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볼밸브용 볼의 OLP 기반 로봇육성용접 시스템 구현에 관한 연구 (A Study on Implementation of Robot Overlay Welding System Based on OLP for Ball of Ball Valves)

  • 장재성;황성현;노태정
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권12호
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    • pp.446-452
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    • 2016
  • 최근 해양, 석유화학 플랜트 등에서는 내마모, 내식성, 내열성이 요구되는 초내열 합금이 기본적인 구조재료로 많이 사용되고 있다. 하지만 고가의 초내열 합금 소재로 밸브를 제작할 때 원가 상승과 가격 경쟁력 저하의 원인이 되고 있다. 이에 유체에 흐르는 특정부위만 육성 용접하는 기술이 효과적인 방법으로 사용되고 있다. 하지만 기존의 볼 육성용접의 경우 사람이 직접 수동으로 작업을 진행하기 때문에 많은 시간이 소요되고 정확한 용접하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 볼 밸브용 볼 육성용접을 균일하게 할 수 있는 로봇자동화 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 용접토치를 장착한 용접용 로봇 6축, 포지셔너 회전을 위한 부가 2축, 제어장치 및 로봇경로는 오프라인 프로그램으로 구성되어 있다. CAD 도면 데이터를 오프라인 프로그램에 입력하여 로봇 교시점과 로봇 구동 소스를 얻을 수 있도록 하였고, 볼 육성용접 궤적은 Matlab을 통해 구현하였다. OLP 시스템을 통해 용접층 두께가 균일하게 얻으므로 용가재의 소모량을 약 20% 절약할 수 있었고, 모재와 용접봉 사이의 아크길이를 일정하게 유지하여 육성용접 불량율을 약 50% 정도 감소시켜 품질을 확보하였다. OLP를 활용한 육성용접 자동화 시스템을 통해 작업소요시간이 88시간에서 41시간으로 단축되어 생산성이 2.58배 향상 되었다.

지르코잔 프레타우 블럭을 이용한 Full Zirconia 수복 시 심미에 관한 임상적 소견 (Clinical remarks about esthetics in the case of full zirconia restoration utilizing Zirkonzahn Prettau® block)

  • 박종찬
    • 대한심미치과학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.30-46
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    • 2013
  • 치과에서 수복물제작에는 지난 50년간 금속을 이용한 금속도재관이 많이 사용되어 왔다. 그러다 보니 심미적이고 생체 친화적이며 금속 알러지등의 문제로 인한 환자들의 사고의 변화에 따라서 'metal free restoration'에 대한 관심이 점점 높아지고 있다. 특히 그 동안 많이 사용되어왔던 귀금속 가격이 급등하여 더 이상 구강 내 수복 물로써 제 역할을 하는 것은 불가능하게 되었으며, PFM수복은 술자로 하여금 chipping과 파절로 인한 문제점을 안고 있다. 따라서 구치부 임플란트 수복물로써 보다 심미적이고 강도가 높은 재료의 요구로 인하여 그 어느 때보다 CAD/CAM이 주목을 받고 있다. Full zirconia 수복을 위해서 고려해야 할 사항은 1. 강도 2. 콤비네이션 작업은? 3. 빛 투과성은? 4. crack이 발생한 경우의 처치는? 5. 블럭의 색조 재현상은? 6. 대합치 마모도 7. 저온 열화 현상 등을 들 수가 있는데, 본 연구에서는 블럭의 색조 재현상에 대해서 정리하고자 한다. Full zirconia 수복을 꺼려하는 가장 커다란 이유 중에 하나가 바로 기존의 PFM 수복과 비교했을 때 자연스러운 색조를 재현하기가 어렵다는 점이며, 교합 조정 후에 컬러링한 표면이 삭제된 후 나타나는 보기 싫은 블럭의 노출로 인하여 많은 임상가들이 꺼려하고 있다. 지르코잔의 블럭을 약 4년 여 동안 사용하면서 이러한 점들은 어느 정도 극복되어질 수 있는 문제라고 여겨지며, 어떻게 하면 그 가급적 주변 보철물 또는 자연 치아와의 조화 이룰 수 있는 수복물을 만들 수 있을 것인가에 관해 정리였다.

냉면소스 제조공정의 표준화를 통한 품질향상 연구

  • 김창임
    • 한국식품영양학회:학술대회논문집
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    • 한국식품영양학회 2003년도 하계 학술 심포지엄
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    • pp.79-79
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    • 2003
  • 최근 소득수준의 향상과 여성의 사회진출로 인해 우리의 식생활도 많은 부분이 사회화되고 있다. 즉 완전조리식품과 반조리식품이 급격히 증가하고 있다. 기존의 인스탄트식품이 저가격, 반건강 특성으로 생각되어진 반면 최근 고가의 건강 지향적인 반조리식품으로 변화하고 있다. 이러한 경향은 식품가공기술 및 식품포장기술의 향상과 사회적요구에 부합된 결과로 사료된다. 이에 대표적인 경우가 다양한 소스류의 상품화 경향이다. 본 연구개발 사업에서 이루어지는 냉면소스도 가정에서 하기에는 번거롭고, 건강지향적 식생활로 메밀의 수효가 증가하여 냉면의 소비가 증가하리라 생각된다. 현재 시판되고 있는 기존의 몇몇의 제품들이 있기는 하나 제조공정, 보존상태 등에서 많은 문제점이 있다. 따라서 문헌 통하여 기존제품의 배합비를 조사하고, 냉면소스 배합비의 최적화를 위해 10여차례에 걸쳐 20종류의 소스에 대하여 배합비의 변화와 관능검사에 의해 배주스, 양파, 겨자, 마늘, 설탕, 물엿, 소금, 미원, 참기름, 고춧가루, 진간장, 생강즙, 식초, 파인애플로 구성된 소스를 개발하였다. 개발된 소스의 pH, 당도, 염도, 색차를 측정하여 관능검사의 결과와 비교 검토하였고, 식품재료의 차이에 의한 맛의 변화를 보정하기 위한 근거로 사용하였다. 저장성 검사를 위해 일반세균과 대장균을 검사하였다. 그 결과는 다음과 같다. 소비자들의 기호에 맞는 냉면소스를 개발하기 위해 다양한 식품의 배합을 시도하여 상품성이 있을 것으로 판단되는 recipe를 완성하였고, 일반인(주부)들을 상대로 한 호감도 조사에서도 좋은 성적을 나타내었다. 시료를 1주간격으로 한달간 실험한 결과 쇠고기가 들어 있는 제품을 제외하구 대장균은 검출되지 않았으며 일반세균은 위생법의 허용치내에 있었다. 쇠고기가 있는 제품은 가격상승과 저장성에 문제가 있어 이를 제하고 최종적인 레시피를 결정하였다.있었다. 그러나 식이 섭취상태와의 관련성은 나타나지 않았다. 이상에서 생활습관이 신체계측치 및 혈중 지질 농도와 일부 상관을 보이는 것을 알 수 있었으며, 건강위험 요인도 관찰할 수 있었다. 고지혈증은 심혈관계질환의 주요한 위험 인자로 알려져 있으며, 그 유발 요인에는 여러 환경적인 요인과 식이 요인이 있다. 또한 생활습관은 영양소의 섭취량에도 영향을준다. 이처럼 식이 요인과 생활습관은 단독 혹은 상호 영향을 주게 되므로 고지혈증 및 심혈관계질환을 개선하려면 식사요법과 생활습관 교정을 병행하여야 한다. 고지혈증의 원인 중의 하나로 지적되고 있는 음주와 흡연은 상호 유도작용이 있으므로 금연이나 절주를 하고자 할 경우 두가지를 동시에 자제해야 효과적일 것으로 생각된다. 폐경후 여성들에게 발생 빈도가 높은 심혈관질환의 위험요인인 고지혈증을 예방하고자 하는 노력은 폐경후 여성들의 삶의 질적 향상을 위해서도 매우 중요하다. 또한 균형식 섭취와 운동을 통해 혈중 지질 수준을 건강하게 유지하고, 비만으로의 이행을 방지함으로써 심혈관계질환을 예방하도록 하여야겠다.료보다 절반이하 수준이었다. Ferric citrate는 차이가 거의 없었으며 ferrous lactate는 70%수준이었다. 이상의 결과에서 철분강화우유에 사용하기 적합한 철분염은 ferrous lactate, ferric citrate였는데 특히 ferrous lactate는 제품의 이화학적 품질, 생이용성 측면 모두에서 가장 좋은 것으로 나타났다.다 높았으며, 1회당 평균 8.1$\pm$5.1개의 난포란을 회수하였다. investigation can be separated into sampling and analytical uncertainties, it can be used as a criterion where the resources for the inves

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신재생 대안 에너지로서의 셀룰로스 에탄올 (Cellulosic Ethanol as Renewable Alternative Fuel)

  • 조우석;정유희;김보경;서수정;고완수;최성화
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제34권2호
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    • pp.111-118
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    • 2007
  • 가속도가 붙은 지구온난화 문제와 수 십년 이내로 예상되는 화석연료의 고갈은 지속가능하면서도 환경친화적인 새로운 형태의 에너지 출현을 필요로 하고 있다. 이러한 추세에 맞추어 태양광, 조력, 지열, 풍력, 수소 에너지와 더불어 바이오에너지가 대체에너지로서 주목받고 있다. 바이오에너지는 태양에너지를 유기물로 변환하는 식물을 재료로 하여 바이오 에탄올이나 바이오디젤 등을 생산하여 사용하는 것으로 대체 에너지가 갖춰야 할 조건을 두루 갖춘 최적의 신재생에너지로 고려되고 있다. 하지만 바이오에너지가 진정한 의미에서의 환경친화적이면서 지속가능성을 갖추기 위해서는 아직 기술적으로 해결해야할 문제점들이 많다. 최근 미국에서 바이오에탄올 생산을 위한 옥수수 소비량이 늘어 곡물 및 사료 가격의 급등 현상으로 이어지고 있다. 또한 이러한 현상은 개발도상국 식량자원의 선진국 유입 등으로 빈곤의 심화 등이 새로운 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 곡물이 아닌 비식용 부위를 이용한 에탄올 생산이 대안으로 여겨지고 있는 바 셀룰로스 에탄올은 이러한 문제점을 극복할 수 있는 대체에너지로서 자리매김하고 있다. 셀룰로스 바이오에탄올은 사람 등의 동물이 소화하지 못하는 바이오매스의 대부분을 차지하는 식물 세포벽을 곰팡이 등에서 분리한 효소로 분해한 후 여기서 생성되는 당을 발효과정을 통해 생산되는 에탄올로서 전술한 바와 같은 문제점을 해결할 수 있는 유망한 대안 에너지로 고려되고 있다.

InSb 적외선 감지 소자용 $Si_3N_4$, $SiO_2$ 절연막 계면 특성 연구

  • 박세훈;이재열;김정섭;김수진;석철균;양창재;박진섭;윤의준
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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    • pp.163-163
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    • 2010
  • 중적외선 영역 ($3{\sim}5\;{\mu}m$)은 공기 중에 존재하는 이산화탄소나 수증기에 의해 흡수가 일어나지 않기 때문에 군사적으로 중요한 파장 영역이며, 야간에 적을 탐지하는데 응용되고 있다. InSb는 77 K에서 중적외선 파장 흡수에 적합한 밴드갭 에너지 (0.228 eV)를 갖고 있으며, 다른 화합물 반도체와 달리 전하 수송자 이동도 (전자: $10^6\;cm^2/Vs$, 정공: $10^4\;cm^2/Vs$)가 매우 빠르기 때문에 적외선 화상 감지기 재료로 매우 적합하다. 또한 현재 중적외선 영역대에서 널리 사용되는 HgCdTe (MCT)와 대등한 소자 성능을 나타냄과 동시에 낮은 기판 가격, 소자의 제작 용이성 때문에 MCT를 대체할 물질로 주목 받고 있다. 하지만, 기판과 절연막의 계면에 존재하는 결함 때문에 에너지 밴드갭 내에 에너지 준위를 형성하여 높은 누설 전류 특성을 보인다. 따라서 InSb 적외선 소자의 구현을 위하여 고품질의 절연막의 연구가 필수적이라고 할 수 있겠다. 절연막의 특성을 알아보기 위해, n형 InSb 기판에 플라즈마 화학 기상 증착법 (PECVD)을 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$를 증착하였으며, 증착 온도를 $120^{\circ}C$에서 $240^{\circ}C$까지 $40^{\circ}C$ 간격으로 변화하여 증착온도가 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 절연막과 기판의 계면 특성을 분석하기 위하여 77 K에서 커패시턴스-전압 (C-V) 분석을 하였으며, 계면 트랩 밀도는 Terman method를 이용하여 계산하였다 [1]. $Si_3N_4$를 증착하였을 경우, $120{\sim}240^{\circ}C$의 증착 온도에서 $2.4{\sim}4.9{\times}10^{12}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도를 가졌으며, 증착 온도가 증가할수록 계면 트랩 밀도가 증가하는 경향을 보였다. 또한 모든 증착 온도에서 flat band voltage가 음의 전압으로 이동하였다. $SiO_2$의 경우 $120{\sim}200^{\circ}C$의 증착온도에서 $7.1{\sim}7.3{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$의 계면 트랩 밀도 값을 보였으나, $240^{\circ}C$ 이상에서 계면 트랩밀도가 $12{\times}10^{11}\;cm^{-2}eV^{-1}$로 크게 증가하였다. $SiO_2$ 절연막을 사용함으로써, $Si_3N_4$ 대비 약 25% 정도 낮은 계면 트랩 밀도를 얻을 수 있었으며, 모든 증착 온도에서 양의 전압으로 flat band voltage가 이동하였다. 두 절연막에 대한 계면 트랩의 원인을 분석하기 위하여 XPS 측정을 진행하였으며, 깊이에 따른 조성 분석을 하였다. 본 실험에서 최적화된 $SiO_2$ 절연막을 이용하여 InSb 소자의 pn 접합 연구를 진행하였다. Be+ 이온 주입을 진행하고, 급속열처리(RTA) 공정을 통하여 p층을 형성하였다. -0.1 V에서 16 nA의 누설 전류 값을 보였으며, $2.6{\times}10^3\;{\Omega}\;cm^2$의 RoA (zero bias resistance area)를 얻을 수 있었다.

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떡 포장 개선을 위한 국내 수도권 지역 소비자의 기호도 조사 (A Survey on the Consumer Preferences for Korean Rice Cake Packaging in the Seoul Metropolitan Area)

  • 최우석;박상규;이윤석
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제41권3호
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    • pp.418-429
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    • 2012
  • 현재 시장에서 유통되고 있는 떡 포장은 플라스틱 재료가 주로 사용하며 랩핑 포장 방법을 많이 사용하고 있다. 현재 시장에서 판매되는 떡들은 당일 생산 및 당일 소비(2일내 소비)를 하는 제품으로 포장을 중요성을 많이 고려하고 있지 않지만, 최근 유통기한이 늘어난 떡 제품의 상품화를 위해서 떡 포장의 개발에 관심이 높아지고 있다. 떡의 상품화 증대를 위하여 수도권 지역 소비자 대상 중심으로 포장 개선에 대한 기호도 조사에서 절취선을 손으로 개봉하는 개봉방법, 2~3개의 파티션(홈)이 존재하는 내부 디자인, 제품을 낱개 포장한 포장, 포장에 직접 인쇄하는 인쇄방법, 내용물의 상태가 완전히 보일 수 있는 포장방법을 선호하는 것으로 파악되었다. 본 연구는 국내 떡 제품에 대한 상품성 부여를 위하여 현재 소비자가 떡 제품 포장의 선호하는 트랜드 분석과 포장의 중요성이 인지되고 있다는 점에서 큰 의미를 부여할 수 있다. 따라서 본 연구에서 고려한 국내 주요 떡 제품 포장에 따른 소비자 구입 선호도를 조사 연구를 기반으로 다양한 떡 종류 및 형태에 따른 포장 소비 선호도 그리고 각 포장 방법 변경에 따른 상품화 가능성 및 가격 변화 요인을 고려한 연구가 향후 필요할 것으로 판단된다. 조사 연구 결과로 제시한 떡 포장 설계 구조의 적용과 함께 떡의 품질 개선을 위한 기능성 포장재 적용 연구 및 최적 제품 환경을 조성하는 포장 기법 연구 등을 통하여 떡 제품의 부가가치를 향상 시킬 수 있으리라 기대해 본다.

고성능 컴퓨팅 기반 디지털매뉴팩처링 교과목의 산·학·연 협력 운영에 관한 사례연구 (A Case Study on High-Performance-Computing-based Digital Manufacturing Course with Industry-University-Research Institute Collaboration)

  • 서영성;박문식;이상민
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권2호
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    • pp.610-619
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    • 2016
  • 제품 및 설비의 3차원 디지털 모델을 기반으로 제품 생산 시 이루어지는 모든 공정 및 제품을 구성하는 재료의 기계적 거동 등을 초기 설계 과정에서 미리 시뮬레이션 해봄으로써 저비용으로 보다 신속하고 신뢰성 있는 설계를 할 수 있도록 돕는 일련의 기술들을 디지털매뉴팩처링 기술이라 부른다. 그러나 이 기술들을 수행할 수 있는 전산적 인프라스트럭처의 가격이 매우 높을 뿐만 아니라, 특히 중소 제조 기업규모에서는 그러한 시뮬레이션 결과를 정확하고도 효율적으로 설계에 적용할 수 있는 전문 인력이 절대적으로 부족한 실정이다. 이러한 점을 고려하여 한국과학기술정보연구원(KISTI), H대학교 그리고 지역 중소기업체 등이 협력하여 고성능 컴퓨팅 기반 디지털 제조 전문 인력 양성을 위한 산학연 협동 디지털매뉴팩처링(DM) 트랙을 H대학교에 설치하여 운영 중이다. 본 논문에서는 이 과정을 이수하는 학생들이 졸업 후에 산업체에서 디지털매뉴팩처링 실무에 바로 투입되어 일할 수 있는 일련의 교육 과정 사례를 보여준다. 2013년부터 2년간 진행했던 디지털매뉴팩처링 트랙 강의의 운영 사례를 수록하되, 설립 과정, 강의 내용, 실습 내용, 학생들의 평가 및 개선 방향 등을 정리하였다. 전반적으로 트랙 운영, 교과목 운영, 학생들의 학습 성취도 면에서는 성공적이었으며, 향후 보다 많은 학생들의 활발한 참여와 더불어 취업이나 인턴십 제공, 캡스톤디자인프로젝트의 협동 운영 등을 포함한 참여 기업의 보다 적극적인 관심을 촉진하여, 전국적인 디지털매뉴팩처링 인력 양성 네트워크로 확대해 나갈 수 있을 것으로 보인다.

유채박을 이용한 단판적층재용 접착제의 개발 및 성능평가 (Development of Adhesive Resins Formulated with Rapeseed Flour Hydrolyzates for Laminated Veneer Lumber and Its Performance Evaluation)

  • 양인;한규성;최인규;김용현;안세희;오세창
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제39권3호
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    • pp.221-229
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    • 2011
  • 목질계 판상재료 생산을 위하여 현재 주로 사용되고 있는 석유화학계 접착제는 원유의 가격 상승과 포름알데히드 방산과 같은 문제로 인해 대체 접착제에 대한 개발 필요성이 오래전부터 대두되었다. 본 연구에서는 석유화학계 접착제를 대체하기 위하여 바이오 디젤 부산물인 유채박의 효소 가수분해를 통해 접착제를 조제하고, 이 접착제를 단판적층재 제조에 적용한 후 물리 및 기계적 특성을 조사하여 유채박의 단판적층재 제조용 접착제 제조를 위한 원료화 가능성을 확인하고자 수행하였다. 먼저 유채박 접착제 조제를 위하여 유채박을 4가지 효소의 조합을 통해 개량한 다음, phenol formaldehyde (PF) prepolymer와 혼합하여 접착제를 제조하고 이를 단판적층재 제조에 사용하였다. 제조된 단판적층재의 평균함수율과 내수성은 모두 KS의 기준을 만족시키는 것으로 나타났으며, 유채박 접착제의 열분석에서 pectinase 가수분해물로 조제한 접착제를 제외하고 페놀수지 접착제와 열경화 특성이 큰 차이를 보이지 않았다. 단판적층재의 휨강도는 페놀수지 접착제로 제조한 단판적층재보다 높거나 유사한 것으로 나타나 기존 석유화학계 접착제의 대체 접착제로써 가능성을 보여주었다. 추후 접착성능의 향상을 위해 적절한 유채박의 효소가수분해 조건에 대한 연구와 도포성능 개선에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

Sputtering 방법을 이용하여 증착된 CuGa precursor의 전자빔조사에 따른 특성분석 (Characteristics of CuGa precursor deposited by sputter as Electron beam irradiation)

  • 박인선;김재웅;정승철;김동진;권혁;김진혁;정채환
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.52.1-52.1
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    • 2011
  • 최근에 에너지 자원의 고갈이 다가오는 상황에서 태양전지 분야가 주목받고 있으며 이에 대한 시장이 급격하게 확대되고 있다. 그러나 현재의 태양전지는 주를 이루고있는 실리콘태양전지의 경우 원재료 수급이 불안정하여 가격 변동이 심하다. 따라서 이를 대체할 2세대 태양전지인 박막형 태양전지의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 박막형 태양전지 중에서도 주목받고 있는 것은 Cu(In,Ga)$Se_2$(CIGS)박막 태양전지이다. CIGS는 Ga의 농도에 따라 1.02~1.68eV의 다양한 에너지 밴드갭을 갖는 직접천이형 반도체 물질이다. 또한 $1{\times}10^5cm^{-1}$의 높은 광흡수계수를 가지고 있으며, $450{\sim}590^{\circ}C$의 고온공정에서도 매우 안정하여 열화현상이 거의 보이지 않아 박막형 광흡수층 재료로서 적합하다. 흡수층을 제조하는 방법은 여러 가지가 있지만, 본 연구에서는 균일성이 뛰어나고 원료사용효율이 높은 sputtering 방법을 사용하였다. 그리고 결정화하기위해서 유독기체를 사용하는 셀.렌.화. (selenization) 방법 대신 전자빔을 조사하는 방법을 채택하였다. sputtering을 통한 CIGS precursor을 제조하기위해 2~3개의 화합물target을 사용하는데, 대표적인 방법으로 동시에 sputtering하는 co-sputtering 방법과 각각의 단일 층을 쌓아 제조하는 stack형으로 분류된다. 본 연구는 CIGS precursor를 제조하기 앞서 CuGa 단일 층만을 제조하여 공정조건에 따른 박막을 제조하였다. 제조된 CuGa 단일층은 전자빔 처리에 따른 영향을 알아보기 위해 전자빔의 세기와 공정시간을 달리하여 특성을 알아보았다. 실험에서는 Cu:75wt%,Ga:25wt% 조성의 target을 사용하여 공정 압력을 각각 10~1mTorr로 변화시키며 실험을 실시하였으며 공정 power는 50W, 70W, 100W로 변화 시키며 실험을 실시하였다. 이때 실험의 초기진공은 turbo-molecular pump를 이용하여 $1{\times}10^{-6}torr$ 이하로 하였으며, Target과 기판사이의 거리는 모두 같은 조건으로 고정하여 실험을 실시하였다. 박막의 균일성을 증가시키기 위하여 5 rpm의 속도로 기판을 회전하였으며 기판 온도는 가열하지 않고 상온에서 전구체를 증착하였다. 그 후 전자빔의 세기를 고정 시킨 후 전자빔 조사 시간을 조절하여 전자빔 조사 전후의 특성을 각각 분석하였다. 전기적특성은 Hall effect, 4-point probe, 구조적 특성은 SEM,EDS, XRD, XRF 를 이용하여 분석하였다.

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Pulsed Laser Deposition을 이용하여 GZO/Glass 기판상에 성장시킨 염료감응형 태양전지용 $TiO_2$ Blocking Layer의 특성 연구

  • 여인형;김지홍;노지형;김재원;도강민;신주홍;조슬기;박재호;문병무
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.259-259
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    • 2011
  • 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells:DSSC)는 환경 친화적이며, 저가의 공정에 대한 가능성으로 기존의 고가의 결정질 실리콘 태양전지의 경제적인 대안으로 각광을 받고 있다. 최근 염료감응형 태양전지는 투명 전도성 산화막(Transparent Conducting Oxide : TCO)으로 사용되는 Fluorine Tin Oxide (FTO)가 증착된 유리기판 위에 주로 제작된다. FTO는 낮은 비저항과 가시광선 영역에서 높은 투과도를 가지는 우수한 전기-광학적 특성을 갖지만, 비교적 공정이 까다로운 Chemical Vapor Deposition (CVD)법으로 제조하며, 전체 공정비용의 60%를 차지하는 높은 생산단가로 인해 현재 FTO를 대체할 재료개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO (Zinc Oxide)는 우수한 전기-광학적 특성과 비교적 저렴한 가격으로 새로운 TCO로써 주목받고 있다. ZnO는 넓은 energy band gap (3.4 [eV])의 육방정계 울자이트(hexagonal wurtzite) 결정 구조를 가지는II-VI족 n형 반도체 물질이며, III족 금속원소인 Al, Ga 및 In 등의 불순물을 첨가하면 TCO로서 우수한 전기-광학적 특성과 안정성을 나타낸다. 이들 물질중 $Zn^{2+}$ (0.060 nm)의 이온반경과 유사한 $Ga^{2+}$0.062 nm) 이온이 ZnO의 격자반경을 최소화 시킬 수 있다는 장점으로 최근 주목 받고 있다. 하지만 Ga-doped ZnO (GZO)의 경우 DSC에 사용되는 루테늄 계열의 산성 염료 하에 장시간 두면 표면이 파괴되는 문제가 발생하며, $TiO_2$ paste를 Printing 후 열처리하는 과정에서도 박막의 파괴가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 $TiO_2$ Blocking Layer를 GZO 투명전극 위에 증착하였다. 또한, $TiO_2$ Blocking Layer를 적용한 GZO 박막을 전면전극으로 이용하여 DSC를 제작하여 효율을 확인하였다. 2wt%의 $Ga_2O_3$가 도핑된 ZnO 박막은 20mTorr 400$^{\circ}C$에서 Pulsed Laser Deposition (PLD)에 의해 성장되었고, $TiO_2$박막은 Ti 금속을 타겟으로 이용하여 30mTorr 400$^{\circ}C$에서 증착되었다. Scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용한 박막 분석 결과 $TiO_2$가 증착된 GZO 박막의 경우 표면 파괴가 일어나지 않았다. Solar Simulator을 이용하여 I-V특성 측정결과 상용 FTO를 사용한 DSC 수준의 효율을 나타내었다. 이에 따라 Pulsed Laser Deposition을 이용해 제작된 GZO 기판은 $TiO_2$ Blocking Layer를 이용하여 표면 파괴를 방지할 수 있었으며, 이는 향후 염료감응형 태양전지의 투명전극에 적용 가능 할 것으로 판단된다.

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