• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2018.06a
• /
• pp.116-116
• /
• 2018

부식은 재료와 사용 환경과의 상호작용에 의한 결과로서 일반적으로 두께의 감소와 균열의 발생 및 파손 등의 문제로 나타난다. 특히 사용환경 중에서 해수 분위기는 금속의 부식에 가장 유리한 조건이다. 따라서 해양환경 중 항만이나 조선 및 해양 산업 등에 많이 이용되는 강 구조물은 이에 대응하기 위하여 도장방식이나 음극방식을 사용하고 있다. 여기서 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 전기적으로 연결하여 방식하는 방법이다[1]. 한편, 해수 중에서 이와 같은 원리로 음극방식 할 경우에는 피방식체인 강재표면에 부분적으로 칼슘 또는 마그네슘 화합물 등의 생성물이 부착하는 현상을 볼 수 있게 된다. 이와 같이 수산화마그네슘($Mg(OH)_2$)및 탄산칼슘($CaCO_3$)을 주성분으로 하여 석출되는 석회질 피막(calcareous deposits)은 피방식체에 유입되는 음극방식 전류밀도를 감소시켜 주거나 물리적 장벽의 역할을 함으로써 외부의 산소와 물 등 부식환경으로부터 소지금속을 보호한다[2]. 그러나 석회질 피막은 소지금속과의 결합력, 막의 균일한 분포, 내식성 및 제작시간의 단축 등 해결해야 할 과제가 있다. 또한 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 따라서 본 연구에서는 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 전착프로세스를 통해 해수 중 기체를 용해시켜 석회질 피막을 제작하고 막의 결정구조 제어 및 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판(Steel Substrate)은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)을 사용하였으며, 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$의 조건으로 인가하였다. 양극의 경우에는 해수에 녹아있는 이온 이외에 다른 성분들이 환원되는 것을 방지하기 위해 불용성 양극인 탄소봉(Carbon Rod)을 사용하였다. 이때 석출속도, 밀착성 및 내식특성 향상을 위해 해수에 주입한 기체의 양은 0.5 NL/min였으며, 기판 근처에 고정하여 음극 부근에서의 반응을 유도하였다. 각 조건별로 제작된 막의 표면 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였으며, 석회질 피막의 밀착성과 내식특성을 평가하기 위해 규격에 따른 테이핑 테스트(Taping Test, ISO 2409)와 3 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하여 제작된 막의 내구성과 내식성을 분석-평가하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수 중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 3 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
• /
• v.16 no.3
• /
• pp.157-162
• /
• 2006

In this study, a high sensitive giant magnetoresistance-spin valve (GMR-SV) bio-sensing device with high linearity and very low hysteresis was fabricated by photolithography and ion beam deposition sputtering system. Detection of the Fe-hemoglobin inside in a red blood and magnetic nanoparticles using the GMR-SV bio-sensing device was investigated. Here a human's red blood includes hemoglobin, and the nanoparticles are the Co-ferrite magnetic particles coated with a shell of amorphous silica which the average size of the water-soluble bare cobalt nanoparticles was about 9 nm with total size of about 50 nm. When 1 mA sensing current was applied to the current electrode in the patterned active GMR-SV devices with areas of $5x10{\mu}m^2 $ and $2x6{\mu}m^2 $, the output signals of the GMRSV sensor were about 100 mV and 14 mV, respectively. In addition, the maximum sensitivity of the fabricated GMR-SV sensor was about $0.1{\sim}0.8%/Oe$. The magnitude of output voltage signals was obtained from four-probe magnetoresistive measured system, and the picture of real-time motion images was monitored by an optical microscope. Even one drop of human blood and nanopartices in distilled water were found to be enough for detecting and analyzing their signals clearly.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2016.11a
• /
• pp.182-182
• /
• 2016

철강은 기본적으로 강도가 우수하고 그 매장량이 풍부할 뿐만 아니라 대량생산이 가능하다 또한 다른 금속과 합금을 구성하여 또 다른 특성을 부여할 수 있기 때문에 현재 전 세계 금속 생산량의 95%를 차지할 정도로 많이 사용되며, 각종 산업과 기술이 발달함에 따라 그 중요도는 점점 더 커져가고 있다. 하지만 철강은 사용 환경 중 부식에 의해 그 수명과 성능이 급격히 저하되기 때문에 내식성을 향상시키기 위하여 도장이나 도금 등의 표면처리를 포함한 다양한 방법이 적용되고 있다. 그 중 철강재의 도금 표면처리방법은 주로 아연을 이용한 용융도금이나 전기도금 등과 같은 습식 프로세스가 널리 사용되고 있다. 여기서 아연은 철보다 이온화 경향은 크나 대기 환경 중 산소와 물과 반응하여 Zn(OH)2와 같은 화합물을 형성함으로써 철강재 표면상 부식인자를 차단(Barrier)함은 물론 사용 중 철 모재가 노출되는 결함이 발생하는 경우에는 철을 대신하여 희생양극(Sacrificial Anode) 역할을 하기 때문에 철의 부식방식용 금속으로 가장 많이 사용되고 있다. 한편 최근에는 철강의 사용 환경이 다양해짐은 물론 가혹해지고 있어서 이에 따른 내식성 향상이 계속해서 요구되고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 일환으로 현재 많이 사용되고 있는 용융아연도금 강판 상에 아연보다 활성이 높은 마그네슘(Mg)을 건식 프로세스 방법 중에 하나인 PVD(Physical Vapour Deposition)법에 의해 코팅하는 것을 시도하였다. 일반적으로 PVD법에 의해 진공증착하는 경우에는 그 도입가스로써 불활성가스인 아르곤(Ar)을 사용하는 경우가 대부분이나 여기서는 상대적으로 비활성이면서 그 크기가 작은 질소(N2)가스를 도입하여 그 증착 막의 몰포로지는 물론 결정구조도 제어하여 그 내식특성을 향상시키고자 하였다. 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 방법으로 마그네슘(Mg)를 PVD(Physical Vapor Deposition)법 중 진공증착법(Vacuum Deposition)을 사용하여 용융아연도금 강판 상에 마그네슘 증착 막을 형성하였다. 즉, 여기서는 진공증착 중 질소(Nitrogen, N2)가스를 도입하여 진공챔버(Vacuum Chamber)내의 진공도를 $1{\times}10^{-1}$, $1{\times}10^{-2}$, $1{\times}10^{-3}$, $1{\times}10^{-4}$로 조절하며 제작하였다. 또한 제작된 시편에 대해서는 SEM(Scanning Electron Microscope) 및 XRD(X-Ray Diffraction)을 사용하여 형성된 아연도금상 마그네슘 막의 표면 몰포로지 및 결정구조의 변화를 분석함은 물론 침지시험, 염수분무시험, 분극시험을 통해 이 막들에 대한 내식특성을 분석 평가하였다. 상기 실험결과에 의하면, 진공 가스압이 증가됨에 따라 마그네슘 막의 두께는 감소하였으며, 그 몰포로지의 단면은 주상정(Columnar)에서 입상정(Granular) 구조로 변화하며 표면의 결정립은 점점 미세화 되는 경향을 나타냈다. 이때의 표면의 결정배향성(Crystal orientation)은 표면에너지가 상대적으로 큰 면이 우세하게 나타나는 경향이 있었다. 또한 본 실험에서 형성한 진공증착 막은 비교재인 용융아연도금강판보다 우수한 내식성을 나타냈고, 본 형성 막 중에는 마그네슘 막 두께가 작음에도 불구하고 질소 가스압이 가장 큰 조건일수록 내식성이 우수한 경향을 나타냈다. 이상의 결과는 철강재의 내식성 향상을 위한 응용표면처리설계에 기초적인 지침을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.25 no.5
• /
• pp.218-224
• /
• 2015

Recently, removing methods of red tide has been attempted by filtering the organisms using the ceramic porous bodies. However, the marine biofouling could be developed on the surfaces of porous ceramic body after use for more than one month, and it might decrease the function of the specimen. In this paper, a method of inhibiting marine biofouling by changing the physical properties or surface-modification of ceramic porous body was studied. After experiment with six different ceramic porous bodies, it was found that the specimen of lower porosity and water absorption showed the least amount of biofouling. In addition, by increasing the surface roughness with silica particles bonded to the surface of specimen, the amount of biofouling caused by large marine life such as barnacle and mussel could be decreased. On the other hand, when the surface of specimen was coated and fused by glass powder, the amount of biofouling was rather increased. This might be due to eluted inorganic ions from the glass which can promote the growth of the microorganism. In conclusion, the environmental-friendly methods to reduce the amount of marine biofouling, such as controlling the physical properties and the surface roughness of the porous ceramics, can be possible without the use of dangerous substances. So it is expected for the results obtained to be applicable to a marine structure.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2007.06a
• /
• pp.257-257
• /
• 2007

고밀도 FeRAM (Ferroe!ectric Random Access Memory) 소자를 개발하기 위해서는 강유전체 물질을 이용한 안정적인 스텍형의 커패시터 개발이 필수적이다. 특히 $(Bi,La)_4Ti_3O_{12}$ (BLT) 강유전체 물질을 이용하는 경우에는 낮은 열처리 온도에서도 균질하고 높은 값의 잔류 분극 값을 확보하는 것이 가장 중요한 과제 중의 하나이다. 불행히도, BLT 물질은 a-축으로는 약 $50\;{\mu}C/cm^2$ 정도의 높은 잔류 분극 값을 갖지만, c-축 방향으로는 $4\;{\mu}C/cm^2$ 정도의 낮은 잔류 분극 값을 나타내는 동의 강한 비등방성 특성을 보인다. 따라서 BLT 박막에서 각각 입자들의 크기 및 결정 방향성을 세밀하게 제어하는 것은 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 16 Mb의 1T/1C (1-transistor/1-capacitor) 형의 FeRAM 소자를 BLT 박막을 적용하여 제작하였다. 솔-젤 (sol-gel) 용액을 이용하여 스핀코팅법으로 BLT 박막을 증착하고, 후속 열처리 공정을 RTP (rapid thermal process) 공정을 이용하여 수행하였다. 커패시터의 하부 전극 및 상부 전극은 각각 Pt/IrOx/lr 및 Pt을 적용하였다. 반응성 이온 에칭 (RIE: reactive ion etching) 공정을 이용하여 커패시터를 형성시킨 후, 32k-array (unit capacitor: $0.68\;{\mu}m$) 패턴에서 측정한 스위칭 분극 (dP=P*-P^) 값은 약 $16\;{\mu}C/cm^2$ 정도이고, 웨이퍼 내에서의 균일도도 2.8% 정도로 매우 우수한 특성을 보였다. 그러나 단위 셀들의 특성을 평가하기 위하여 bit-line의 전압을 측정한 결과, 약 10% 정도의 커패시터에서 불량이 발생하였다. 그리고 이러한 불량 젤들은 매우 불규칙적으로 분포함을 확인할 수 있었다. 이러한 불량 원인을 파악하기 위하여 양호한 젤과 불량이 발생한 셀에서의 BLT 박막의 미세구조를 분석하였다. 양호한 셀의 BLT 박막 입자들은 불량한 셀에 비하여 작고 비교적 균일한 크기를 갖고 있었다. 이에 비하여 불량한 셀에서의 BLT 박막에는 과대 성장한 입자들이 존재하고 이에 따라서 입자 크기가 매우 불균질한 것으로 확인되었다. 또 이러한 과대 성장한 입자들은 거의 모두 c-축 배향성을 나타내었다. 이상의 실험 결과들로부터, BLT 박막을 이용하여 제작한 FeRAM 소자에서 발생하는 불규칙한 셀 불량의 주된 원인은 c-축 배향성을 갖는 과대 성장한 입자의 생성임을 알 수 있었다. 즉 BLT 박막을 이용하여 FeRAM 소자를 제작하는 경우, 균일한 크기의 입자 및 c-축 배향성의 입자 억제가 매우 중요한 기술적 요소임을 알 수 있었다.

• Membrane Journal
• /
• v.13 no.3
• /
• pp.162-173
• /
• 2003

The pseudo n-type polyaniline was prepared by doping of camphorsulfonic acid(CSA) and dodecylbenzenesulfonic acid(DBSA) as the dopants in solvent of N-methyl-2-pyrrolidinone(NMP). The dopants in polymer structure was qualitatively analyzed using FT-IR. The influence on electrochemical properties with dopant concentration of PANI film were investigated. The electrochemical characteristics of the n-type PANI electrode that coated on ITO were evaluated by cyclic voltammetry(CV) and AC impedance method. The prepared PANI were confirmed as n-type PANI from FT-IR and CV. The charge transfer resistance of film on PANI/CSA electrode were measured as 1.14{\sim}1.09k{\mu}$by AC impedance. The charge transfer resistance of PANI/DBSA electrode decreased with increasing the mole ratio of DBSA as 27.73{\sim}8.37 k{\mu}$. The double layer capacitance of PANI/CSA electrode was showed almost constant value as $13.47{\sim}14.59 {\mu}F$ and that of PANI/DBSA electrode increased with increasing mole ratio of DBSA from 0.49 to $1.20 {\mu}F$.

• Korean Journal of Materials Research
• /
• v.7 no.3
• /
• pp.188-195
• /
• 1997

Copper ions were adsorbed on amorphous Si films by spincoating of Cu solutions and were employed as surface nucleation sites for low-temperature crystallization. The crystallization temperature can bc lo~vered down to $500^{\circ}C$ and rhe crystallization time can be shortened by Cu adsorption. The Cu-adsorbed amorphous films were crystallized by fractal growth with the shape of tree branches. The fractal size ranged from $30 to 300{\mu}m$, depending on the Cu solution concentration. The fractals consisted of f e a t h e r like elliptical grains with the size of $0.3~0.4{\mu}m$. which was comparable to that of the intrinsic films crystallized at $600^{\circ}C$. Both the nucleation activation energy and grotvth activation energy decreased as the Cu concentration in the solution increased. The results suggest thcit the adsorbed Cu increases preferred nucleation sites at the surface and enhmces crystallization by reducing thc activation energies of nucleation and growth.

• Korean Journal of Food Science and Technology
• /
• v.50 no.6
• /
• pp.636-641
• /
• 2018

This study was conducted to compare the stability between branched-chain amino acid (BCAA)-encapsulated liposome and double emulsion (DE). Liposome was produced by high-speed homogenization and ultrasonication whereas DE was prepared by homogenizing with surfactants. All samples were fixed at pH 4 and 7 and stored at 4, 25, and $40^{\circ}C$ for 5 days. Encapsulation efficiency and cumulative release rate were measured under $4^{\circ}C$ and at $25^{\circ}C$. The results showed that the size of BCAA-coated liposome was greater at pH 7 than at pH 4. The zeta-potential value of BCAA-coated liposome was greater at pH 4 than at pH 7. It was supposed that the negatively charged liposomes attracted the positively charged BCAAs at pH 4 resulting in the formation of the vesicle with smaller size. Particle size of DE was smaller than $100{\mu}m$. Encapsulation efficiencies of BCAA in DE or liposome were over 97%, approximately, and the cumulative release rates of them were below 30% for 5 days.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.60 no.4
• /
• pp.574-581
• /
• 2022

Nanofibers comprising reduced graphene oxide (rGO) and Mo₂C/Mo₂N nanoparticles (Mo₂C/Mo₂N rGO NFs) were prepared for a functional interlayer of Li-S batteries (LSBs). The well-dispersed Mo₂C and Mo₂N nanoparticles in the nanofiber structure served as active polar sites for efficient immobilization of dissolved lithium polysulfide. The rGO nanosheets in the structure also provide conductive channels for fast ion/electron transport during charging-discharging and ensured reuse of lithium polysulfide during redox reactions through a fast charge transfer process. As a result, the cell assembled with Mo₂C/Mo₂N rGO NFs-coated separator and pure sulfur electrode (70 wt% of sulfur content and 2.1 mg cm^-2 of sulfur loading) showed a stable discharge capacity of 476 mA h g^-1 after 400 charge-discharge cycles at 0.1 C. Furthermore, it exhibited a discharge capacity of 574 mA h g^-1 even at a high current density of 1.0 C. Therefore, we believe that the proposed unique nanostructure synthesis strategy could provide new insights into the development of sustainable and highly conductive polar materials as functional interlayers for high performance LSBs.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• v.40 no.2
• /
• pp.79-86
• /
• 2015

$^3He$ gas has been used for neutron monitors as the neutron converter owing to its advantages such as high sensitivity, good ${\gamma}$-discrimination capability, and long-term stability. However, $^3He$ is becoming more difficult to obtain in last few years due to a global shortage of $^3He$ gas. Accordingly, the cost of a neutron monitor using $^3He$ gas as a neutron converter is becoming more expensive. Demand on a neutron monitor using an alternative neutron conversion material is widely increased. $^{10}B$ has many advantages among various $^3He$ alternative materials, as a neutron converter. In order to develop a neutron converter using $^{10}B$ (actually $B_4C$), we calculated the optimal thickness of a neutron converter with a Monte Carlo simulation using MCNP6. In addition, a neutron converter was fabricated by the Ar sputtering method and the neutron signal detection efficiencies were measured with respect to various thicknesses of fabricated a neutron converter. Also, we developed a 2-dimensional multi-wire proportional chamber (MWPC) for neutron beam profile monitoring using the fabricated a neutron converter, and performed experiments for neutron response of the neutron monitor at the 30 MW research reactor HANARO at the Korea Atomic Energy Research Institute. The 2-dimensional MWPC with boron ($B_4C$) neutron converter was proved to be useful for neutron beam monitoring, and can be applied to other types of neutron imaging.