• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권6호
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• pp.959-964
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• 2009

This paper dealt with the disinfection performance by Ultra-Violet Light Emitting Diode (UV LED) for a phytoplankton as a basic study for the development of a low-energy consumption ballast water treatment system. UV LEDs having peak wavelength of 255nm, 265nm and 280nm were used in the experiment. UV LED modules with driving circuit were fabricated, and optical and electrical characteristics of them were analyzed. The disinfection performance for phytoplankton depending on the UV wavelength was evaluated by comparing the number of phytoplankton before and after the UV treatments. The experimental result showed that the highest disinfection wavelength for the phytoplankton was 265nm.

• 공업화학전망
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• 제23권6호
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• pp.14-24
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• 2020

최근 우수한 발광 특성을 갖는 양자점을 고해상도 디스플레이의 발광 소재로 도입하고자 하는 노력이 활발하다. 양자점을 활용한 디스플레이의 실현을 위해서는 콜로이드 상태인 다색의 양자점을 고해상도로 패터닝하는 기술의 확립이 필요하다. 본 연구에서는 ethane-1,2-diyl bis(4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoate)를 양자점용 가교제로 활용하여 용액공정을 기반으로 형성된 양자점 박막을 고해상도로 패터닝한 기술을 소개하고자 한다. 위 양자점용 가교제의 양 말단에는 아지드 그룹을 포함한 작용기가 존재한다. 아지드 기는 자외선에 의해 광 활성화되어 양자점 표면의 알킬 리간드와 가교 결합을 형성함으로써, 양자점 박막에 화학적 내구성을 부여한다. 본 기술을 기반으로, 적색, 녹색, 청색의 카드뮴 기반 양자점을 고해상도로 패터닝하고 정밀하게 배열하여 인치 당 화소 수 1400 이상의 픽셀 형성에 성공하였다. 또한 가교 반응 후에도 성능 저하가 없는 양자점 박막 및 자발광 양자점 다이오드를 개발하였다.

• 공업화학
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• 제34권1호
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• pp.94-97
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• 2023

BTPSF와 BDTSF는 유기발광다이오드용 스파이로플루오렌 모이어티를 기반으로 하는 새로운 청색 발광 물질로 성공적으로 합성되었다. BTPSF와 BDTSF는 촉매를 사용하지 않고 Diels-Alder 반응을 통해 합성하여 고순도를 얻었다. 합성된 물질의 광발광 스펙트럼은 용액 상태에서 약 381, 407 nm, 필름 상태에서 각각 395, 434 nm의 최대 발광 파장을 나타내어 자외선과 짙은 청색 발광색을 나타냈다. 합성된 BDTSF 물질은 non-doped 소자의 EML로 적용되었으며, 전류 효율은 0.61 cd/A이다.

• 한국광학회지
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• 제25권4호
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• pp.216-220
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• 2014

UV용 청색 형광체 $CaMgSi_2O_6:Eu^{2+}$를 환원 분위기 속에서 고상반응법(Solid-state reaction)으로 합성하였다. 합성된 형광체의 결정성을 확인하기 위해 X-선 회절(X-ray diffraction) 패턴 측정결과 C2/c(15)의 공간군과 단사정계(Monoclinic) 구조를 가지는 JCPDS No.75-1092와 일치하는 단일상임을 확인하였다. 광 여기 및 발광 스펙트럼을 통하여 350 nm 부근에서 최대 흡수치가 나타나며, 450 nm의 청색 발광을 보인다. 이는 $Eu^{2+}$이온의 $4f^7-4f^65d$의 천이에 기인한다. 온도에 따른 형광체의 발광 스펙트럼을 확인한 결과 $100^{\circ}C$에서 54%의 휘도 유지율을 보였다. 상기 합성된 $CaMgSi_2O_6:Eu^{2+}$와 400 nm의 Ultra Violet 발광 다이오드를 이용하여 상용 녹색, 적색 형광체와 혼합하여 백색 LED를 구현 하였다. 구현된 백색 LED는 구동 전류 350 mA, 구동 전압 3.45 V에서 색좌표 x=0.3936, y=0.3605, 색온도(CCT) 3500 K, 연색성(CRI) 87, 발광 효율 18 lm/w로 나왔다. 또한 400시간 기준 수명 시험 결과 초기광도 대비 97%의 유지율을 보였다. 따라서 본 연구를 통해 합성한 청색 형광체 $CaMgSi_2O_6:Eu^{2+}$는 UV LED기반의 백색 조명용 형광체로서의 가치가 있는 것으로 생각된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권9호
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• pp.931-937
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• 2012

In this study, we assessed environmental impacts of compound humidifiers using environmental life cycle assessment and presented the ways to improvements in energy consumption of them. We found eco-design parameters and $CO_2$-eq emissions in each stage of raw material acquisition, manufacturing, transportation, use and disuse in life cycle of the compound humidifiers. The highest $CO_2$ emission is found to be in the stage of use among all stages of life cycle, which is mainly due to power consumption in thermal heating of heating coil for sterilization during humidification. The power consumption and $CO_2$ emission in the stage of use can be reduced to 1/4 and 1/3 at the highest estimate through improvement of sterilization method, respectively. We suggested the replacement of conventional thermal heating coil by ultra violet light-emitting diodes (UV-LED) for sterilization and then presented the experimental results on the sterilization effects of UV-LEDs.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.73-73
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• 2008

일반적으로 청색 및 자외선 발광다이오드, 레이저 다이오드, UV 감지기 (detector)소자 등의 기술적인 중요성은 ZnO를 기반으로 하는 산화물 반도체와 함께 와이드 밴드갭 반도체 연구가 활발히 진행되고 있다. ZnO의 경우 밴드갭 엔지니어링을 위해 일반적으로 Cd과 Mg을 사용하고 있으며 특히, ZnO에 Mg을 첨가하여 MgZnO 화합물을 첨가할 경우 밴드갭을 3.3eV~7.8eV까지 증가 시킬 수 있고, MgZnO/ZnO 초격자 구조를 이용할 경우 자유 엑시톤 결합에너지를 100meV 이상까지 증가시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 MgO는 결정구조가 rocksalt 구조를 가지는 입방정 구조이기 때문에 Hexagonal 구조를 가진 ZnO에 첨가될 경우 고용도에 큰 제한을 가지게 된다. 이와 같은 문제점으로 인하여 밴드갭 엔지니어링 기술은 여전히 해결되지 않은 문제점으로 남아 있다. 본 실험에서는 RF 마그네트론 스퍼터링 방법으로 사파이어 기판위에 MgZnO/ZnO 박막을 co-sputtering 시켰다. Targer은 ZnO(99.999%) 와 MgO (99.999%) target을 사용하였고, 스퍼터링 가스는 아르곤과 산소가스를 2:1 비율로 혼합시켜 성장하였다. MgZnO 박막을 성장하기 전 ZnO 층을 ~500 두께로 성장 시켰다. RF-power는 ZnO target을 고정 시키고, MgO targe power를 변화시켜 Mg 농도를 조절 하였다. 실험 결과 MgO target power 가 증가 할수록 반치폭이 증가하고, c-plane을 따라 격자 상수가 감소하는 것을 확인 할 수 있고, UV emission peak intensity가 감소며 단파장쪽으로 blue shift 하고, activation energy 가 증가하는 것을 관찰 할 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.187-188
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• 2018

2004년 체결된 평형수관리협약은 2016년 9월 비준되어 2017년 발효 예정이었다. 그러나 발효 직전, 물리적으로 모든 선박에 평형수 처리장치를 설치하기 어렵다는 의견에 따라 2년 유예되었다. 따라서 수만 척의 선박은 2024년까지 평형수 처리장치를 설치해야 하며, 해당 시장의 규모는 약 40조원까지 성장할 것으로 추정된다. 그러나 우리나라에서 개발한 현재 평형수 처리장치는 IMO 형식승인을 받은 제품만 있을 뿐 USCG 형식승인을 받은 제품이 없어 평형수 처리시장을 선점하기에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 USCG 성능기준을 만족하는 평형수 처리기술 개발을 위하여 IMO와 USCG 성능기준의 차이를 비교하고, 현재 사용되고 있는 선박평형수 처리장치의 국내 및 세계 기술 수준을 비교 분석하여 자외선 발광 다이오드 및 이산화티타늄을 이용한 평형수 처리장치 개발방향을 제시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.425-426
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• 2013

IIIN계 물질 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 일반적인 청색 및 녹색 발광영역의 활성층으로는 InGaN/GaN 다중양자우물구조를 사용하고 있으나, 장파장의 녹색 발광을 얻기 위해서는 인듐의 함유량이 증가하여야 한다. 하지만, 인듐의 함유량이 증가함에 따라서 InGaN/GaN 다중양자우물 구조내에서 인듐의 편석현상의 발생이 용이하게 되어 계면 특성을 저하할 뿐 아니라, 비발광 센터를 증가하여 발광 효율을 급격히 감소시키는 원인이 되고 있다. 또한, InGaN과 GaN의 큰 성장온도의 차이에 따라 800도 부근의 저온 영역에서 성장된 InGaN층이 1,000도 이상의 고온 영역에서 GaN층이 성장시 InGaN층의 열화 현상이 급격히 발생되고 있다. 이를 억제하기 위해서 금속유기화학증착법의 성장 변수 최적화, 응력제어, 도핑 등의 편석 억제기술 및 보호층이 사용되고 있다. 본 연구에서는 인듐함유량이 증가된 녹색 InGaN/GaN 다중양자우물구조에서 InGaN 우물층 상하부에 도입된 GaN 보호층에 따라 발생되는 양자우물구조의 광학 및 결정학적 특성 분석을 통해 GaN 보호층의 역할을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 금속유기화학증착장치를 이용하여 사파이어 기판위에 GaN 템플릿을 성장하고, n-형 GaN, InGaN/GaN 다중양자우물구조 및 p-형 층을 성장하였다. 앞선 언급하였듯이, InGaN/GaN 다중양자우물구조내에 GaN 보호층의 역할을 규명하기 위하여 샘플 A의 경우는 보호층이 전혀 없는 구조이고, 샘플 B의 경우는 InGaN 우물층의 상단부에만, 샘플 C의 경우에는 우물층 상부 및 하단부 모두에 약 2.0 nm 두께의 GaN 보호층을 형성하였다. 이 보호층의 유무에 따른 다중양자우물구조의 계면 특성을 확인하기 위한 X-선 회절을 이용하였고, 광학적 특성을 확인하고 상온 포토루미네선스법을 이용하여 녹색 발광 파장의 변화 및 발광세기를 관찰하였다. 우선적으로, 상온 포토루미네선스법을 이용하여 각 샘플의 발광특성을 확인한 바 상하부 모두에 GaN 보호층이 존재하는 샘플 C의 경우 약 510 nm 부근에서 발광이 관찰되었지만, 상단부에 GaN 보호층이 존재하는 샘플 B는 약 495 nm영역에 발광이 확인되었다. 특히, 전혀 보호층이 존재하지 않는 샘플 A의 경우 약 440 nm에서 발광하는 현상을 관찰하였다. 이는 우물층 상단부 및 하단부에 존재하는 GaN 보호층이 In의 확산을 억제하는 것으로 판단된다. 또한, 발광파장 및 세기를 확인한 바, 보호층의 존재하지 않을수록 단파장화가 발생함에도 불구하고 발광세기는 급격히 약해지는 것으로 보아 계면특성이 저하되어 비발광센터가 증가되는 것으로 판단된다. 이를 구조적으로 확인하기 위하여 X-선 회절법을 통한 ${\omega}$/$2{\Theta}$ 스캔의 결과는 In의 0차 피크가 GaN 보호층이 없을 경우 GaN의 피크 방향으로 이동하는 것으로 보아 GaN 보호층은 우물층 성장 후 GaN 장벽층을 성장하기 위해 온도를 증가시키는 과정에서 In의 확산되는 것으로 판단된다. 또한, 하부 GaN 보호층의 경우 GaN 장벽층 성장 후 온도를 감소시키는 과정에서 성장되므로, 우물층으로부터 In의 탈착현상이 아닌 장벽층과의 상호 확산으로 판단된다. 또한, 계면특성을 확인하기 위해 InGaN의 X-선 위성 피크를 확인한 바 샘플 A의 경우 매우 넓고 약한 피크가 관찰된 반면, 보호층이 존재하는 샘플 B와 C의 경우 강하고 얇은 피크가 확인되었다. 이는 GaN 보호층의 도입으로 인해 계면특성이 향상되는 것으로 판단된다. 따라서, 우리는 InGaN/GaN 다중양자우물구조에서 GaN 보호층은 상부의 열화 억제 뿐아니라, 하부의 장벽층 및 우물층 사이의 상호확산을 억제하는 GaN 보호층의 도입을 통하여 우수한 계면 특성 및 비발광센터의 억제를 얻을 수 있을 것으로 생각되며, 이는 향후 GaN계 발광다이오드의 전계 발광특성을 증가하여 우수한 발광소자를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권4호
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• pp.515-521
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• 2010

본 논문에서는 에너지 절감형 발광다이오드 집어등의 개발과 적용에 대하여 기술하였다. 오징어, 다랑어, 고등어, 정어리 그리고 갈치와 같은 대부분의 생선은 주광성이며, 집어등은 이러한 어류들의 광반응 특성을 이용하여 어업 효율을 증대시킨다. 현재는 집어등으로 소비전력이 1.5 kW이고 인체에 유해한 자외선을 방출하는 메탈 할라이드 램프(MHL)가 대부분 사용되고 있다. LED 집어등의 개발을 위해, 광 파장에 따른 해수투과와 오징어의 광반응 특성을 연구하였다. 실험에서는 상기 두 가지 특성이 모두 470 nm 전후의 청색에서 나타났다. 결과에 근거하여, 1.5 kW MHL의 약 1/9의 소비전력인 160 W급 청색 LED 집어등을 제작하였다. 에너지 절감효과로 LED 집어등은 1.5 kW 80개의 MHL을 설치한 22톤 어선의 경우, 시간당 128 kWh의 전력소모를 줄일 수 있으며, 이는 이산화탄소 86 kg에 해당한다. 시제작 LED 집어등은 2척의 어선에서 실증 조업 중에 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.311-311
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• 2014

III-N계 물질로 이루어진 GaN 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만, GaN기반의 발광 다이오드는 많은 연구기관들의 오랜 연구에도 불구하고 고출력을 내는데 있어 여전히 많은 문제들이 존재한다. 그 중, 주입전류 증가에 따른 효율감소 현상은 출력을 저해하는 대표적인 요소로 알려져 있는데, 이전의 연구 결과에서 알려진 효율감소 현상의 원인으로 결정결함에 의한 누설전류, Auger 재결합, 이송자 넘침 현상 그리고 p-n접합부의 온도 상승 등의 현상이 알려져 있다 [1-2]. 하지만 여전히 주입 전류 증가에 따른 효율 감소 현상의 원인에 대해 명확한 해답은 없으며 아직도 많은 논의가 이루어 지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 GaN기반의 청색 및 녹색 LD와 LED소자를 이용하여 주입전류 밀도의 변화에 따른 자발 발광 영역에서의 효율감소 현상의 원인을 규명하고 한다. 유기금속화학증착법(MOCVD)를 이용하여 c면 사파이어 위에 서로 다른 발광파장을 가지는 InGaN/GaN 다중양자우물구조의 질화물계 LED와 LD 박막을 제작하였으며 성장 구조에 의한 특성으로 인해 발생하는 효율 저하 현상을 방지하고자 InGaN/GaN으로 이루어진 다중양자우물층의 조성만 제어하여 청색과 녹색으로 발광하도록 하였다. 청색 및 녹색 LD 웨이퍼들을 이용하여 주입전류 증가에 따른 발광특성을 조사하기 위해 LD와 LED는 표준 팹 공정에 의해 제작되었다. 전계 발광 측정을 위해 상온에서 직류 전류를 주입하여 GaN계 청색 및 녹색 LED와 LD에 각 5 mA/cm2에서 50 mA/cm2까지 전류밀도를 증가시킴에 따라 LD 및 LED칩 형태에 상관없이 청색 LD와 LED의 파장은 약 465nm에서 약 458nm로 감소하였고 녹색 LD와 LED의 파장은 약 521nm에서 약 511~513 nm까지 단파장화가 발생했다. 이는 동일한 웨이퍼에 동일한 전류 밀도를 주입하였기 때문에 발생하는 것으로 판단된다. 그러나, 청색 LED의 효율은 50 mA/cm2에서 약 70%정도로 감소하고 반면 녹색 LED의 경우 동일한 전류밀도 하에 약 52%정도로 감소하였지만, 청색과 녹색 LD의 경우 동일한 전류 밀도의 범위 내에서 더욱 낮은 효율저하 현상을 나타내었다. 또한, 접합 온도를 측정한 바 청색소자가 녹색 소자에 비하여 낮은 접합 온도를 나타낼 뿐아니라, 청색 및 녹색 LD의 경우 LED 보다 낮은 접합 온도를 나타내고 있었다. 이는 InGaN 활성층의 In 조성이 증가할수록 비발광 센터에 의한 접합온도 상승 뿐 아니라, LD ridge 구조에서 더 많은 열이 방출되어 접합 온도가 감소될 수 있는 것으로 판단된다. 우리는 동일한 웨이퍼에 LED와 LD를 제작하였고, 동일한 전류 주입밀도를 인가하였기 때문에 LD와 LED의 효율 감소 현상의 차이는 이송자 넘침 현상, 결정 결함, 오제 재결합 등이 원인보다 활성층의 접합 온도 상승이 가장 큰 영향이 될 수 있을 것으로 판단된다.