• Clean Technology
• /
• v.17 no.4
• /
• pp.325-328
• /
• 2011

Atom-efficient preparation of 9, 9'-bis[4-(2'-hydroxy-3'-acryloyloxypropoxy) phenyl]fluorene (3), the extensively used building block for fluorene-containing acrylic epoxy polymers has been described. The epoxide ring opening esterification of 9, 9-bis[4-(glycidyloxy)phenyl]fluorene (1) with acrylic acid was catalyzed by some onium salts such as quaternary ammonium and phosphonium salts. While the coupling reactions depend greatly on the kind of the onium salts, the reaction of 9, 9-bis[4-(glycidyloxy)phenyl]fluorene (1) with acrylic acid proceed most efficiently in the presence of a catalytic amount of tetrabutylphosphonium bromide at $110^{\circ}C$ with 90% yield. This reaction is a cleaner reaction that minimizes the use of reactants and the production of chemical wastes.

• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2016.03a
• /
• pp.330-332
• /
• 2016

수소 발생 반응 촉매는 주로 백금(Pt)족 물질로 만들어져왔으나, 그 높은 가격과 희귀성으로 인해 이를 대체할 촉매의 개발이 요구되고 있다. 그중에서 주목받는 물질이 판상 $MoS_2$인데, 순물질로써의 $MoS_2$는 오직 모서리 부분만이 촉매로 기능하며 표면은 안정하여 촉매로써 기능을 하지 못한다는 한계가 있었다. 따라서 $MoS_2$의 표면도 촉매로 기능하여 보다 효율적인 촉매가 될 수 있도록, 자연계에 비교적 풍부한 원소들로 Mo원자를 치환해 보고 평면 스트레인을 줌으로써 표면이 촉매로 기능할 수 있는 조건을 밀도 범함수 이론에 근거해 계산해 보았다. 그 결과, Ge로 치환되고 -10% 스트레인이 걸린 $MoS_2$의 표면이 촉매로 기능할 수 있는 조건을 만족시켰다. 한편 Ge로 치환된 샘플에 수소를 흡착시켰을 때, 치환된 원자와 수소 원자가 반발력을 나타내는 듯한 현상이 관찰되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.87-87
• /
• 2012

결정질 실리콘 태양전지의 효율을 향상시키기 위하여, 현재 가장 대표적으로 selective emitter가 적용되고 있다. 또한, 효율 향상을 위해 도금, 잉크젯 프린팅, 개선된 스크린 프린팅, 전사를 이용한 전극 형성 개선과 절연막을 이용한 surface passivation이 가장 활발하게 연구 되고 있다. 이외에도 연구되어지고 있는 반도체 기술의 이온주입, 플라즈마 도핑기술 등이 있다. 효율 향상과 관련된 기술들을 논할 것이며, 특히 원자층증착법(ALD)을 이용하여 surface passivation의 특성 향상과 양산 기술 적용 그에 따른 전극 형성 구조에 대하여 발표하고자 한다. ALD기술은 표면반응증착이기 때문에 실리콘 세정법에 따라 패시베이션 특성이 달라지게 된다. 세정법과 열처리에 따른 Al2O3박막의 물성변화, 계면의 반응에 따라서 전하 수명 값이 크게 좌우되는 것을 제시할 것이다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
• /
• v.38 no.5
• /
• pp.242-248
• /
• 2016

The overall reaction rate of fuel cell is governed by oxygen reduction reaction (ORR) in the cathode due to its slowest reaction compared to the oxidation of hydrogen in the anode. The ORR efficiency can be readily evaluated by examining the adsorption strength of atomic oxygen on the surface of catalysts (i.e., known as a descriptor) and the adsorption energy can be controlled by transforming the surface geometry of catalysts. In the current study, the effect of the surface geometry of catalysts (i.e., strain effect) on the adsorption strength of atomic oxygen on platinum catalysts was analyzed by using density functional theory (DFT). The optimized lattice constant of Pt ($3.977{\AA}$) was increased and decreased by 1% to apply tensile and compressive strain to the Pt surface. Then the oxygen adsorption strengths on the modified Pt surfaces were compared and the electron charge density of the O-adsorbed Pt surfaces was analyzed. As the interatomic distance increased, the oxygen adsorption strength became stronger and the d-band center of the Pt surface atoms was shifted toward the Fermi level, implying that anti-bonding orbitals were shifted to the conduction band from the valence band (i.e., the anti-bonding between O and Pt was less likely formed). Consequently, enhanced ORR efficiency may be expected if the surface Pt-Pt distance can be reduced by approximately 2~4% compared to the pure Pt owing to the moderately controlled oxygen binding strength for improved ORR.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2015.08a
• /
• pp.97-97
• /
• 2015

전 세계적으로 화석연료의 고갈 및 환경오염 문제를 해결하기 위해 신재생에너지에 대한 관심이 급증하고 있다. 이러한 신재생에너지에는 수소 에너지, 자연 에너지(태양열, 지열 등), 바이오 매스 에너지 등이 포함된다. 이 중 수소 에너지는 지구상에 풍부하게 존재하고 있는 물과 탄화수소로부터 얻어지며, 연소 시에도 다시 물을 형성하여 오염 물질을 배출하지 않는 차세대 무공해 에너지원으로써 주목을 받고 있다. 수소 제조를 위한 공정에는 수증기 개질 공정(steam reforming), 부분 산화(partial oxidation) 및 자열개질(autothermal reforming) 등이 있으며 실제로 생산되는 대부분의 수소는 탄소/수소비(1:4)가 높은 메탄($CH_4$) 가스를 이용한 메탄 수증기 개질 공정(steam methane reforming)을 통하여 제조된다. 이 때 수소 제조의 고효율화 및 저비용화를 위해서는 반응물에 대한 높은 선택도, 고활성도 및 높은 안정성을 갖는 촉매가 반드시 필요하며, 대표적으로 Ni, Pt, Ru 등이 보고되고 있다. 이러한 촉매들은 대부분 세라믹 pellet 형태로 제작되어 왔으나 열전도도가 낮고 물리적 충격에 취약하다는 단점이 존재한다. 따라서 우리는 이러한 단점을 극복하고, 촉매의 활성을 높이기 위하여 다공성 금속 합금 폼을 촉매 지지체로 도입하였다. 또한, 다공성 금속 합금 폼 표면에 촉매의 분산 및 안정성을 향상시키기 위해 지지체와 촉매 사이에 원자층 증착법을 이용하여 inter-layer를 도입하였다. 이들의 구조, 형태, 및 표면의 화학적 상태는 주사전자현미경, EDS (energy dispersive spectroscopy)가 탑재된 주사전자현미경, X-선 회절, 및 X-선 광전자 분광법을 이용하여 규명하였다. 더하여 정전압-전류 측정법 및 유도 결합 플라즈마 분광 분석기을 이용하여 전기 화학 반응을 유도하고, 반응 후 전해질의 성분분석을 통해 촉매와 지지체 간의 안정성을 평가하였다. 따라서 본 결과들은 한국진공학회 하계정기학술대회를 통해 좀 더 자세히 논의될 것이다.

• Journal of the Korean Chemical Society
• /
• v.41 no.5
• /
• pp.239-245
• /
• 1997

The sorption kinetic was studied to evaluate feasibility of removing PCBs from mineral oil with activated carbon. Adsorption efficiency for Aroclor 1242 which is composed of lower chlorinated PCB formulations was $\geq$ 95%, whereas the adsorption efficiency for Aroclor 1260 having higher chlorinated constituents was considerably lower with the efficiency falling to 75%. The observed difference in the adsorption efficiency is attributed to the geometry of PCBs with non-planar and coplanar structure. The concentration of coplanar PCBs is appreciably higher in Aroclor 1242. Since toxicity is primarily associated with coplanar congeners, the preferential adsorption of coplanar congeners by activated carbon accounts for the fact that toxicity reduction can be achieved through this process. The efficiency of process was assessed in terms of Toxicity Equivalence Factor (TEF).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.161-161
• /
• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• Journal of the Korean Chemical Society
• /
• v.50 no.1
• /
• pp.14-22
• /
• 2006

the basic model of chemical reactor using glow discharge, we used cathode discharge cell with vacant cavity in the middle. Currently glow discharge is widely studied as a radiation source or atomization device in atomic spectroscopy and remarkable technological achievements are made through the graft with other analysis devices such as microanalysis and steel analysis.1 Additionally, as the characteristics of basic glow discharge and radiation have been reviewed many times, those results could be used in this experiment.2-3 In 1993, an article regarding the treatment of poisonous gas in the air using low temperature plasma was published. According to this article, if DC Glow Discharge is used under continuous atmospheric flow, poisonous gases such as SO2 and NO can be removed.4 Based on those findings, we designed highly efficient reactor where stable air plasma is composed and all air flow pass the negative glow area passing through the tube. It was observed that the cathode tube type glow discharge developed in this study would be economical, easy to use and could be used as radiation source as well.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.23 no.1
• /
• pp.1-7
• /
• 2012

In this article, I will introduce recent developments of environmental-friendly materials fabricated using atomic layer deposition (ALD). Advantages of ALD include fine control of the thin film thickness and formation of a homogeneous thin fim on complex-structured three-dimensional substrates. Such advantages of ALD can be exploited for fabricating environmental-friendly materials. Porous membranes such as anodic aluminum oxide (AAO) can be used as a substrate for $TiO_2$ coating with a thickness of about 10 nm, and the $TiO_2$-coated AAO can be used as filter of volatile organic compound such as toluene. The unique structural property of AAO in combination with a high adsorption capacity of amorphous $TiO_2$ can be exploited in this case. $TiO_2$ can be also deposited on nanodiamonds and Ni powder, which can be used as photocatalyst for degradation of toluene, and $CO_2$ reforming of methane catalyst, respectively. One can produce structures, in which the substrates are only partially covered by $TiO_2$ domains, and these structures turns out to be catalytically more active than bare substrates, or complete core-shell structures. We show that the ALD can be widely used not only in the semiconductor industry, but also environmental science.

• Proceedings of the Korea Inteligent Information System Society Conference
• /
• 2000.11a
• /
• pp.257-266
• /
• 2000

산업 및 가정용 기기들이 점차 복잡해짐에 따라 다양한 공학 분야의 해석 기술을 동시에 고려하면서 이들 원리를 적용한 최적의 설계를 결정하는 방법론의 필요성이 대두되고 있다. 다분야통합최적설계 또는 MDO(Multidisciplinary Design Optimization)라 일컫는 새로운 기술은 이러한 필요에 대응하는 기술로서 국내외적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 MDO 기술을 구현하는 소프트웨어와 하드웨어 복합 체계를 MDO 프레임웍(framework)이라 한다. 일반적으로 프레임웍이란 실제 응용프로그램의 용도에 맞는 주문제작(customization)이 가능한 일종의 전단계 프로그램이라 할 수 있다 MDO 프레임웍은 설계 및 해석 도구들간의 인터페이스를 제공하고, 이들 도구들이 사용하는 설계 데이터를 효율적으로 공유할 수 있도록 지원하여, 설계 작업을 정의, 실행, 관리하는 역할을 한다. 이러한 MDO 프레임웍은 설계 작업을 통합적으로 관리하고 자동화하여 설계 도구간의 데이터 전달과 변환에 소묘되는 설계자의 부담을 경감시키며 다분야 전문가가 참여하는 공통 작업 환경을 제공함으로써 설계 효율성을 증진시킨다. 본 논문에서는 이러한 효용을 달성하기 위한 MDO 프레임웍(framework)을 제시하고 프레임웍 설계의 논리적 근저와 타당성을 밝힌다. 본 논문에서 제안하는 다분야 통합 최적화를 위한 분산형 지능 시스템인 DisMDO는 사용자가 GUI를 동해서 편리하게 다분야통합최적화 문제를 해결할 수 있도록 지원하며, 제공되는 스크립트 언어를 동해서도 이를 정의할 수 있도록 지원하여 일괄처리도 가능하도록 한다. 또한, 집중화된 데이터베이스를 관리하여 다분야 전문가들이 공통의 데이터를 안전하게 공유할 수 있도록 지원하며, 외부에서 제공되는 해석 도구나 최적화 모듈을 손쉽게 프레임웍에 통합시킬 수 있도록 하는 인터페이스 제작기(factory) 기능을 제공한다.ackscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.을 알 수 있었다. 즉 계면에서의 반응에 의해 편석되는 Ga에 의해 박막의 strain이 이완되면, pinhole 등의 박막결함