 나노섬유에 담지된 Au의 존재를 확인하였다. 또한 일산화탄소(CO) 산화반응을 통해 AAO(Anodic Aluminum Oxide)기판 위에 형성된 $TiO_2$와 2 wt% $Au/TiO_2$ 나노섬유의 광촉매적 활성을 비교하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1923-1925
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• 2003

본 논문은 유리 기판과 실리콘 기판의 양극접합과 CMP공정을 통하여 정전기력으로 구동되는 마이크로 비틀림 액추에이터를 제작하고 이 제작된 액추에이터의 성능을 개선하는 방법과 실험에 관한 것이다. 이 비틀림 액추에이터는 미소 거울로 사용하기 위해 제작하였다. 미소 거울은 영상을 정확히 반사하거나 회절 시키는 것이 목적이지만 MEMS 공정의 특성 문제로 인해 일관적인 성능을 나타내는 것이 비교적 힘들다. 따라서 이를 개선하기 위해선 구조적인 접근 보다 실제 구동될 때의 현상을 보상하는 것이 필요하다. 일정한 입력전압에 비례하는 미소 거울의 변위를 알고 이를 기준으로 하여 시스템을 구동하여야 한다. 여기서 인가되는 전압에 비례하는 변위가 정확한지 측정을 해야 하고 만약 오차가 있다면 이를 개선하여야 한다. 또한 구동 시 발생하는 overshoot 현상과 작은 떨림 현상을 줄이고 빠른 시간 내에 응답하도록 시스템을 보상하여야 한다. 본 논문에선 PID 제어기법을 사용하여 $0.5^{\circ}$의 각도로 구동할 때를 기준으로 이 때의 구동전압 200V를 인가하고 오차를 측정하여 시스템을 보상하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.219-219
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• 2016

유기발광소자는 저전력, 빠른 응답속도, 고휘도 및 자체발광 등의 장점들 때문에 고체 광원과 플렉서블 디스플레이로 연구가 진행되고 있다. 유기발광소자는 유기 발광층을 인광물질로 사용 함으로서 100 % 내부양자 효율을 이루고 있지만 공기와 유리기판의 계면과 유리 기판과 ITO 계면에서 발생하는 내부 전반사 효과와 유기물과 ITO 기판 사이에서 발생하는 웨이브 가이드 효과 등으로 인해 발광량의 약 20 %만을 외부로 추출 할 수 있다. 따라서 유기발광소자의 광 추출 효과를 증가시키기 위해서 소자외부에 아웃커플링 필름 또는 마이크로렌즈 어레이 필름을 부착시키는 방법, 금속 나노 입자를 유기발광소자 내에 삽입하여 표면 플라즈몬 효과로 인한 광추출 효율을 높이는 방법 등이 제시되고 있다. 본 연구에서는 Au-ZnO 나노복합체를 간단한 졸겔법을 이용하여 양극 버퍼층으로 사용하여 그에 따른 계면, 전기적 및 광학적 특성을 분석하였다. Au-ZnO 나노복합체를 포함한 tris(8-hydroxyquinolinato) aluminium (Alq3) 발광층에서 ZnO를 포함한 Alq3 발광층보다 엑시톤 수명이 빠르게 감소하는 것을 시간 관련 단광자 계산(Time-Correlated Single Photon Counting) 측정을 통해서 알 수 있었다. 이러한 결과는 Au 금속 나노입자의 플라즈몬 흡수 파장과 Alq3 발광층에서 생성되는 발광 파장이 겹쳐서 효과적인 공명 에너지 전달효과로 인해 Alq3 발광층의 발광성질이 향상된 것을 의미한다. Au-ZnO 나노복합체와 ZnO 나노입자를 가지는 유기발광소자의 전류 효율은 50 mA/cm2 에서 각각 2.27와 1.83 cd/A 가지는 것으로 확인 되었다. 또한 Au-ZnO 나노복합체와 ZnO 나노입자를 사용한 유기발광소자의 전압-전류밀도가 유사한 것을 확인 할 수 있는데 이는 Au 금속 나노입자가 ZnO 나노입자의 정공 주입능력을 저하시키지 않는 것을 의미한다.