• Korean Chemical Engineering Research
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• v.62 no.2
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• pp.181-190
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• 2024

Here, we develop a centrifugal microfluidic reactor with simple, fast, and high-throughput manner for the generation of magnetic Janus micro-adsorbents (MAs). By using the multi-micronozzle consisting of two separate aligned needles and centrifugal tubes, we have synthesized highly monodispersed Prussian blue- and magnetic nanoparticle-laden micro-adsorbents (PB-MNP-MAs). The enhanced cesium (Cs⁺) adsorption was demonstrated by conducting the adsorption isotherm and kinetics experiment which can be contributed to the porous nature of the Ca-alginate networks with a high surface area of embedded PB nanoparticles, resulting to perform rapid adsorption activity within 10 min. After Cs⁺ adsorption process, the as-synthesized PB-MNP-MAs were successfully harvested by introducing the external magnetic fields. Therefore, we believe that our findings can be provided new direction towards the development of advanced functional adsorbents in biological and environmental fields.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.145.2-145.2
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• 2011

메탄 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력 조건에서 물분자들의 격자구조에 메탄가스분자가 포획되어 수소결합으로 형성되는 외관상 얼음과 비슷한 결정성 화합물이다. $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 표준상태에서 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해되며, $-10^{\circ}C{\sim}-20^{\circ}C$의 온도에서는 하이드레이트 입자표면에서 생성되는 얼음막으로 인하여 상압에서도 안정하게 존재하는 자기보존 효과를 가지고 있다. 따라서 이와 같은 특징을 천연가스 수송 및 저장의 방법으로 이용할 경우 $-162^{\circ}C$의 초저온을 만들고 유지시키기 위하여 고가의 설비를 필요로 하는 기존의 LNG 수송방법을 대체할 수 있다. 특히 연간 천연가스 소비량을 0.4 ~ 1.0 million ton으로 가정했을 때, 하이드레이트 수송방법은 LNG 수송에 비해 18 ~ 25% 정도의 비용을 절약할 수 있는 경제적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 하이드레이트를 인공적으로 제조할 경우 물분자와 가스분자의 반응율이 낮기 때문에 하이드레이트가 생성되기까지 많은 시간이 소요되며, 하이드레이트에 포획되는 가스분자의 양도 적다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다공성 물질인 천연 제올라이트와 제올라이트 13X를 이용하여 제올라이트 혼합유체를 제조하였으며, 메탄가스와 반응시켜 하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 그 결과, 하이드레이트 생성 시 천연 제올라이트와 제올라이트 13X 모두 0.01 wt%의 혼합비율에서 가장 좋은 효과를 나타내었으며, 하이드레이트에 포획된 가스의 양은 같은 과냉도 조건에서 천연제올라이트와 제올라이트 13X 혼합유체를 이용하여 하이드레이트를 생성 시켰을 때, 증류수보다 각각 4배, 5배 높음을 보였다. 또한 낮은 과냉도에서 하이드레이트 생성 시 제올라이트, 제올라이트13X 혼합유체에서 하이드레이트 생성시간이 증류수에서 하이드레이트를 생성시킬 때보다 빨라짐을 확인하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.32 no.5
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• pp.556-561
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• 2021

Recently, iron oxide nanoparticles have been used as the subject of many studies on drug delivery system (DDS) due to their excellent magnetic properties and biocompatibility in response to external magnetic fields. In this study, hyaluronic acid-superparamagnetic microneedles (HA-SMNs) and carboxy methyl cellulose-superparamagnetic microneedles (CMC-SMNs) containing superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SIONs) were prepared with HA and CMC as a matrix materials of MNs (microneedles). Various properties of SMNs were then investigated with scanning electron microscopy (SEM), superconducting quantum interference device-vibrating sample magnetometer (SQUD-VSM), frequency mixing magnetic detection (FMMD), and polymer/bio membrane. The SQUID-VSM measurements showed superparamagnetism of HA-SMNs and CMC-SMNs containing SIONs. The FMMD results demonstrated that the signal intensity changed significantly as the concentration of SIONs increased. In addition, SMNs exhibited the average skin permeability intensities on the bio membrane for HA-SMNs and CMC-SMNs were 92.5 and 98.5%, respectively. These results suggested that SMNs could be utilized as deliver materials for a TDDS and MR molecular imaging.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.1 no.1
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• pp.45-51
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• 1998

[ $AB_2-type$ ] alloy, one kind of hydrogen storage alloys used as an anode of Ni-MH batteries, has large discharge capacity but has remaining problems regarding initial activation, cycle life and self-discharge. This study investigates the effects of Cr-addition and fluorination after La-addition on $Zr_{0.7}Ti_{0.3}V_{0.4}Mn_{0.4}Ni_{1.2}$, composition $AB_2-type$ alloy. EPMA and SEM surface analysis techniques were used and the crystal structure was characterized by XRD analysis. In addition, electrodes were fabricated out of the alloys and characterized by constant current cycling test, electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization. Cr-addition was found to be effective to cycle life and self-discharge but ineffective to initial activation due to formation of stable oxide film on surface. Fluorination after La-addition to the alloys improved initial activation remarkably due to formation of highly reactive particles on surface.

• Membrane Journal
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• v.26 no.6
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• pp.421-431
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• 2016

Novel membrane technologies that harness ordered nanostructures have recently received much attention because they allow for high permeability due to their reduced flow resistance while also maintaining high selectivity due to their isoporous characteristics. In particular, the opaline structure (made from the self-assembly of colloidal particles) and its inverted form (inverse-opal) have shown strong potential for membrane applications on account of several advantages in processing and the resulting membrane properties. These include controllability over the pore size and surface functional moieties, which enable a wide range of applications ranging from size-exclusive separation to catalytically-reactive membranes. Furthermore, when combined with multiscale architecturing strategies, inverse-opal-structured membranes can be designed to have specific pores or channel structures. These materials are anticipated to be utilized for next-generation, high-performance, and high-value-added functional membranes. In this review article, various types of inverse-opal-structured membranes are reviewed and their functionalization through hierarchical structuring will be comprehensively investigated and discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.436-436
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• 2014

본 연구에서는 전 세계적으로 활발히 연구되고 있는 나노바이오센서 분야 중 가장 주목을 받고 있는 LSPR 원리를 이용한 바이오센서를 제작하였다. 금속 나노입자의 국소 표면 플라즈몬 공명현상에 의한 주위환경에 민감하게 반응하는 특성은 고감도 광학형 바이오센서, 화학물질 검출 센서등에 응용된다. 특히 금 나노막대와 같은 1차 나노구조물은 나노막대의 주변 환경 변화에 따라 뚜렷한 플라즈몬 흡수 밴드 변화를 나타냄으로 센서로 적용 했을 때 고감도의 측정이 가능하다. 본 연구에서는 다공성인 알루미늄 양극산화 박막 주형틀을 이용하여 다양한 종횡비를 가지는 금 나노막대를 합성하고, 나노막대 어레이 형태의 박막을 제작하였다. 금 나노막대의 합성은 알루미늄 양극산화막을 사용한 주형제조 방법(template method)을 사용하는 전기화학 증착법을 사용하였다. 우선 부도체인 알루미늄 양극 산화막의 한쪽면을 열증착 장비를 사용하여 금을 증착하여 작업 전극(working electrode)을 형성하였다. 백금 선(platinum wire)을 보조 전극(counter electrode)으로 사용하고 Ag/AgCl 전극을 기준 전극(reference electrode)으로 사용하여 삼전극계(three-electrode system)를 형성하였으며, 금 도금 용액(orotemp 24 gold plating solution, TECHNIC INC.)을 사용하여, 800 mV 전압에서 금 나노 막대를 합성하였다. 금 나노막대의 길이는 테플론 챔버를 통과한 전하량 또는 전기 증착 시간에 비례하여 결정된다. 금 나노막대를 성장시킨 알루미늄 양극산화막을 실리콘 웨이퍼에 은 페이스트를 사용하여 고정시킨 후 수산화나트륨 (NaOH)용액을 사용하여 알루미늄 양극산화막을 녹여내어 수직방향으로 정렬되어 있는 나노 막대 어레이 박막을 제조 하였다. 또한 제작된 금 나노막대 어레이의 광학적 특성을 평가하였다. 본 연구에서와 같이 나노막대를 직경방향으로 측정할 경우, 직경방향의 transverse mode만 측정된다. 금 나노 막대가 알루미늄 양극산화막 안에 포함된 상태로 측정된 금 나노로드 어레이 박막의 광 스펙트럼 분포는 금 나노막대의 가시광영역에서의 흡수 스펙트럼을 측정하였을시 직경 및 길이에 따라 transverse mode의 ${\lambda}$ max (최대 흡광)의 위치가 변화됨을 나타낸다. 실험 결과를 바탕으로 나노막대의 종횡비가 증가함에 따라 흡수 스펙트럼의 transverse mode ${\lambda}$ max가 미약하게 단파장 영역으로 이동하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 원기둥 형태의 금 나노막대의 흡수 스펙트럼에 대한 이론적인 예측과 부합한다. 바이오센서로의 적용 가능성을 확인하기 위하여 자기조립단분자막을 형성하여 항체를 고정하고 CRP에 대한 응답특성을 평가하였다. CRP 항원-항체의 면역반응에 대한 실험 결과 CRP 항원의 농도가 증가함에 따라 넓은 측정범위에서 선형적으로 흡광도가 증가하는 결과를 나타내었으며, CRP 10 fg/ml의 농도까지 검출할 수 있었다. 센서의 선택성을 확인하기 위하여 감지하고자하는 대상물질이 아닌 Tn T 항원을 감지막에 반응시켜 흡광도 변화를 분석하였다. 결과적으로 제작된 센서칩은 선택성을 가지고 측정하고자하는 물질에만 반응함을 확인하였다. 이러한 결과는 다양한 직경을 사용한 부가적인 LSPR현상의 연구에 활용될 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.27 no.3
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• pp.110-114
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• 2017

$NiO/NiCo_2O_4$ nanocubes were successfully synthesized via the calcination process of $Ni_3[Co(CN)_6]_2$ PBAs. The prepared monodispersed $Ni_3[Co(CN)_6]_2$ PBAs were aggregated by 'self-assembly' of the nuclei generated during the synthesis reaction. The self-assembly rate of the particles is affected by the temperature and the amount of surfactant SDBS (sodium dodecylbenzenesulfonate). FESEM analysis shows that monodispersed 200 nm PBA nanocubes are obtained at 0.25 g SDBS and $60^{\circ}C$ temperature. Thermal behavior was confirmed by thermogravimetric-differential thermal analysis (TG-DTA) to determine optimal calcination conditions. Then, field emission scanning electron microscopy (FESEM) and X-ray diffraction (XRD) analyzes were performed to investigate the morphology and crystallinity of the particles precursors and $NiO/NiCo_2O_4$ nanocubes.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2013.04a
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• pp.77-77
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• 2013

최근의 산업활동에서는 신규 원료 개발과 생산 효율성을 높이기 위하여 분체 공정이 증가하고 있는데, 미세 분진의 취급으로 분진운의 형성과 착화가 용이해지므로 분진폭발이나 화재 위험성이 증가하고 있다. 분진을 안전하게 사용하고 저장, 취급하기 위해서는 착화 전의 위험성 지표로서 최저발화온도(MIT ; Minimum Ignition Temperature)를 사전에 파악해 두는 것이 중요하다. 분진농도의 발화온도는 장치 내의 발화위험성이나 분진 취급 공정의 사고예방대책 관리를 위한 실용적 관점에서 중요하게 활용되는 폭발특성값이다. 또한 분진의 발화온도는 분진농도에 의존하며 농도변화에 따른 가장 낮은 온도를 MIT라고 한다. 본 연구에서는 화재폭발사고 빈도가 줄지 않고 있는 Mg 및 Mg-Al합금(60:40 wt%, 50:50 wt%, 40:60 wt%)을 대상으로 조성비율에 따른 최저발화온도를 실험적으로 조사하였다. Mg 및 Mg-Al(60:40 wt%), Mg-Al(50:50 wt%), Mg-Al(40:60 wt%) 시료의 평균입경은 142, 160, 151, $152{\mu}m$이다. MIT실험장치는 IEC 61241-2-1(Methods for Determining the Minimum Ignition Temperatures of Dust, 1994)에 준거하여 제작하여 사용하였다. 실험장치는 가열로, 분진운 시료홀더, 온도조절장치, 압축공기 제어장치 등으로 구성되어 있다. 구체적인 실험방법은 시험분진를 분진홀더에 장착하고 0.5 bar의 압축공기를 0.3 sec 동안 사용하여 일정 온도로 가열된 로의 내부로 분진운을 부유시킬 때에 분진운이 발화하여 가열로 하단부의 개방구에까지 화염이 전파하는지를 디지털비데오카메라로 기록, 평가하여 발화 유무를 판정하였다. Mg합금에 대한 MIT를 측정한 결과 $740^{\circ}C$가 얻어졌으며, Mg-Al(60:40 wt%)의 MIT는 $820^{\circ}C$로 조사되었다. 그러나 Mg-Al(50:50 wt%) 및 Mg-Al(40:60 wt%)에 대해서는 최대 가열로의 설정온도를 $890^{\circ}C$까지로 하여 농도를 변화시키면서 조사하였으나 발화가 일어나지 않았다. 문헌에 따르면 Mg입자 표면의 산화피막은 다공성으로 일정 온도에서 산화반응이 시간에 따라 직선적으로 증가하는데 반하여, Al의 산화피막은 보호 작용을 하여 일정 온도에서 산화반응속도가 표면과 내부의 농도 기울기에 의한 확산속도에 의존한다고 보고하고 있다. 본 연구결과를 토대로 Mg-Al합금의 발화특성을 고찰해 보면, Mg-Al합금에서 자기 전파성이 작은 Al성분의 증가는 착화지연이 증가하여 연소성이 감소하여 최저발화온도의 증가로 이어지는 것으로 추정되었다. 또한 발화온도는 주어진 조건의 온도장에서 분진이 존재하는 시간 길이에 따라 변화하므로, 발화온도를 실험적으로 측정하는 경우에는 측정장치나 방법에 따라 달라지므로 사업장의 현장에 발화온도를 적용하는 경우에는 장치 내의 분진의 존재시간을 고려할 필요가 있다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.22 no.3
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• pp.79-84
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• 2012

Nano-magnetic materials such as iron-nitrides have been actively studied as an alternative to the application of high density, high performance needs for next generation information storage and also alternative to the rare earth and neodymium magnet. $Fe_4N$ is the basic materials for magnetic storage media and is one of the important magnetic materials in focus because of its higher magnetic recording density and chemical stability. Single phase ${\gamma}^{\prime}-Fe_4N$ nanoparticles have been prepared by a PAD (Plasma Arc Discharge) method and nitriding in a $NH_3-H_2$ mixed gases at temperature, $400^{\circ}C$ for 4 hrs. Also $Fe_{17}Sm_2N_x$ powders were synthesized by nitriding after reduction/diffusion of $Fe_{17}Sm_2$ to compare the magnetic properties with nano-sized $Fe_4N$ particles. The saturation magnetization of $Fe_4N$ and $Fe_{17}Sm_2N_x$ were 149 and 117 emu/g, respectively, but the coercive force was considerably smaller than that of bulk or acicular $Fe_4N$.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.15 no.1
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• pp.42-47
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• 2005

Nanocrystalline Nd-Fe-B powder was synthesized by a new thermochemical process that combined with past reduction-diffusion process and spray-dry process. In this process, Ca reduction process is vary important due to formation of hard magnetic$Nd_{2}Fe_{14}B$ phase from various oxides by Ca powder. Therefore, the final products are essentially affected a shape, size, and composition etc. of the Ca reduced powders. Ca reduction was performed to way that raw powders just mixed with Ca powder in proper ratio unlike to compress into compact. The powders after mixture-type Ca reduction mainly composited with $Nd_{2}Fe_{14}B$ phase even relativily low reaction temperature ($800^{\circ}C$) and all particle size of powder were distributed less than 1 ${\mu}m$ except for powder after Ca oxides as magnetic properties of powders after cake-type Ca reduction, with the consequence that high magnetic properties has been expected. The magnetic properties of powders prepared by mixture-type Ca ruduction, with the conseqence that high magnatic properties has been expected. The magnetic properties of powders prepared by mixture-type Ca reduction process showed $_iH_c$ = 5.9 kOe, $B_r$ = 5.5 kG, (BH)max = $Nd_{2}Fe_{14}B{\to}Nd_{2}Fe_{17}B$ decomposition by violent exothermic reaction during washing.