• Solar Energy
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• v.17 no.1
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• pp.67-77
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• 1997

To develop chemical heat pump of higher energy density and efficiency heat-release characteristics accompanied by exothermic hydration reaction in packed bed, $Ca(OH)_2/CaO$ reactor, are examined in a lab-scale unit. We have studied the enhancement effect of inserted fins in cylindical packed bed reactor. The results obtained by numerical analysis about profiles of temperature, completion time of reaction and exothermic heat amount released from the reactor read the insertion of fins in reactor can reduce the reaction completion time by half and the rate of thermochemical reaction depends on the temperature and concentration, and it is also governed by the boundary conditions and the rate of heat transfer in the particle packed bed.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.7 no.1
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• pp.64-72
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• 1996

Calculation of the amount of excess arsenic charge has been carried out for the single crystal growth of GaAs with 1-T HB(single temperature zone horizontal Bridgman) method which has no low temperature arsenic zone. Based upon the investigation of the thermochemical properties of the Ga and As system, a general equation for the excess dimension of the ampoule and temperature gradient of the furnace. From this result, a theoretical background of the 1-T HB method has been constructed for the single crystal growth of GaAs.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.7 no.3
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• pp.518-529
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• 1996

To develope chemical heat pump using available energy sources such as solar heat and many kinds of waste thermal energy we have studied the enhancement effect of inserted fins in cylindical packed bed reactor. Two dimensionnal(radial and circumferential) partial differential eqaetions, concerning heat and masstransfer in CaO packed bad, are solved numerically to describe the characteristics of the reaction of fins inserted reactor and heat transfer. The results obtained by numerical analysis about two dimensional profiles of temperature and conversion in the reactant in the packed bed and exothermic heat amount released from the reactor are follows; -. The insertion of fins in reactor can redue the reaction completion time by half. -. The rate of thermochemical reaction depends of the temperature and concentration and it is also governed by the boundary conditions and heat transfer rate in the particle packed bed.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.7 no.6
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• pp.1181-1191
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• 1996

To develope chemical heat pump, which is operated by heat of high temperature using available energy sources such as solar heat and many kinds of waste thermal energy we have studied theoretically the enhancement effects of inserted fins on the rate of heat transfer and reaction in cylinderical $Ca(OH)_2$ packed bed reactor. The results obtained by numerical analysis about profiles of temperature, completion time of reaction and exothermic heat amount released from the reactor read as the inserted copper fins in reator reduce the completion time of dehydration reaction in packed bed by half, and the rate of thermochemical reaction depends on the temperature and concentration, and it is also governed by the boundary conditions and the rate of heat transfer in the particle packed bed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.75-75
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• 2010

단일벽 탄소나노튜브(SWNT)는 뛰어난 물리적 성질과 화학적 안정성을 가지고 있어서 다양한 분야의 응용이 기대되어 폭넓은 연구가 진행 되고 있다. 특히 SWNT의 전기적 및 기계적 특성들은 SWNT의 직경 및 뒤틀림도(chirality)에 의해 크게 좌우되기 때문에, 합성하는 단계에서 직경 또는 chirality를 제어에 관한 많은 이론적 연구가 진행되어 왔으며, 최근에는 초기 SWNT의 핵생성 단계에서의 촉매의 거동 및 상호 연관성 등에 관한 실험적인 연구결과들이 속속 보고되고 있는 실정이다. 하지만, 아직도 이에 관한 더욱 다양하고 활발한 연구 접근 및 결과들이 필요한 시점이다. 상기 배경을 바탕으로 본 연구에서는 균일한 직경을 갖는 SWNT의 합성을 위한 기초연구로서 SWNT의 직경과 촉매나노입자의 크기의 상호 연관성에 대해 체계적으로 조사하였다. 우선 SWNT합성을 위한 촉매나노입자를 얻기 위해 페리틴(ferritin)용액의 농도 및 스핀코팅 조건을 변화시킴으로써 기판 위에 분산농도를 제어한 후, 대기 열처리를 통하여 촉매나노입자의 농도를 제어하였다. 나노입자의 평균직경은 4 nm 정도로 비교적 균일하였으며, 고농도의 촉매입자는 SWNT의 다발화(bundling)를 유발하였다. 따라서, SWNT와 나노입자 직경의 상호연관성을 조사하기 위해서는 단분산(monodispersed) 된 나노입자를 이용하였으며, 아르곤 분위기에서 추가적으로 고온($900^{\circ}C$) 열처리를 실시함으로써 나노입자의 크기감소를 도모하였다. 실험결과, 열처리 시간의 증가에 따라 입자크기가 감소함을 확인하였으며, 이는 나노입자의 증발에 의한 것으로 예상된다. 다음으로는 열처리를 통하여 직경이 제어된 나노입자를 이용하여 SWNT를 합성한 후 SWNT와 촉매크기 사이의 크기 관계를 조사하였다. SWNT의 합성은 메탄을 원료가스로 열화학증기증착법을 이용하였고, 합성기판으로는 산화실리콘웨이퍼와 퀄츠기판을 이용하였다. 성장한 SWNT의 직경은 AFM을 이용하여 측정하였으며, 퀄츠기판에 수평배향 성장시킨 SWNT를 3차원 구조의 기판으로 전사(transfer)하여, 라만분석이 용이하도록 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.79-79
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• 2010

최근, 차세대 디스플레이, 터치스크린, 전자파 차폐 및 흡수 등의 분야에 응용하기 위해서 현재 주로 사용되고 있는 ITO박막을 대체하기 위한 연구가 활발하게 진행 되고 있다. ITO 박막은 희소원소인 인듐에서 기인하는 높은 비용뿐만 아니라 매장량도 한계가 있어 대체 재료의 개발이 시급하게 요구되고 있다. 더구나, 다양한 차세대 응용에 있어서는 투명전도성 뿐만 아니라 휠 수 있는 유연성까지 요구되어 ITO박막을 대체할 새로운 투명전도성 유연 박막의 개발에 관한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 탄소나노튜브(CNT)는 금속을 능가하는 이론적인 전기전도도를 갖고 있으며, 높은 탄성등의 우수한 기계적 성질을 갖고 있어, 전도성 확보 및 유연성 구현이라는 투명전도성 플렉서블 박막소재에 요구되는 사항들을 충족시킬 뿐만 아니라, 최근의 대량 합성법등의 개발로 저가에 공급할 수 있다는 장점들이 있어 ITO대체 재료로서 주목을 받고 있다. 그러나, CNT는 튜브 사이에 강한 반데르발스 인력을 가지고 있어 용매 중에 분산하는데 많은 어려움이 있으며, 액상 분산과정을 통한 CNT기반의 플렉서블 박막 제작에 있어서 큰 과제로 남아있다. 본 연구에서는 플라즈마 기능화 처리를 통하여 CNT에 친수성을 부여하였고, 초음파 처리를 통하여 에탄올 중에 CNT를 균일하게 분산한 후, 스프레이 분사법을 이용해 투명 유연기판인 PET고분자 필름위에 균일 박막을 제작하였다. CNT는 아세틸렌 가스를 이용한 열화학증기증착법으로 1mm 이상의 길이를 갖는 수직배향 CNT를 합성하였으며, 이를 아르곤 및 암모니아 플라즈마로 기능화 처리를 실시하였다. 플라즈마 처리를 통해 기능화 된 탄소나노튜브는 플라즈마 처리되지 않은 탄소나노튜브와 분산 속도에서 현저한 차이를 보였다. 제작한 CNT 기반의 투명전도성 유연박막들은 막두께에 따른 전도도 및 투광도의 관계를 조사하였고, 기판에 분사된 CNT 박막의 표면 특성은 AFM, Raman, 접촉각 실험 등을 통하여 분석하였다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.30 no.5
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• pp.458-463
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• 2010

Since the acoustic nonlinearity is sensitive to the minute variation of material properties, the nonlinear ultrasonic technique(NUT) has been considered as a promising method to evaluate the material degradation or fatigue. However, there are certain limitations to apply the conventional NUT using the bulk wave to thin plates. In case of plates, the use of Lamb wave can be considered, however, the propagation characteristics of Lamb wave are completely different with the bulk wave, and thus the separate study for the nonlinearity of Lamb wave is required. For this work, this paper analyzed first the conditions of mode pair suitable for the practical application as well as for the cumulative propagation of quadratic harmonic frequency and summarized the result in for conditions; (1) phase matching, (2) non-zero power flux, (3) group velocity matching, and (4) non-zero out-of-plane displacement. Experimental results in aluminum plates showed that the amplitude of the secondary Lamb wave and nonlinear parameter growed up with increasing propagation distance at the mode pair satisfying the above all conditions and that the ration of nonlinear parameters measured in Al6061-T6 and Al1100-H15 was closed to the ratio of the absolute nonlinear parameters.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.351-352
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• 2011

그래핀(Graphene)은 2차원 평면구조의 $sp^2$ 탄소 결합으로 이루어진 물질이다. 일반적으로 그래핀은 탄소 원자 한층 정도의 얇은 두께를 가지면서 강철의 100배 이상 높은 강도, 다이아몬드보다 2배 이상 뛰어난 열 전도성, 그리고 규소보다 100배 이상 빠른 전자이동도 등의 매우 우수한 특성을 지닌다. 그래핀을 합성하거나 얻는 방법에는, 기계적 박리법(Micro mechanical exfoliation), 산화흑연(graphite oxide)을 이용한 reduced graphene oxide(RGO)방법과 탄화 규소(SiC)를 이용한 epitaxial growth 방법 등이 있지만, 대 면적화가 어렵거나 구조적 결함이 큰 문제점이 있다. 반면, 탄화수소(hydrocarbon)를 탄소 공급원으로 하는 열화학 기상 증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)은 구조적 결함이 상대적으로 적으면서 대 면적화가 가능하다는 이점 때문에 최근 가장 많이 이용되고 있는 방법이다. TCVD를 이용, 니켈, 몰리브덴, 금, 코발트 등의 금속에서 그래핀 합성연구가 보고되었지만, 대부분 수 층(fewlayer)의 그래핀이 합성되었다. 하지만, 구리 촉매를 이용하는 것이 단층 그래핀 합성에 매우 효율적이라는 연구결과가 보고되었다. 구리의 경우, 낮은 탄소융해도(solubility of carbon) 때문에 표면에서 self limiting 과정을 통하여 단층 그래핀이 합성된다. 그러나 단층 그래핀 일지라도 면저항(sheet resistance)이 매우 높고, 이론적 계산값에 비해 전자이동도(electron mobility)가 낮게 측정된다. 이러한 원인은 구조적 결함에서 기인된 것으로써 산업으로의 응용을 어렵게 만들기 때문에 양질의 단층 그래핀 합성연구는 필수적이다[1,2]. 본 연구에서는 TCVD를 이용하여 구리 포일(25 ${\mu}m$, Alfa Aeser) 위에 메탄가스를 탄소공급원으로 하여 수소를 함께 주입하고, 메탄가스의 양과 합성시간, 열처리 시간을 조절하면서 균일한 단층 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀을 $SiO_2$ (300 nm)기판위에 전사(transfer)후 라만 분광법(raman spectroscopy)과 광학 현미경(optical microscope)을 통하여 분석하였다. 그 결과, 열처리 시간이 증가할수록 촉매로 사용된 구리 포일의 grain size가 커짐을 확인하였으며, 구리 포일 위에 합성된 그래핀의 grain size는, 구리 포일의 grain size에 의존하여 커짐을 확인하였다. 또한 동일한 grain 내의 그래핀은 균일한 층으로 합성되었다. 이는 기계적 박리법, RGO 방법, epitaxial growth 방법으로 얻은 그래핀과 비교하여 매우 뛰어난 결정성을 지님이 확인되었다. 본 연구를 통하여 면적이 넓으면서도 결정성이 매우 뛰어난 양질의 단층 그래핀 합성 방법을 확립하였다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.38 no.1
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• pp.19-28
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• 2021

Corrosion is the degradation of metals by reaction with the environment. It is difficult to completely remove. Corrosion proceeds rapidly after the protective barrier is destroyed, and several reactions occur that alter the composition and properties of the metal surface and local environments, such as diffusion of metal cations into the matrix, the formation of oxides, and local pH changes. The study of corrosion of steel and iron is of theoretical and practical interest and is receiving considerable attention. Acid solutions, which are widely used in industrial pickling, acid descaling, cleaning and acidification of oil wells, require the use of corrosion inhibitors to suppress corrosion attacks on metallic materials. Physical removal of rust requires expensive special equipment, and chemical removal of it can cause corrosion or shorten the life of the metal. In this study, an eco-friendly rust cleaner was developed using cosmetics and food materials by applying the concept of perm reducing agent and chelate, and applied to remove rust from industrial and hot water pipes and various industrial devices. As a result, it was found that rust cleaners remove rust more effectively and safely compared to conventional treatment methods. At the same time, the rust removal efficiency was 1.75 to 2.5 times better for industrial piping and 1.56 to 2.2 times better for boiler hot water than conventional methods.

• Clean Technology
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• v.16 no.3
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• pp.198-205
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• 2010

Two sets of thermal reaction experiment for chlorinated hydrocarbons were performed using an isothermal tubular-flow reactor in order to investigate thermal decomposition, including product distribution of chlorinated hydrocarbons. The effects of $H_2$ or Ar as the reaction atmosphere on the thermal decomposition and product distribution for dichloromethane($CH_2Cl_2$) was examined. The experimental results showed that higher conversion of $CH_2Cl_2$ was obtained under $H_2$ atmosphere than under Ar atmosphere. This phenomenon indicates that reactive-gas $H_2$ reaction atmosphere was found to accelerate $CH_2Cl_2$ decomposition. The $H_2$ plays a key role in acceleration of $CH_2Cl_2$ decomposition and formation of dechlorinated light hydrocarbons, while reducing PAH and soot formation through hydrodechlorination process. It was also observed that $CH_3Cl,\;CH_4,\;C_2H_6,\;C_2H_4$ and HCl in $CH_2Cl_2/H_2$ reaction system were the major products with some minor products including chloroethylenes. The $CH_2Cl_2$/Ar reaction system gives poor carbon material balance above reaction temperature of $750^{\circ}C$. Chloroethylenes and soot were found to be the major products and small amounts of $CH_3Cl$ and $C_2H_2$ were formed above $750^{\circ}C$ in $CH_2Cl_2$/Ar. The thermal decomposition reactions of chloroform($CHCl_3$) with argon reaction atmosphere in the absence or the presence of $CH_4$ were carried out using the same tubular flow reactor. The slower $CH_3Cl$ decay occurred when $CH_4$ was added to $CH_3Cl$/Ar reaction system. This is because :$CCl_2$ diradicals that had been produced from $CHCl_3$ unimolecular dissociation reacted with $CH_4$. It appears that the added $CH_4$ worked as the :$CCl_2$ scavenger in the $CHCl_3$ decomposition process. The product distributions for $CHCl_3$ pyrolysis under argon bath gas were distinctly different for the two cases: one with $CH_4$ and the other without $CH_4$. The important pyrolytic reaction pathways to describe the important features of reagent decay and intermediate product distributions, based upon thermochemistry and kinetic principles, were proposed in this study.