• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.73-80
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• 2010

고체산화물연료전지(SOFC)는 청정에너지기술로써 화학에너지를 전기에너지로 직접 전환한다. SOFC는 열병합발전과 결합하여 80%이상의 효율을 올릴 수 있으며 천연가스와 바이오가스 등 연료에 대한 융통성이 폴리머전해질막연료전지(PEMFC)보다 높다. YSZ전해질과 함께 SOFC에 주로 채용되는 공기극 재료는 아직까지 Sr이 첨가된 $LaMnO_3$(LSM)이다. LSM 이외에, 혼합전도성을 가지는 페로브스카이트로서 Sr첨가 $LaCoO_3$(LSCo), $LaFeO_3$(LSF), $LaFe_{0.8}Co_{0.2}O_3$(LSCF)는 공기극 임피던스가 LSM에 비해 현저히 낮아 연구가 증가하고 있다. 그러나 SOFC전극의 소결온도에서 YSZ과 고체반응을 일으키는 문제점과 열팽창 계수가 YSZ와 격차가 크게 나는 문제점 때문에 전극 제조가 복잡하다. 따라서 전해질과의 화학적 안정성 및 유사한 열팽창계수(TEC)를 가지면서 우수한 전기화학활성을 제공하는 것이 해결해야할 중요한 문제로 남는다.

• Composites Research
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• 제23권2호
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• pp.1-9
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• 2010

본 연구는 실린더 내부가 경사가능재료로 코팅된 두꺼운 벽을 가진 실린더의 겉보기 파괴인성치를 해석한 것이다. 실린더는 내부로부터 반경방향의 단일 모서리 균열이 내재되어 있으며, 균열면과 내면에는 내압을 받고 있는 것으로 가정하였다. 소결온도로부터 냉각 결과 균일한 열팽창계수로 인해 실린더에는 비적합 고유스트레인이 생성되었다. 기존의 연구에서 소개된 응력확대계수 평가법에 기초해 겉보기 파괴인성치를 계산하였다. 본 연구에서는 TiC/$Al_{2}O_{3}$ FGM 코팅된 실린더를 사용하였고 겉보기 파괴인성치의 수치적인 결과를 도식화하였다. 재료분포프로파일, 실린더 벽 두께, 적용온도와 코팅두께등이 겉보기 파괴인치에 미치는 영향이 상세히 조사되었으며, 이러한 모든 인자는 실린더의 겉보기 파괴인성치를 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권1호
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• pp.21-26
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• 2011

Ni-YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) composite powders를 glycine nitrate process으로 만들었다. 합성된 분말은 $1300{\sim}1400^{\circ}C$ 4시간 동안 소성하였으며 $1000^{\circ}C$에서 2시간 동안 질소 및 수소 분위기에서 환원 소성하여 Ni-YSZ cermet을 제조하였다. Ni의 부피비를 변화 시켜 각기 그들의 미세구조, 전기전도도, 열팽창 및 강도 특성을 알아보았다. Ni과 YSZ 상 사이에 상호 연결된 균질하게 분포된 다공성 미세구조를 얻을 수 있었다. 기공률, 전기전도도, 열팽창계수 및 곡강도 모두 Ni의 양에 민감하게 영향 받는 것을 알 수 있으며 40 vol%의 Ni를 함유한 Ni-YSZ cermet가 전극재료로 가장 적당하였다. $1350^{\circ}C$에서 소성한 40 vol% Ni-YSZ 시편의 경우 30 %의 기공율, 65.5 Mpa의 강도, 917.4 S/cm의 전기 전도도($1000^{\circ}C$)및 $12.6{\times}10^{-6}^{\circ}C^{-1}$의 열팽창계수($1000^{\circ}C$)를 가져 YSZ 전해질의 음극재료로 가장 적합하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.78-78
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• 2000

다결정 실리콘-게르마늄 (poly-SiGe)은 태양전지 개발에 있어서 중요한 물질이다. 우리는 소량의 Ge(x=0.05)으로부터 다량의 Ge(x=0.67)을 함유한 수소화된 비정질 실리콘-게르마늄 (a-SiGe:H) 박막의 고상결정화 과정을 ESR (electron spin resonance)방법으로 조사해보았다. 먼저 PECVD 방법으로 Corning 1737 glass 위에 a-Si1-xGex:H 박막을 증착시켰다. 증착가스는 SiH4, GeH4 가스를 썼으며, 기판온도는 20$0^{\circ}C$, r.f. 전력은 3W, 증착시 가스압력은 0.6 Torr 정도이었다. 증착된 a-SiGe:H 박막은 $600^{\circ}C$ N2 분위기에서 다시 가열되어 고상결정화 되었고, 결정화 정도는 XRD (111) peak의 세기로부터 구해졌다. ESR 측정은 상온 x-band 영역에서 수행되었다. 측정된 ESR스팩트럼은 두 개의 Gaussian 함수로써 Si dangling-bond와 Ge dangling-bond 신호로 분리되었다. 가열 초기의 a-SiGe:H 박막 결함들의 스핀밀도의 증가는 수소 이탈에 기인하고, 또 고상결정화 과정에서 결정화된 정도와 Ge-db 스핀밀도의 변화는 서로 깊은 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 특히 Ge 함유량이 큰 박막 (x=0.21, 0.67)에서 뿐만 아니라 소량의 Ge이 함유된 박막(x=0.05)에서도 Ge dangling-bond가 Si dangliong-bond 보다 고상결정화 과정에서 더 중요한 역할을 한다는 것을 알수 있었다. 또한 초기 열처리시 Si-H, Ge-H 결합에서 H의 이탈로 인하여 나타나는 Si-dangling bond, Ge-dangling bond 스핀밀도의 최대 증가 시간은 x 값에 의존하였는데 이러한 결과는 x값에 의존하는 Si-H, Ge-H 해리에너리지로 설명되어 질 수 있다. 층의 두께가 500 미만인 커패시터의 경우에 TiN과 Si3N4 의 계면에서 형성되는 슬릿형 공동(slit-like void)에 의해 커패시터의 유전특성이 파괴된다는 사실을 알게 되었으며, 이러한 슬릿형 공동은 제조 공정 중 재료에 따른 열팽창 계수와 탄성 계수 등의 차이에 의해 형성된 잔류응력 상태가 유전막을 기준으로 압축응력에서 인장 응력으로 바뀌는 분포에 기인하였다는 사실을 확인하였다.SiO2 막을 약화시켜 절연막의 두께가 두꺼워졌음에도 기존의 SiO2 절연막의 절연 파괴 전압 및 누설 전류오 비교되는 특성을 가졌다. 이중막을 구성하고 있는 안티퓨즈의 ON-저항이 단일막과 비교해 비슷한 것을 볼 수 잇는데, 그 이유는 TiO2에 포함된 Ti가 필라멘트에 포함되어 있어 필라멘트의 저항을 감소시켰기 때문으로 사료된다. 결국 이중막을 구성시 ON-저항 증가에 의한 속도 저하 요인은 없다고 할 수 있다. 5V의 절연파괴 시간을 측정한느 TDDB 테스트 결과 1.1$\times$103 year로 기대수치인 수십 년보다 높아 제안된 안티퓨즈의 신뢰성을 확보 할 수 있었다. 제안된 안티퓨즈의 이중 절연막의 두께는 250 이고 프로그래밍 전압은 9.0V이고, 약 65$\Omega$의 on 저항을 얻을수 있었다.보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상 분사기술의 최적화에 의한 기능성 나노 입자 제조 기술을 확립하고 2차 오염 발생원인 유기계 항균제를 무기계 항균제로 대체할 수 있다. 이와 더불

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1427-1430
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• 2014

열차폐 코팅은 고온 화염의 열이 블레이드의 모재에 직접 전달되는 것을 막는 역할을 하며, 세라믹 재질의 탑코팅층과 금속 모재간 결합력을 증가시켜주는 본드코팅층으로 이루어져있다. 이러한 열차폐 코팅 기술로 인하여 블레이드 표면의 온도가 화염온도에 비해 약 $100{\sim}170^{\circ}C$정도 낮아지게 된다. 이러한 열차폐 코팅은 금속모재와 코팅층의 열팽창 계수의 차이로 인해 내부 응력이 발생하게 되며, 블레이드의 형상 및 위치에 따라 발생하는 응력이 다르다. 따라서 본 논문에서는 열차폐코팅의 내구성 시험에 보편적으로 사용되는 코인형 시험편에 대하여 모재의 곡률에 따른 유한요소해석을 수행하고 열차폐 코팅에서 발생하는 내부 응력변화를 고찰하였다. 그 결과 탑코팅에 최저응력이 발생할 때의 곡률을 도출하였고 최저응력에서의 곡률과 차이가 커질수록 발생하는 응력이 커짐을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.62-62
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• 2000

비접촉식 온도센서는 물체에서 방출하는 적외선 등의 복사신호를 열에너지로 전환하고 이를 다시 전기신호로 2차 에너지 변환하여 온도를 감지하는 센서로 인체 검지를 응용한 다양한 상품 및 교통, 방재, 빌딩 시스템 등의 분야에 널리 응용되고 있다. 비접촉식 적외선 센서는 열에너지를 전기에너지로 변환하는 방법에 따라 양자형과 열형으로 구분되며, 이중 양자형은 광전도나 광기전력 효과 등을 이용하여 감도 및 응답성이 우수하다는 장점을 지니고 있지만, 소자부를 80K 이하 온도로 유지시키는 냉각을 필요로 하므로 대형 제작이 불가피하고 그 용도가 제한적이다. 열형은 냉각이 필요 없고 소형으로 제작가능한 장점을 지니고 있어 써모 파일이나 초전체를 이용한 번용 센서가 보급되고 있다. 그러나 써모파일의 경우 출력되는 전기 신호가 미약하여 감도 및 응답성을 향상하기 위해 구조가 복잡하고, 특히 모터초퍼나 저항을 전압으로 변환시키는 전력기 등이 필요로 하는 단점을 지니고 있다. 따라서 이러한 문제점을 보완하기 위해 열전재료 박막을 이용한 적외선 센서를 개발하려는 노력이 진행중에 있다. 열전박막을 이용한 적외선 센서는 열전재료의 Seebeck 현상을 이용하여 열에너지에서 전기에너지의 변환이 자가발전으로 이루어져 offset과 외부 바이어스를 필요로 하지 않는다. 또한 작은 온도 변화에도 그 감도와 응답성이 높고, 출력신호가 커서 증폭기 등이 불필요한 장점을 지니고 있다. 특히 초전형 센서가 상온에서도 기판에 대한 열 확산을 제어해야 하는 문제점을 갖는 반면, 열전박막형 적외선 센서는 고온에서도 안정된 출력 신호를 얻을 수 있어 그 활용 온도 범위가 크게 확대될 것으로 기대된다. 본 실험에서는 우수한 열전특성을 갖는 (Bi1-xSbx)2Te3 박막을 얻기 위해 열팽창계수가 작고 알칼리 원소가 0.3% 이하로 포함되어 있는 corning glass(# 7059)를 기판으로 사용하였다. 또한 최적의 열전특성을 나타내는 조성을 실험적으로 구하기 위해 (Bi0.2Sbx)2Te3 조성의 합금 타？ 위에 Bi2Te3 및 Sb2Te3 chip을 올려놓고 그 면적을 변화시켜 다양한 조성의 열전박막을 증착하였다. 열전박막의 증착시 산화와 오염에 의한 열전특성 변화를 최소화하기 위해 초기진공도를 1$\times$10-6 Torr로 하였으며, Ar 가스를 흘려주어 2$\times$102 Torr 의 증착진공도를 유지하였다. 열전박막을 증착하기 전에 기판을 10분간 200W의 출력으로 RF 처리하였으며, 30$0^{\circ}C$에서 33 /sec의 속도로 (Bi1-xSbx)2Te3 박막을 증착하였다. 이와 같이 제조된 (Bi1-xSbx)2Te3 박막의 미세구조를 SEM으로 관찰하고 EDS로 조성을 분석하였으며, XRD를 이용하여 결정성을 관찰하였다. 또한 (Bi1-xSbx)2Te3 박막의 Seebeeck 계수 및 전기비저항을 측정하고 증착된 박막조성, 결정상, 미세구조와 열전특성간의 상관관계를 고찰하였다.

• 보존과학회지
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• 제31권3호
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• pp.181-192
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• 2015

강원도 영동 강릉지역인 남양리 백자가마터와 동해지역 발한동2(사문동) 가마터 백자 12개 시편을 대상으로 제작기술 및 태토 사용원료의 특성을 살펴보고자 하였다. 각각 화학 조성과 결정상, 소성온도, 미량원소 및 희토류원소 등을 분석하였으며, X-선 형광분석기(XRF)와 X-선 회절분석(XRD), 열팽창계수 측정(Dilatometer), 유도결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS) 및 유도결합 플라스마 방출 분광법(ICP-AES)을 이용하였다. 우선, XRD를 통한 결정상 분석에서는 강릉 남양리 가마터, 동해 발한동2(사문동) 가마터 백자 모두 quartz와 mullite만 검출되었다. 소성온도를 추정하기 위한 열팽창 수축 측정 결과, 시편마다 각각 차이가 있지만, 대부분 $1200^{\circ}C$ 이하에서 소성되었다. 제게르식을 통한 주성분 분석 결과, 강릉 남양리 가마터 출토 백자의 주성분이 동해 발한동2(사문동) 가마터 백자와 화학적 조성에 차이가 있었으며, 강릉 남양리 가마터 백자의 $RO_2$와 $RO+R_2O$가 동해 발한동2(사문동) 가마터 백자보다 높은 함량이었다. 희토류원소 분석 결과는 강릉 남양리 가마터 백자와 동해지역 발한동2(사문동) 가마터 백자가 지질학적 기원이 상이한 모암으로 제작되었음을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권5호
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• pp.246-254
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• 2013

LED 조명등의 내구성 문제를 개선할 목적으로 광 확산판에 사용되는 폴리카보네이트 소재를 대체하기 위하여 반투명 유백유리를 제조하였다. 유백유리의 유백제로서 인산칼슘을 사용하였고, $1550^{\circ}C$ 전기로에서 2시간 용융하였다. 유백유리는 용융유리가 성형된 후 냉각 열처리 과정에서 상분리 및 유백입자의 성장에 의해 만들어진다. 따라서 성형 및 냉각온도를 상온, $850^{\circ}C$, $1100^{\circ}C$ 및 $1200^{\circ}C$ 로 변화시키면서 유백특성의 영향을 확인하였다. 결과적으로 가장 고온인 $1200^{\circ}C$에서 성형 및 냉각을 한 샘플에서 가장 양호한 특성을 갖는 유백유리가 얻어졌다. 이 유리는 82 % 이상의 높은 Haze 값과 10 % 미만의 낮은 평행광 투과도에 의해 직사광 투과에 의한 눈부심이 없이 LED 조명용 광확산판으로서 우수한 광특성을 나타내었다. 또한 열적특성으로서 $6.309{\times}10^{-6}/^{\circ}C$의 열팽창 계수와 $839^{\circ}C$의 연화점을 나타내었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권3호
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• pp.155-164
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• 2005

PVA론 이용한 solution-polymerization법에 의해 mullite싸 cordierite 및 mullite-cordierite 복합분말을 합성한 실험 결과를 바탕으펀, 소결조제로서 $TiO_2$를 액상 첨가한 후 mullite-cordierite 합성분말을 제조하고 그때의 소결특성을 조사하였다. 각 조성에 대해 $1300^{\circ}C$에서 하소한 후 planetary mill로 4시간 분쇄를 행하여 합성분말을 준비하였다. 이 합성분말을 사용하여 cordierite의 분해가 일어나지 않는 $1450^{\circ}C$로 소결을 행하였다. 그 결과, mullite $100\%$인 조성에서는 소결시간에 관계없이 원활한 소결이 이루어지지 않았으나, cordierite의 양이 증가함에 따라 상대밀도가 $98\%$ 이상으로 증가하며 소결성이 향상되어졌다 또한 소결시간이 증가함에 따라 mullite와 cordierite의 비율이 50 : 50인 조성의 경우, 16시간 소결하였을 때 복합체치 치밀화로 인해 190MPa의 강도값과 $3.07{\times}10^{-6}/^{\circ}C$의 열팽창계수값을 나타내었다. 하지만 그 이상의 조성에In-1는 cordierite로 인한 액상의 과다생성으로 인해 소결특성은 좋지 않았다. 소결조제로서의 $TiO_2$ 첨가 영향에 대한 조사에서도 $TiO_2$의 함량이 증가함에 따라 mullite의 주상으로의 성장자 cordierite의 액상 증가가 더 빠르게 일어남이 확인되었지만, 이 때문에 $5wt\%$에서는 오히려 특성값이 저하됨이 확인되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권2호
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• pp.184-189
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• 2002

본 연구는, PbO-base 유리계의 정보와의 비교 등을 통해 Bi-base 조성 PDP rib으로의 새로운 유리조성 설계를 위한 기초연구의 일환이다. PbO와 유사한 밀도값 및 작업 용이성을 갖고 있는 Bi를 도입한 $Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO$ 조성계에 대해, 연화점, 열팽창계수, 에칭성, 유전율 등의 특성측정 및 XPS로 조성에 따른 구조변화 등을 조사하였다. $Bi_2O_3$를 50∼80 wt%까지 폭넓게 첨가된 $Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO$계 유리들은 조성에 따라 연화점이 400∼480$^{\circ}C$, 열팽창계수가 $68{\sim}72{\times}10^{-7}/^{\circ}C$, 유전상수는 13∼25으로서 동조성의 Pb-base 조성계와 유사한 물성치를 나타내었다. 특히, Bi의 함유량이 70∼65 wt%의 조성의 경우, 성분 및 물성의 미세조정 등을 통해 rib 재료의 출발조성으로서 적용가능성이 확인되었다. $Bi_2O_3$의 양이 감소함에 따라 $O_{1s}$ peak에서의 결합에너지의 증가와 반가폭(FWHM)이 감소하였는데, 이는 비가교산소의 증가에 기인하였다.