그래핀은 우수한 전기적, 기계적, 광학적 특성들로 인하여 전자소자, 센서, 에너지 재료 등으로의 응용이 가능하다고 알려진 단 원자층의 탄소나노재료이다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 캐리어 농도, 전하 이동도, 밴드갭 등의 전기적 특성을 향상시키거나 제어하는 것이 요구되며, 에너지 소재로의 응용을 위해서는 높은 전기전도도와 함께 기능화를 통한 촉매작용을 부여하여 효율을 향상시키는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑의 방법으로 질소, 수소, 산소 등 다양한 이종원소를 열처리 또는 플라즈마 처리함으로써 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 흡착시켜 기능화 처리된 그래핀을 얻는 방법들이 제시되었다. 이중 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 처리가 가능하고, 처리시간, 공정압력, 인가전압 등 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 비교적 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법으로 합성된 그래핀을 직류 플라즈마로 처리함으로써 효율적인질소도핑 조건을 도출하고자 하였다. 그래핀의 합성은 200 nm 두께의 니켈 박막이 증착된 몰리브덴 호일을 사용하였으며, 원료가스로는 메탄을 사용하였다. 그래핀의 질소 도핑은 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 암모니아($NH_3$) 플라즈마로 처리하였으며, 플라즈마 파워와 처리시간을 변수로 최적의 도핑조건 도출 및 도핑 정도를 제어하였다. 그래핀의 질소 도핑 정도는 라만 스펙트럼의 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. NH3 플라즈마 처리 후 G밴드의 위치가 장파장 방향으로 이동하며, 반치폭은 감소하는 것을 통해 그래핀의 질소도핑을 확인하였다.
금속 배선 공정에서 응용되고 있는 reflow에 관한 이론올 살펴보고, 금속 박막 reflow에 영향을 미치는 인자 및 reflow와 grain growth의 관계를 고찰하였다. 금속 박막 reflow의 구동력은 표연 위치에 따른 chemical potential의 차이이며, 이러 한 구동력에 의하여 원자가 이동하게 된다. 반도체 소자의 금속 배선을 제작하는 조건에서 원자의 이동은 주로 surface diffusion에 의하여 이루어진다. 금속 박막의 reflow에 영향율 미치는 인자로는 reflow 온도, reflow 시간, reflow 분위기, 박막 두께, 박막 재료, underlayer 재료, 패턴 size, aspect ratio가 있으며, 박막을 reflow시키는 동안에 발생하는 grain growth에 의하여 reflow 특성이 변할 것으로 예상되므로 reflow 시 grain growth의 영향을 고려하여야 하리라 생각된다.
본 연구에서는 가상균열진전법과 수정 J-적분식을 연계하여 사용할 수 있는 유한요소 프로그램을 개발하고, 이 프로그램을 기존 결과가 있는 2상재료에 적응하여 타당성을 검토한 후, 다상재료의 경우에도 확장하였고, 실제 상변태가 발생하는 중수(heavy water)형 원자로 압력관(pressure tube)의 균열해석에 적용하여 보았다.
전 세계는 화석연료의 과사용으로 에너지 고갈과 환경오염의 문제에 직면하고 있으며, 자연과 공존하며 지속성장할 수 있는 신재생에너지의 이용확대에 대한 개발이 부각되고 있다. 이에 따라 지속적인 발전과 함께 에너지보존 및 효율적인 환경보존을 위한 대체 가능한 새로운 에너지의 개발에 관심이 모아지고 있다. 최근 부각되고 있는 바이오에너지(바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오가스 등)를 생산하는 여러 가지 새로운 바이오매스 중 해조류는 이산화탄소 흡수 능력이 매우 뛰어나고, 에너지 저장성이 우수하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 새로운 바이오매스원인 해조류의 부산물의 표면 특성 및 바이오복합재료의 보강재로써의 이용가능성에 대해 분석하였다. 바이오복합재료에서 소수성인 고분자와의 상호보완적 계면 결합은 보강재의 중요한 특성 중 하나이다. 해조류 부산물의 표면을 화학적 처리함으로써 폴리머 매트릭스와 해조류 부산물 사이의 계면결합이 향상됨을 기대할 수 있으며 이에 따라 해조류 부산물을 보강재로 사용한 바이오복합재료의 기계적 강도 또한 향상됨을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 원자힘현미경(Atomic force microscope; AFM)을 사용하여 해조류 부산물의 화학적 처리에 따른 표면특성을 관찰하였으며, 친환경적인 바이오매스인 해조류 부산물을 바이오복합재료의 보강재로써의 이용가능성에 대해 연구함으로써, 지구온난화의 주원인인 온실가스 발생을 줄이고, 자원고갈이라는 에너지 위기를 극복할 수 있는 친환경적인 대안을 제시 할 수 있다.
연구용원자로 해체비용은 해체대상물에 대한 특성 및 제원에 맞게 해체작업을 분류하고 구성요소를 설정하여 단위비용인자를 바탕으로 한 공학적 비용 산정 방법으로 해체비용을 산정한다. 연구용원자로에 대한 해체비용은 크게 인건비, 장비 및 재료비로 구성이 되는데 해체작업에 소요되는 인건비는 해체대상물에 소요되는 작업시간을 바탕으로 계산을 한다. 본 논문에서는 연구용원자로 해체비용 산정 시 인건비 계산에 필요한 단위비용인자 및 작업 난이도 인자를 산출하였다.
고체 표면의 구조해석 방법에는 LEED(저에너지 전자선 회절법)나 RHEED(반사 고에너지 전자선 회절법) 등과 같이 표면의 2차원적 회절상을 해석하는 방법이 있고(역격자 공간의 해석), 또는 ISS(이온산란 분광법), RBS(러더포드 후방산란법) 등과 같이 표면 원자의 실공간에 대한 정보를 직접 얻는 방법이 있다. 실제로는 두 가지 종류의 분석법을 상호 보완적으로 조합하여 효율적인 구조해석을 수행한다. 본고에서는 직충돌 이온산란 분광법(ICISS: Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy)에 대한 원리, 장치, 측정방법 등을 소개한 전고에 이어서 이를 이용한 반도체 표면구조 해석에 관하여 기술하고자 한다. 표면의 원자구조를 알아내기 위해서는 산란된 입자의 강도를 입사각도와 출사각도에 대하여 조사하여야 하는데, 이온이 원자와 충돌하여 산란될 때 원자의 후방으로 형성되는 shadow cone에 의하여 생성되는 집속 효과(focusing effect) 및 가리움 효과(blocking effect) 중에서 ICISS는 집속 효과만을 고려하여 해석하면 실공간에서의 원자구조를 해석할 수 있다. 본 고에서는 ICISS를 이용하여 금속 또는 절연체 물질이 반도체 표면 위에서 흡착 또는 성장될 때 초기의 계면 구조 해석, 금속/반도체 계면에서 시간에 따른 동적변화 해석, III-V족 반도체의 표면구조 해석, 반도체 기판 위에서 박막 성장 과정 해석 등에 관한 연구 사례를 소개하고자 한다.
The irradiation tests of materials in HANARO have been performed usually at temperatures below $300^{\circ}C$ at which the RPV(Reactor Pressure Vessel) materials of the commercial reactors such as the light water reactor and CANDU are operated. As VHTR(Very High Temperature Reactor) and SFR(Sodium-cooled Fast Reactor) projects are being carried as a part of the present Gen-IV program in Korea, the requirements for irradiation of materials at temperatures higher than $500^{\circ}C$ are recently being gradually increased. To overcome the restriction in the use at high temperature of the existing Al thermal media, a new capsule with double thermal media composed of two kinds of materials such as Al-Ti and Al-graphite was designed and fabricated more advanced than the single thermal media capsule. At the irradiation test of the capsule, the temperature of the specimens successfully reached $700^{\circ}C$ and the integrity of Al, Ti and graphite material was maintained.
프리스트레스트 콘크리트 구조물인 원자로 격납구조에서 콘크리트의 크리프는 프리스트레스의 가장 큰 시간의존적 손실을 야기하며 격납구조의 설계 시공 및 유지관리시의 안전성 확보에 매우 중요한 재료특성이다. 본 논문은 원자로 격납구조 콘크리트의 크리프 특성에 관한 연구이다. 본 논문에서는 5종 시멘트로 제조된 원자로 격납구조 콘크리트의 크리프트성을 알기 위하여 크리프시험을 수행하였다. 또한 최근 개정된 건교부 제정 콘크리트 표준시방서와 일본 콘크리트 표준 시방서에 의한 크리프 예측식을 포함하여 ACI-209식, CEB/FIB식 및 HANSEN식의 적용성을 평가하기 위하여 예측식들에 의한 크리프 예측결과를 실험결과와 비교하였다. 비교로부터 건교부제정 콘크리트 표준시방서의 크리프 예측식이 다른 비교 대상 크리프 예측식들보다 대상 콘크리트의 크리프치를 비교적 잘 예측함을 알았으며, 1년 이상의 재령에서는 비교대상이 된 모든 예측식들이 크리프 변형을 과소평가함을 알았다. 한편 실험결과의 회귀분석으로부터 재령 1년이후의 재하조건에 의해 발생되는 대상 콘크리트의 크리프를 유효하게 예측할 수 있는 예측식을 제안하였다.
최근 신소재인 선진 복합 재료 중 탄소 섬유 강화 플라스틱(이하 CFRP라고 한다. )은 비강도, 비강성이 높기 때문에 경량화가 요구되는 여러 분야, 즉 항공기, 인공위성, 원자로, 자동차 산업분야, 조선 산업분야 등 널리 사용되고 있다. 경량화가 요구되는 분야에 사용되는 구조 부재의 형상은 평판보다는 다양한 형태의 곡면 형상을 뛰는 챌(Shell)의 형상을 갖는다. 또한 이러한 구조물에 충격이 가해 졌을 때 곡면을 갖는 구조물의 충격_응답 및 파괴형태는 평판과는 다른 양상을 보인다.(중략)
원자로 압력용기 재료인 SA508-3 강의 인장소성변형에 따른 자기적 성질변화를 연구하였다. 소성변형에 따른 보자력, 잔류자화, 자기이력손실 및 Barkhausen Noise의 변화를 측정하였으며, 변형에 따른 자기적성질의 변화를 자구와 전위와의 상호작용으로 설명하였다. 강자성체의 자기적 성질과 기계적 성질 사이는 밀접한 관련이 있으며, 이를 이용하면 압력용기강의 조사효과 평가에 적용 할 수 있을 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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