• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.202-202
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• 2012

유연성 투명 전도막은 현대 전자산업의 발전에 있어 필수적인 부품소재로서, 가시광선의 투과율이 80% 이상이고 면저항이 $100{\Omega}/sq.$ 전후이며 휘거나 접히고 나아가 두루마리의 형태로도 응용이 가능한 소재를 일컫는다. 이러한 유연성 투명 전도막은 차세대 정보디스플레이 산업 및 유비쿼터스 사회의 중심이 되는 유연성 디스플레이, 터치패널, 발광다이오드, 태양전지 등 매우 다양한 분야에 응용이 기대된다. 이러한 이유로 고 신뢰성 유연성 투명 전도막 개발기술은 차세대 산업에 있어서의 핵심기술로 인식되고 있다. 현재로서는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO) 및 전도성 유기고분자를 사용하여 투명 전도막을 제조하고 있으나, ITO 박막의 경우 인듐 자원의 고갈로 인한 가격상승 및 기판과의 낮은 접착력, 열팽창계수의 차이로 인한 공정상의 문제, 산화물 특유의 취성으로 인한 유연소자로서의 내구성 저하 등의 문제가 제기되고 있다. 전도성 유기고분자의 경우는 낮은 전기전도도와 기계적강도, 유기용매 처리 등의 문제점이 지적되고 있다. 따라서 높은 전기전도도와 투광도 뿐만 아니라 유연성을 지니는 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 최근 이러한 재료로서 그래핀(graphene)과 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)를 중심으로 하는 탄소나노재료가 주목받고 있으며 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법(thermal vapor deposition; TCVD)으로 합성된 그래핀 및 CNT를 이용하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하고 그 특성을 평가하였다. 그래핀과 CNT합성을 위한 기판으로는 각각 300 nm 두께의 니켈과 1 nm 철이 증착된 실리콘 웨이퍼를 이용하였으며, 원료가스로는 메탄(CH4)과 아세틸렌(C2H2)등의 탄화수소가스를 이용하였다. 그래핀의 경우 원료가스의 유량, 합성온도, 냉각속도를 변경하여 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 합성하였으며, CNT의 경우 합성시간을 변수로 길이 제어합성을 도모하였다. 합성된 그래핀은 식각공정을, CNT는 스프레이 증착공정을 통해 고분자 기판(polyethylene terephthalate; PET) 위에 순차적으로 전사 및 증착하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하였다. 제작된 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막은 물리적 과부하를 받았을 때 발생할 수 있는 유연성 투명 전도막의 구조적결함에 기인하는 전도성 저하를 보상하는 특징이 있어, 그래핀과 탄소나노튜브 각각으로 제조된 유연성 투명 전도막보다 물리적인 하중이 반복적으로 인가되었을 때 내구성이 향상되는 효과가 있다. 40% 스트레인을 반복적으로 인가하였을 때 그래핀 투명 전도막은 20 사이클 이후에 면저항이 $1-2{\Omega}/sq.$에서 $15{\Omega}/sq.$ 이상으로 급증한 반면 그래핀-CNT 복합체 투명 전도막은 30사이클까지 $1-2{\Omega}/sq.$ 정도의 면저항을 유지하였다.

• JOURNAL OF ELECTRICAL WORLD
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• s.277
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• pp.69-77
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• 2000

최근 전력설비 운용상의 여러 가지 과제에 대한 유망한 해결책으로서 파워일렉트로닉스 기기를 사용한 FACTS(Flexible AC Transmission System)가 주목을 받고 있다. 그 중에서도 자려식 변환기를 사용한 FACTS기기는 계통의 유효전력$\cdot$무효전력을 계통의 상태에 의존하지 않고 자유롭게 제어할 수 있어, 계통운용의 유연성을 비약적으로 확대할 수 있는 가능성이 있다. 미쓰비시전기는 전력기기간 계통에서의 자려식 변환기 응용의 파이어니어로서 1991년 간사이전력(주) 태산개폐소에 80Mvar SVG(전지형 무효전력발생장치)를 납품하였으며 또한 자원에너지청의 ''연계강화기술개발'' 보조사업으로 도쿄전력(주)을 비롯하여 전력회사 각사, 전원개발(주)와 (재)전력중앙연구소의 지도 하에 3단자 BTB(Back to Back) 실증시스템용으로 세계 최초의 6인치 GTO(Gate Turn-off Thyristor)를 사용한 53MVA의 자려식 변환기를 제작납품하여 수백MVA 클래스의 자려식변환기 제작기술을 확립하였다. 또한 최근에는 동사가 개발한 신소자 GCT(Gate Commutated Turn-off Thyristor)는 지금까지 대용량 자려식 변환기의 커다란 과제였던 운전손실을 반감할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한편 배전 분야에서는 전압변동, 고조파, 순간전압강하 등의 과제가 증가하고 있어, 미쓰비시전기는 이에 응할 수 있는 파워일렉트로닉스 기기로서 콤팩트 SVG(Static Var Generator), SSTS(Solid-state Transfer Switch), 액티브필너를 다수 납품하여 전력품질문제 해결에 공헌하고 있다.

• Composites Research
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• v.33 no.2
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• pp.50-54
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• 2020

Soft robotics and wearable devices require large motions and flexibility. In this regard, there is a demand for developing stretchable strain sensors which can be attached to the soft robots and wearable devices. In this work, we fabricated stretchable and electrically conductive composite fibers by combining polyurethane (PU) and silver nanoflowers (AgNFs). The PU/AgNF composite fibers showed the change of the resistance as a function of the applied strain, demonstrating the potential for stretchable strain sensors in soft robotics and wearable devices. The mechanical and electrical characteristics of the composite fibers were measured and analyzed to use the composite fibers for stretchable strain sensors.

• Science of Emotion and Sensibility
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• v.16 no.1
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• pp.85-94
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• 2013

Recently, researches of piezoelectric energy harvesting were tried and in this study, a piezoelectric energy harvesting clothes was developed. First, piezoelectric energy harvesting zone on the extremities were drawn by 3D motion capturing and as a result, the hip, the elbow, and the knee were determined. A new structure of piezoelectric harvester was developed for appling to clothes. Because it needed to be flexible and sensitive for human body, the 2 layer stacked structure was proposed. A prototype of seamless garment was designed for a harvesting clothes because it needed to be body-tight and not to restrict the movement. High peak-to-peak voltages were acquired from the energy harvesting clothes.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.467.2-467.2
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• 2014

유기태양전지는 친환경 에너지 소스로써 저가 대량 생산이 가능하고 특히 유연한 기판에 적용이 가능하여 많은 관심을 받고 있다. 그럼에도 불구하고 기존에 사용되는 indium tin oxide (ITO)의 사용으로 인한 유연성 부족으로 대체되는 투명전극의 개발이 요구되어지고 있다. 이로 인해 carbon nanotubes, graphene, thin metals, metal grids, and conducting polymers 등이 연구되고 있으며, 이중 Silver nanowires (Ag NWs)를 이용한 방식도 많은 관심과 함께 전기광학적 특성에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 유기전자소자에 사용되기에는 몇 가지 문제점이 발생하는데 이를 해결하기 위한 노력이 다양하게 이루어지고 있다. 특히 다양한 물질의 혼합을 통해 개선하고자 하는 노력이 증가하고 있는데 적층구조의 전도성필름 형성을 통해 ITO-free OPVs에서 Ag nanowire를 transparent conductive electrodes로 활용하였다. Ag NWs층과 PEDOT:PSS layer의 복합화를 통해 저가의 ITO-free OPVs용 transparent anodes가 가능해졌다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.606-606
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• 2013

ZnO nanowire를 기반으로 하는 nanogenerator는 미세한 움직임을 전기 에너지로 변환 시키는 압전 에너지 하베스팅 기술로 기존 에너지 하베스터와 비교하여 사용환경의 제약이 적고, 소형화가 가능한 장점으로 주목을 받고 있다. 특히 혈류, 심장박동, 호흡 등 인체 활동 에너지를 이용한 발전 소자 등의 활용이 가능하여 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 최근 발표된 film like generator나 lateral 구조의 nanogenerator는 nanowire의 구조 취약성으로 인해 내구성이 좋지 못한 단점이 있다. 본 연구에서는 nanogenerator의 내구성을 향상시키기 위해 capping layer로 실리콘 계 유무기 하이브리드를 적용하고자 하였다. 또한 상부 전극을 CNT-Ag소재로 대체하여 유연기판에 대응코자 하였다. 코팅 물질 및 코팅 방법을 최적화하고, 내구성 테스트를 실시하였고, 소자의 발전 특성은 PVDF generator와 비교분석하였다.

• IT SoC Magazine
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• s.22
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• pp.12-21
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• 2007

2008년도 정보통신부에서 추진할 IT부품소재 부문의 기술개발 후보 중 일부를 소개한다. 반도체 45nm technology 기반 회로설계기술로 차기 SoC의 요소 IP를 확보하고, 차세대 플렉시블 소자구현을 위하여 유연성 기판위에 디스플레이 기능을 기본으로 전자소자 등을 집적화하는 기술개발을 추진할 계획이다. 또한 모바일기기에서 항상 중요한 에너지원 확보차원에서 '에너지- 하베스트'라고 하는 주변의 다양한 진동에너지를 수확하여 전기에너지로 변환 저장하는 기술을 개발할 계획이며, 산업체에 바로 적용할 단기프로젝트로 LCD의 화상신호에 따라 후면 광의 휘도를 시간 및 위치적으로 변화시켜 구동하는 면 광원 기반의 백 라이트 유닛 기술 등의 주제를 기획 발굴하였다. 본 기획 중 일부는 1월에 기술개발 신규사업으로 공고되고, 1개월간의 접수과정 후 2월 선정평가를 거쳐 3월부터 사업이 시작될 예정이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.283.1-283.1
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• 2013

ZnO nanowire를 기반으로 하는 nanogenerator는 미세한 움직임을 전기 에너지로 변환 시키는 압전 에너지 하베스팅 기술로 기존 에너지 하베스터와 비교하여 사용환경의 제약이 적고, 소형화가 가능한 장점으로 주목을 받고 있다. 특히 혈류, 심장박동, 호흡 등 인체 활동 에너지를 이용한 발전 소자 등의 활용이 가능하여 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 최근 발표된 film like Vertical 구조의 nanogenerator는 nanowire의 구조 취약성으로 인해 내구성이 좋지 못한 단점이 있다. 또한 ZnO nanowire의 내부 O2 결함 및 표면 OH-기의 흡착에 의한 특성 저하가 나타난다. 본 연구에서는 nanogenerator의 내구성을 향상시키기 위해 capping layer로 실리콘 계 유무기 하이브리드를 적용하여 코팅 물질 및 코팅 방법을 최적화 하였으며 상부 전극을 CNT-Ag nanowire 소재로 대체하여 유연기판에 대응코자 하였다. 또한 APP(Atmosphere Pressure Plasma)와 ICP(Inductively Coupled Plasma)장비를 사용하여 ZnO nanowire를 표면처리하였고, 각각의 플라즈마 표면처리의 영향에 대해 조사하였다. XPS를 통하여 OH-기의 제거 유무를 확인하였으며, 소자의 발전 특성의 향상을 확인 하였다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.37 no.6
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• pp.1591-1596
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• 2020

The solid-state electrolyte based on polymer has great attention to develop its ionic conductivity from conventional polymer electrolyte by using wide range of ionic liquids with remarkable processability, flexibility and is applicable to various electrochemical devices including batteries, supercapacitor. Polymer electrolyte based on Ionic liquid with high conductivity, wide electrochemical stability, thermal stability is used in various electronic devices. In this work, we have investigated and developed solid-state electrolyte based on ionic liquid and polymer with enhanced ionic conductivity and electrochemical performances to conduct to various electronic devices including secondary battery. The ionic conductivity of polymer based solid state electrolyte with optimized ratio of the ionic liquid was 1.46-2 S/cm. The ionic liquid and polymer based electrolyte with enhanced ionic conductivity is promising candidates to utilize in wide range of secondary batteries.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.282-282
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• 2013

그래핀(Graphene)은 열 전도도가 높고 전자 이동도(200 000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 차세대 전자재료로써 유망한 후보로 간주되어 왔다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ion-irradiation) 등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization)등의 방법으로 그래핀의 전도도를 향상시킬 수 있었다. 그러나 이러한 방법들은 기판의 표면을 거칠게 하며, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가 조립 단층막법(Self-Assembled Monolayers; SAMs)을 이용하여 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면, 자가 조립 단층막의 기능기에 따라 그래핀의 일함수를 조절 가능하고 운반자 농도나 도핑 유형을 변화시켜 소자의 전기적 특성을 최적화 할 수 있다 [1-3]. 본 연구에서는 PET(polyethylene terephthalate) 기판에 SAMs를 이용하여 유연하고 투명한 그래핀 전극을 제작하였다. 자외선 오존처리 (UV ozone treatment)를 이용하여 PET 기판 표면 위에 하이드록실 기(Hydroxyl group; -OH)를 기능화 화였고 이를 접촉각 측정(Contact angle measurement)을 통해 확인하였다. 또한 3-Aminopropyltriethoxysilane(APTES)와 톨루엔 (toluene)을 이용하여 PET 기판 표면 위의 하이드록실 기 위에 아민 기(Amine group; -NH2)를 기능화 하였고 이를 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy: XPS)으로 분석하였다. 이렇게 만들어진 PET기판 표면 위에 화학적 기상 증착법을 이용하여 합성한 대면적의 균일한 그래핀을 전사하였다. NH2그룹에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 전류-전압 특성곡선(I-V characteristic curve)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 유연하고 투명한 기판 위에 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.