• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.589-589
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• 2013

열전재료는 제백효과(Seebeck effect)에 의해 폐열을 전기에너지로 변환시킬 수 있는 소재로서, 기존의 열전재료가 나노수준으로 크기가 줄어들 경우 양자제한효과에 의한 제백계수의 증가와 표면산란에 의한 열전도도 감소로 인해 벌크재료에 비해 높은 에너지변환효율을 가질 수 있을 것으로 기대되고 있다. 에너지 변환효율은 열전성능계수인 $ZT=S2{\sigma}T/k$로 정의되며 따라서 우수한 열전재료는 높은 제백계수 S와, 높은 전기전도도 ${\sigma}$ 및 낮은 열전도도 k를 갖는 재료여야 한다. 그러나 나노소재는 낮은 측정 신호와 측정소자준비가 어려워 기존 측정시스템으로는 원활한 측정이 어렵다. 특히 열전도도의 경우 나노소재 자체의 열전도 보다 나노소재 주변 구조에 의한 열전도가 큰 경우 정확한 열전도도 평가가 어렵다. 본 연구에서는 나노선의 열전물성을 평가하기 위해 MEMS기반 기술을 이용하여 열전물성 측정플랫폼(MEMS-based thermoelectric measurement platform, MTMP)을 개발하였다. 개발 된 MTMP는 얇은 Si nitride 브릿지들이 허공에 떠 있는 두 개의 아일랜드 형태의 멤브레인 구조를 지지하는 형태로 제작되었으며, 한 쪽 아일랜드구조 위에는 나노히터가 있어 두 아일랜드 구조 사이에 온도구배를 만들 수 있도록 제작되었다. 제작된 멤브레인을 이용하여 전기화학적인 방법으로 합성한 Bi-Te계 나노선의 S, ${\sigma}$ 그리고 k를 측정하였다. 측정결과 화학양론적 미세구조를 갖는 단결정 Bi2Te3 나노선은 300 K의 측정온도에서 $S=-57{\mu}V/K$, ${\sigma}=3.9{\times}10^5S/m$, k=2.0 W/m-K의 측정 값으로 ZT=0.19였다. 본 연구에서 개발한 MTMP는 나노선 뿐만 아니라 나노플레이트의 열전 측정에도 활용할 수 있는 구조로서 나노열전소재 측정에 널리 활용될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.470.1-470.1
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• 2014

InAs는 high mobility를 갖는 III-V 화합물 반도체로 최근 InAs 나노선 기반 electronic transport에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, InAs는 n-type의 중온 영역대의 열전물질로서 나노선이나 나노박막과 같은 저 차원 구조의 열전 특성에 대한 보고가 이루어 지고 있다. 대부분의 InAs 나노선의 성장 방법은 화학기상증착법에 의한 것으로, 상온에서 $100{\mu}V/K$ 이하의 낮은 Seebeck 계수 값을 나타내고 있다. 본 연구는 무촉매 상태에서 MBE (Molecular beam epitaxy) 성장시킨 InAs 나노선의 열전 특성을 측정하였다. MTMP (Microfabricated Thermoelectric measurement platform)를 이용하여 50 K에서 300 K까지의 온도 영역에서 전기전도도, Seebeck 계수의 측정을 진행하였다. 그 결과 Seebeck 계수 값은 상온에서 대략 $200{\mu}V/K$로 높게 나타나고 있으며, 동일한 나노선의 상온 전기전도도는 대략 9800 S/m로 많은 보고들과 비슷한 수준의 수치가 나타나고 있다. Transconductance 측정을 통한 field-effect mobility와 carrier 농도를 평가한 결과가 Mott formula에서 계산된 carrier 농도와 유사한 결과를 나타내었다. 매우 큰 Seebeck 는 carrier 농도가 낮은 것에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.433.2-433.2
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• 2014

그래핀(graphene)은 탄소나노튜브(CNTs)에 비해 가격 경쟁력이 있고 우수한 광투과성과 전기 및 열 전도성을 갖고 있어 반도체 소재, 방열 소재, 접점 소재 등에 적용 가능성이 높은 재료로 주목받고 있다. 특히 모바일 디바이스의 소형화, 고집적화 등의 이슈로 인해 그래핀 소재의 방열 소재 적용을 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 한편 산화 구리 나노선(CuO Nanowire)은 전기 및 열전도도가 우수하고 1차원 나노 구조는 부피대비 큰 표면적, 종횡비가 커서 뛰어난 열전도 구조로서 방열 소재로 응용되기 좋은 조건을 갖고 있다. 본 연구에서는 2차원 구조의 그래핀 나노플레이트(Graphene Nanoplatelet)와 1차원 구조의 CuO NW를 하이브리드화를 통해 열전도도 향상를 개선시키고자 하였다. 소재 합성은 GNP에 Cu 무전해 도금을 진행한 후 열산화 방식을 적용하여 CuO NW를 직접 성장시키는 방식으로 진행하였다. 합성된 GNP-CuONWs 다차원 나노구조체의 열전도도 측정은 에폭시에 분산시켜 레이져 플레쉬법을 이용하였다. 미세 구조 관찰 결과, CuO NW 성장 거동은 열처리 온도 및 시간 그리고 O2 가스의 순환 환경이 주요인자로 작용하는 것을 확인하였다. 열전도도 향상은 다차원 구조의 특성으로 인해 면접촉과 선접촉이 동시에 이루어졌기 때문인 것으로 분석되었으며, 이러한 CuO NWs morphology와 열전도도 향상과의 상관 관계에 대해 논의할 것이다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권4호
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• pp.19-25
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• 2006

STS 304 발열선과 $Zr-KCIO_4$ 기폭화약을 사용한 전기식 착화기에 대한 열전이 특성을 시험하고 Fitted Wire Model로 분석한 결과, 약 $300^{\circ}C$ 부근에서 기폭화약과 관련된 열전이 특성 파라미터가 급격하게 변화되었다. 이 현상은 기폭화약에 사용된 $KCIO_4$의 상변화로 인한 흡열반응에 의해 발생된 것으로 판단된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권6호
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• pp.467-475
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• 2002

가온 프로브를 사용하여 직장을 통한 온열치교법이 비침습적 전립선치료의 한 방법으로 사용되고 있으나 직장벽 내에서의 과도한 온도에 의한 가열은 장점막의 손상을 입힐 뿐만 아니라 전립선 전체를 적절한 온도까지 가열하기가 어렵다고 알려져 있다. 따라서 전립선과 온열치료 시스템 사이에서 일어나는 열전달 메카니즘에 관한 보다 정확한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 전립선 표면에 가해진 냉.온 자극이 전립선 내부의 온도 분포에 미치는 영향을 수치해석을 이용하여 검토하였다. 유한체적 프로그램인 "FLUENT"를 사용하여 비정상상태의 열전도방정식을 해석하여 전립선 내의 시간에 따른 온도분포를 고찰하고, 가열 및 냉각시간, 가열 및 냉각온도 등이 전립선 내부의 온도분포와 온열효과가 전달되는 영역을 규명하였다. 온열 치료법(40~45$^{\circ}C$)에 의해 온열효과가 나타나는 전립선의 내부 영역을 가시화하고, 가열/냉각의 반복 자극이 전립선의 온도분포에 미치는 영향을 조사한 결과 통상적인 온열 치료법에 의한 온열효과는 전립선의 낮은 열전도도의 영향에 의해 전립선의 일부 영역에만 도달되는 한계를 보였다. 가열/냉각의 냉.온 자극을 반복하면서 열적 자극효과를 고려한 냉.온 치료시스템을 개발하기 위하여 냉.온 자극 온도와 시간이 전립선 내부에 미치는 열전달 메카니즘을 고찰하여 원하는 자극주기와 전립선 내부 온도자극 정도를 설정하기 위한 유효한 자극패턴을 제시할 수 있는 기초자료를 획득하였다. 또한, 전립선 조직내부를 통과하는 혈액의 유동이 조직의 온도분포 및 열전달에 미치는 영향을 검토한 결과 냉온 자극 강도에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 냉온자극에 의한 전립선치료기의 자극프로브의 형상 설계와 가열에 의한 온열 효과 및 가열/냉각의 반복에 의한 열자극 효과를 동시에 얻을 수 있는 자극시스템을 개발하는 데에 유용하게 사용할 수 있으리라 사료된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.285-288
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• 2005

성층권 비행선은 주어진 임무를 수행하기 위하여 성층권에서 장기 체공을 해야 한다. 이 때, 태양의 복사 열전달 현상이 비행선 성능에 미치는 영향을 알아보기 위하여 열해석을 수행하였다. 이를 위하여 성층권의 열환경을 조사하고, 수치해석을 위해 비행선 모델을 Gridgen을 이용하여 격자를 형성하였다. 그리고, STAR-CD를 사용하여 해석 모델에 대한 열 특성 연구를 수행하였다. 특히, 태양의 위치를 변화시키면서 각각에 대한 비행선 선체의 온도 변화에 중점을 두었다. 이를 바탕으로 태양의 복사에너지가 성층권 비행선에 미치는 영향에 대해 시뮬레이션을 구현하였다.

• 한국신뢰성학회:학술대회논문집
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• 한국신뢰성학회 2004년도 정기학술대회
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• pp.123-128
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• 2004

본 논문에서는 가속 수명 시험을 통하여 열전소자의 수명 분포, 모수 등을 규명하였으며 고장 분석을 통하여 열전 소자의 수명 증가를 위한 대책 방안을 논의하였다. 가속 수명 시험 결과 열전 소자는 형상 모수 3,6인 Weibull 분포를 따름을 알 수 있었다. 열전 소자가 반도체 부품임에도 불구하고 형상 모수가 큰 이유는 반복 Bending에 의한 피로 파괴가 발생하기 때문임을 고장 분석을 통하여 규명하였다. 위의 고장 메커니즘을 설명할 수 있는 가속 모델식은 Coffin-Manson식으로 설명되어 질 수 있으며 가속수명시험 결과 재료 상수는 1.8임을 알 수 있었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.165-171
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• 2017

고령자 및 장애인의 삶의 질을 높이기 위하여 일상생활동작을 보조하는 경량의 재활보조 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 수소저장합금 모듈 3가지를 설계하였고, 열전달 해석을 통하여 수소저장합금 엑츄에이터의 성능을 높일 수 있는 수소저장합금 모듈을 선정하였다. 수소저장합금 엑츄에이터는 열전소자의 열전달을 통하여 수소저장합금 모듈 안에 담겨 있는 수소의 흡수/방출을 통하여 공압 엑츄에이터의 기계적인 동작을 구동시킨다. 수소저장합금 모듈의 열전달의 효과를 검증하기 위하여, 열전소자와 수소저장합금 모듈의 접촉 방식을 선접촉과 면접촉 방식의 3가지 타입으로 3D 모델을 설계하였고, 열전달 해석을 통하여 열전달에 대한 특성을 비교하였다. 그 결과, 열전소자와의 열전달 방식이 선접촉 방식과 비교하여 면접촉 방식의 수소저장합금 모듈이 열전달 특성이 4.4배 좋아지는 것을 확인하였다. 면접촉 방식의 수소저장합금 모듈은 재활보조 시스템의 착용성을 높일 수 있는 수소저장합금 엑츄에이터 개발에 적용될 수 있을 거라 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.31-38
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• 2006

성층권 비행선이 성층권의 열 환경에서 비행성능을 확보할 수 있는지 여부를 확인하기 위해 비행선의 모델을 구축하여 태양복사 에너지를 고려한 열전달 해석을 수행하였다. 태양의 위치 변화에 따른 외피의 온도분포와 자연대류 현상에 의한 내부유동을 해석하였으며, 이를 바탕으로, 성층권 내의 열 환경에서 비행선은 안전한 비행성능을 확보할 수 있음을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2002년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.168-168
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• 2002