• Clean Technology
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• v.28 no.1
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• pp.18-23
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• 2022

Using air as an insulator due to its low heat transfer coefficient has been studied and has been widely commercialized to save energy in the field of thermal insulation technology. In this study, we analyzed the heat insulating effect of hollow silica nanoparticles mixed in non-uniform size, and the maximum heat insulating efficiency of these particles given the limited number of particles that can be mixed with a medium such as paint. The hollow silica nanoparticles were synthesized via a sol-gel process using a polystyrene template in order to produce an air layer inside of the particles. After synthesis, the particles were analyzed for their insulation effect according to the size of the air layer by adding 5 wt % of the particles to paint and investigating the thermal insulation performance by a heat transfer experiment. When mixing the particles with white paint, the insulation efficiency was 15% or higher. Furthermore, the large particles, which had a large internal air layer, showed a 5% higher insulation performance than the small particles. By observing the difference in the insulation effect according to the internal air layer size of hollow silica nanoparticles, this research suggests that when using hollow particles as a paint additive, the particle size needs to be considered in order to maximize the air layer in the paint.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.2
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• pp.275-281
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• 2001

We used the discrete-sectional model to analyze the particle growth by coagulation of particles in silane plasma reactor, considering the Gaussian distribution function for particle charges. The effects of process conditions such as monomer size and mass generation rate of monomers on particle growth in plasma reactor were analyzed theoretically/ Based on the Gaussian distribution function of particle charges, the large particles of more than 40 nm in size are almost found to be charged negatively, but some fractions of small, tiny particles are in neutral state or even charged positively. As the particle size and surface area increase with time by particle coagulation, the number of charges per particle increases with time. As the large particles are generated by particle coagulation, the particle size distribution become bimodal. The results of discrete-sectional model for the particle growth in silane plasma reactor were in close agreement with the experimental results by Shiratani et al. [3] for the same plasma conditions. We believe the model equations for the particle charge distribution and coagulation between particles can be applied to understand the nano-sized particle growth in plasma reactor.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.198-198
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• 2011

단분산 결정질 실리콘 나노입자 (<10 nm)는 양자점 효과로 인한 선택적 파장 흡수가 가능하므로 태양전지 분야에 응용 가능성이 크다. 특히 입경의 크기가 작아지면 부피대비 표면적이 넓어지기 때문에 태양빛 흡수 면적이 증가한다. 따라서 입자의 크기는 태양전지에서 효율을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 이러한 이유에서 plasma arc synthesis, laser ablation, pyrolysis 그리고 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등이 실리콘 나노입자를 합성하는데 연구되어 왔으며, 특히 PECVD는 입자 생성과 동시에 균일한 증착이 이루어질 수 있기 때문에 태양전지 제작 시 공정 효율을 높일 수 있다. PECVD를 이용한 나노입자 합성에서 입경을 제어하는데 중요한 전구물질은 Ar과 SiH4가스이다. Ar 가스는 ICP (Inductively Coupled Plasma) 챔버 내부에 가해준 전력을 통해 가속됨으로써 분해되어 Ar plasma가 생성된다. 이는 공급되는 SiH4가스를 분해시켜 핵생성을 유도하고, 그 주위로 성장시킴으로써 실리콘 나노입자가 합성된다. 이때 중요한 변수 중 하나는 핵생성과 입자성장시간의 조절을 통한 입경제어 이다. 또한 공급되는 가스의 유량은 입자가 생성될 때 필요한 화학적 구성비를 결정하므로 입경에 중요한 요소가 된다. 마지막으로 공정압력은 챔버내부의 plasma 구성 요소들의 평균 자유 행로를 결정하여 SiH4가 분해되어 입자가 생성되는 속도와 양을 제어한다. PECVD를 이용한 실리콘 나노입자 형성의 주요 변수는 RF pulse, 가스(Ar, SiH4, H2)의 유량, Plasma power, 공정압력 등이 있다. 본 연구에서는 RF (Radio Frequency) PECVD방법을 이용하여 실리콘 나노입자를 만드는데 필요한 여러 변수들을 제어함으로써 이에 따른 입경분포 차이를 연구하였다. 또한 SEM (Scanning Electron Microscopy)과 SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer)를 이용하여 각 변수에 따라 생성된 나노입자의 입경과 농도를 분석하였다. 이 중 plasma power에 따른 입경분포 측정 결과 600W에서 합성된 실리콘 나노입자가 상당히 단분산 된 형태로 나타남을 확인할 수 있었고 향후 다른 변수의 제어, 특히 DC bias 전압과 열을 가함으로써 나노입자의 결정성을 확인하는 추가 연구를 통해 태양전지 제작에 응용 할 수 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.113-113
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• 2012

플라즈마 내에서 발생하는 입자는 플라즈마 내 전기적 및 화학적 특성으로 인해 응집이 적고 균일한 특성을 가진다. 이에 따라 도포성이 좋으며 낮은 응력을 가지는 박막의 형성이 가능하다. 이러한 특성을 가지는 나노입자는 메모리, 고효율 박막형 태양전지 등에 이용될 수 있다. 특히, PECVD (Plasma enhanced chemical vapor deposition) 공정 중 플라즈마가 켜져있는 동안 수소 가스를 펄스형태로 추가 주입하는 방법은 실리콘 이온 사이의 결합을 통한 표면 성장을 일부 방해하여 이를 통해 최종적으로 생성되는 실리콘 입자의 크기제어를 가능하게 한다. 이러한 과정으로 PECVD내에서 생성된 입자의 입경 분포는 기존의 경우 공정 중 포집을 한 후 전자현미경을 이용하였지만 실시간 측정이 불가능한 한계가 있었고, 레이저를 이용한 실시간 측정은 그 측정범위의 한계로 인해 적용에 어려움이 있었다. 이에 따라 본 연구에서는 저압에서 실시간으로 나노입자 크기분포 측정이 가능한 PBMS (particle beam mass spectrometer)를 이용하여 PECVD 내에서 수소가스 펄스를 이용하여 발생되는 실리콘 입자를 공정 변수별로 측정하여 각 변수에 따른 입자 생성 경향을 분석하였다. 실리콘 나노 입자의 측정은 PBMS 장비의 전단 부분을 PECVD 장치 내부에 연결하여 진행하였다. 수소 가스 펄스를 이용한 실리콘 입자 생성의 주요 변수는 RF pulse, $H_2$ pulse, 가스 유량 (Ar, $SiH_4$, $H_2$), Plasma power, 공정 압력 등이 있다. 이와 같이 주어진 변수들의 제어를 통해 생성된 나노입자의 입경분포를 PBMS에서 실시간으로 측정하고, 동일한 조건에서 포집한 입자를 TEM 분석 결과와 비교하였다. 측정 결과 각각의 변수에 대하여 생성되는 입자의 크기분포 경향을 얻을 수 있었으며, 이는 추후 생성 입자의 응용 분야에 적합한 크기 분포 특성을 가지는 실리콘 입자를 제조하기 위한 조건을 정립하는데 중요한 역할을 할 것을 기대할 수 있다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.6.1-6.1
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• 2009

최근 신 재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있으며 특히 태양전지는 차세대 대체에너지로 많은 연구 개발이 이루어지고 있다. 현재 태양전지 시장은 벌크실리콘 태양전지가 주를 이루고 있으나, 박막형, 유기물, 염료감응형 등 다양한 차세대 태양전지가 개발되고 있다. 차세대 태양전지는 글래스나 폴리머 기판위에 형성된 전극을 바탕으로 하여 다양한 형태의 태양전지가 형성되기 때문에 태양전지용 투명도전성 산화물 전극에 대한 중요성이 증가하고 있다. 예를 들어 실리콘 박막형 태양전지의 경우 수소 플라즈마 분위기 안정성 때문에 ZnO:Al 전극이 개발, 적용되고 있다. 이밖에도 ZnO는 나노입자, 나노로드 등의 다양한 형태를 기반으로 유기물 및 염료감응형 태양전지 전극으로 적용되고 있다. 본 연구에서는 전기화학적 방법을 이용해 나노입자, 나노로드, 나노 sheet 등 다양한 형태의 ZnO 나노구조를 형성한 후, 태양전지 적용을 위한 전기적, 광학적 특성을 분석하였다. 3차원 형태의 ZnO sheet 전극은 90% @ 550 nm 가 넘는 우수한 광특성 (Haze value)을 보였으며, 염료감응형 태양전지에 적용되었을 경우 2차원 형태의 ZnO 전극에 비해 Jsc 값이 2.5배 이상 향상되었다.

• Polymer(Korea)
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• v.25 no.5
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• pp.744-753
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• 2001

One of the most important factors which affect the impact strength of high impact polystyrene (HIPS) is the rubber-phase particle size and size distribution. In this study, HIPS was prepared from a batch reactor to observe the influence of reaction conditions such as rubber content, agitation speed and prepolymerization time on the particle size and size distribution. Measurements concerning the particle size distribution were conducted using a particle size analyzer. Due to swelling, the particle suspended in toluene increases in size with lower heat-treatment temperature and shorter heat-treatment time, while the particle in methyl ethyl ketone shows quite reasonable size without any effort of heat-treatment. As rubber content increases, the average particle size increases substantially, but the increase in agitation speed at lower rubber contents does not have much influence on the size. However, the polystyrene-phase particles occluded in rubber-phase become more uniform as agitation speed increases. Longer prepolymerization time produces rubber-phase particles with narrower particle size distribution.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.31 no.12
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• pp.1135-1142
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• 2009

This study was carried out to investigate of aerobic granulation by using aerobic granular reactor. To make aerobic granular sludge in short period of time, we used polymer. In reactor, we have studied on physicochemical characteristics of particle size, density, and microbial secreting polymer depending on aerobic particle's formation. The results of running aerobic granular reactor with 3, 6, 9 $kg{\cdot}COD/m^3{\cdot}d$ of COD loading rate and 35 days reaction time showed that particle size were 3.6 mm, 4.3 mm, and 3.4 mm respectively. The settling velocities were 1.5 cm/s, 1.6 cm/s, and 1.2 cm/s respectively. The microbic growth rates were 0.12 $d^{-1}$, 0.135 $d^{-1}$, and 0.133 $d^{-1}$ respectively. The overall result of aerobic granular reactor showed that $6kg{\cdot}COD/m^3{\cdot}d$ of COD loading rate had optimal physicochemical characteristics.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.9 no.1
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• pp.1-11
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• 2011

Tetraethoxysilane(TEOS) as a silica precursor and hydrochloric acid as an acid catalyst have been used in a surfactant-template synthesis of micrometer-sized mesoporous silica microspheres based on the macroemulsion technique. Increase in the concentration of tetraethoxysilane of the reaction mixture has a serious destructive effect on the particle shape and pore structure. As the acid concentration increases, relatively small microspheres are formed without destroying their spherical morphology of the particles as well as the pore structures. However, due to the attractive interaction between particles in an acidic condition, strong silica agglomerates are formed, and therefore are subject to a post-ultrasonic treatment to separate into an individual single particle.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.9 no.7
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• pp.1004-1010
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• 1998

Effects of reaction conditions such as power input and feeding time and feeding mode of reactants on the reaction crystallization of lanthanum oxalate in semi-batch reactor were investigated experimentally. Even though the crystal size distribution of lanthanum oxalate was always monomodal, its mean crystal size was significantly varied with the reaction conditions. As the power input and reactant feeding rate increased, the mean crystal size was reduced and the relative induction time was prolonged. The mean crystal size produced in oxalic acid feeding mode was smaller than that in lanthanum chloride feeding mode, but the trend of the relative induction time with the feeding mode was reverse to that of the mean crystal size. The crystal morphology of lanthanum oxalate, which was produced within the ranges of the reaction conditions in our experiment, was maintained as a needle shape.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.1 no.2
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• pp.46-58
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• 1991

The synthesized ZnO powder was prepared by spray pyrolysis method using ultrasonic vibrator. The starting solutons were the aqueous solution of $Zn(NO_3)_2\cdot6H_2O$. The concentration was prepared 1M, O.5M, O.25M, and O.lM. The Nz carrier gas was 2.3cm$\cdot{sec}^{-1}$. The prepared powder from the $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ aqueous solution was Zine oxide with hexagonal structure. The shape of prepared powder was fine size, narrow size distribution, agglomerate-free, nearly sphere particle. Also, the particle size was about $ 0.28-0.61\mum$.