• Membrane Journal
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• v.33 no.4
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• pp.181-190
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• 2023

Wastewater purification is one of the most important techniques for controlling environmental pollution and fulfilling the demand for freshwater supply. Various technologies, such as different types of distillations and reverse osmosis processes, need higher energy input. Capacitive deionization (CDI) is an alternative method in which power consumption is deficient and works on the supercapacitor principle. Research is going on to improve the electrode materials to improve the efficiency of the process. A reverse electrodialysis (RED) is the most commonly used desalination technology and osmotic power generator. Among many studies conducted to enhance the efficiency of RED, MXene, as an ion exchange membrane (IEM) and 2D nanofluidic channels in IEM, is rising as a promising way to improve the physical and electrochemical properties of RED. It is used alone and other polymeric materials are mixed with MXene to enhance the performance of the membrane further. The maximum desalination performances of MXene with preconditioning, Ti₃C₂T_x, Nafion, and hetero-structures were respectively measured, proving the potential of MXene for a promising material in the desalination industry. In terms of osmotic power generating via RED, adopting MXene as asymmetric nanofluidic ion channels in IEM significantly improved the maximum osmotic output power density, most of them surpassing the commercialization benchmark, 5 Wm^-2. By connecting the number of unit cells, the output voltage reaches the point where it can directly power the electronic devices without any intermediate aid. The studies around MXene have significantly increased in recent years, yet there is more to be revealed about the application of MXene in the membrane and osmotic power-generating industry. This review discusses the electrodialysis process based on MXene composite membrane.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.165-165
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• 2017

지난 수 십 년 동안, 전 세계적으로 자원의 소비가 급격히 증가하게 되면서 최근 자원 고갈은 물론 환경오염이 커다란 이슈로 문제가 되고 있다. 이에 따라 재료 관련 분야에 있어서는 보다 효율적이고 친환경적인 방법으로 자원을 활용해야 된다는 필요성이 대두되었고 이와 같은 관점에서 목적하는 성분이 우수하고 환경 친화적인 표면처리 재료 개발연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 그 중 플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 알루미늄, 마그네슘 등의 경금속의 경도를 향상시키고 높은 내마모성, 내식성을 갖게 하는 표면처리로써 그 관심이 증가하고 있다. 이 플라즈마 전해 산화는 일반적으로 공정비용 대비 효과적이고 환경 친화적이며 코팅 성능 면에서 우수하다고 알려져 있다. 이러한 고유한 특성으로 인해 플라즈마 전해 산화 코팅은 최근 몇 년 동안 기계, 자동차, 우주항공, 의학 및 전기 산업 등의 분야에서 그 적용이 점차 증가하고 있는 상황이다. 한편, 플라즈마 전해 산화 코팅을 하는 모재들의 경우 부동태 산화피막을 용이하게 형성할 수 있는 특성의 모재에 한정되고 있어서 그 응용확대에 한계가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마 전해 산화법을 사용하여 용융알루미늄도금 강판 상에 산화피막 형성을 시도하였다. 전원공급 장치의 양극은 전해질 속에 잠겨있는 작동전극에 연결하고 음극은 대전극 역할을 하는 스테인레스강 전해질 용기에 연결되었다. 전해질은 Sodium Aluminate 및 기타 첨가제를 함유한 것을 사용하였고 온도는 열교환기를 사용하여 $30^{\circ}C$ 이하로 유지되었다. 또한 여기서 전류밀도는 $5{\sim}10A/dm^2$, 실험 주파수는 700Hz, Duty cycle은 30 및 90%의 각 조건에서 공정처리 시간을 각각 30분 및 60분 동안 진행하였다. 이와 같은 조건에서 형성한 막들에 대해서는 주사형전자현미경(SEM)을 이용하여 코팅 막의 표면 및 단면의 모폴로지를 관찰하였음은 물론 EDS 및 XRD 측정을 통하여 원소조성분포 및 결정구조를 각각 분석하였다. 또한 이 코팅 막들에 대한 내식성은 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 침지 시험 및 전기화학적 동전위 양극분극(Potentiodynamic Polarization) 시험을 진행하여 평가하였다. 이상의 실험결과에 의하면, 제작조건별 플라즈마 전해 산화 코팅 막의 모폴로지 및 결정구조가 상이하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 코팅 막의 모폴로지 관찰 결과, 공정 시간에 비례하여 표면에 존재하는 원형 기공의 수는 감소하였으나 그 크기가 커지고 크레이터의 직경 또한 커진 것이 확인되었다. 이 기공은 마이크로 방전에 의해 형성된다고 알려져 있는데 공정 시간이 증가함에 따라 코팅 두께가 점차 증가하여 마이크로 방전의 빈도수가 줄어들고 그 강도는 증가하게 되어 기공 크기가 증가한 것으로 사료된다. 또한 공정시간이 긴 시편에서 표면에 크랙이 다수 존재하는 것으로 확인되었다. 이것은 방전에 의해 고온이 된 소재가 차가운 전해질과 만나게 되어 생긴 큰 온도구배로 인해 강한 열응력이 발생하여 균열을 초래한 것으로 보인다. 조성원소 분석 결과 원형 기공 주변의 크레이터 영역에는 알루미늄이 풍부하였으며 그 주변에 결절상을 갖는 구조에서는 전해질 성분의 원소가 포함되어 있는 것이 확인되었다. 이러한 코팅 막의 표면 특성은 내식성에 영향을 주게 된 원인으로 사료된다. 동전위 분극측정 결과에 의하면 플라즈마 전해 산화 공정 시간이 길어질수록 부식전류밀도가 증가하였다. 이것은 공정시간이 길어짐에 따라 강한 방전이 발생하여 기공의 크기가 증가하고 크랙이 발생하게 되면서 내식성이 저하된 것으로 판단된다. 종합적으로 재료특성 분석 및 내식성 평가를 분석한 결과, 플라즈마 전해 산화의 공정 시간이 너무 길게 되면 오히려 내식성은 저하되는 것이 확인되었다. 이상의 연구를 통하여 고내식 특성을 갖는 플라즈마 전해 산화 막의 유효성을 확인하였으며 용융알루미늄강판 상에 실시한 플라즈마 전해 산화 처리에 대한 기초적인 응용 지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.28 no.4
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• pp.11-18
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• 2021

A novel microwave dielectric composite material for ultra-low temperature co-fired ceramics (ULTCC) with (1-x)BaWO₄-xBaV₂O₆ (x=0.54~0.85) composition was prepared by firing a mixture of BaWO₄ and BaV₂O₆. Shrinkage tests showed that the ceramic composite begins to densify at a temperature as low as 550℃ and can be sintered at 650℃ with 98% of relative density under the influence of BaV₂O₆. X-ray diffraction analysis showed that BaWO₄ and BaV₂O₆ coexisted and no secondary phase was detected in the sintered bodies, implying good chemical compatibility between the two phases. Near-zero temperature coefficients of the resonant frequency (𝛕_f) could be achieved by controlling the relative content of the two phases, due to their positive and negative 𝛕_f values, respectively. With increasing BaV₂O₆ (x from 0.53 to 0.85), the 𝛕_f value of the composites increased from -7.54 to 14.49 ppm/℃, ε_r increased from 10.08 to 11.17 and the quality factor (Q×f value) decreased from 47,661 to 37,131 GHz. The best microwave dielectric properties were obtained for x=0.6 samples with ε_r=10.4, Q×f=44,090 GHz, and 𝛕_f=-2.38 ppm/℃. Chemical compatibility experiments showed the developed composites are compatible with aluminum electrode during co-firing process.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.14 no.6
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• pp.1-5
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• 2000

Recently alternating-current Plasma Display Panel(AC-PDP) is in the spotlight as a digital television and high definition television. The panel structure widely adapted in commercial AC-PDP is three electrodes surface discharge type. At present time, the luminous efficiency is around 1lm/W, it should be a key factor for the commercialization. For the high luminous efficiency, the development of panel structure is necessary. At a given panel structure, a driving method should be optimized to get a sufficient luminous efficiency. The display image of AC-PDP could be realized by the repeated light emission from the discharge. Because most of discharge power is consumed in the sustaining period, the optimization of sustaining waveform is very important for the high luminous efficiency. ADS (Address and Display period Separated) driving method is commonly used. The average driving frequency of ADS driving method is ranged by several tens kilo of [kHz], however the actual frequency of sustaining period is in range of 100[kHz] to 200[kHz]. Based on this study, when the phosphor emits the visible light, it has a decay time of few milliseconds due to the material transfer to the phosphor to emit the visible light. Consequently the luminous efficiency decreases in proportion to the driving frequency. It is found that the luminous efficiency could be significantly improved by the low frequency sustaining driving method.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.3
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• pp.131-137
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• 2013

The thin insulator films for organic memory device were made by the plasma polymerization method using the styrene monomer which was not the wet process but the dry process. For the formation of stable plasma, we make an effort for controlling the monomer with bubbler and circulator system. The thickness of plasma polymerized styrene insulator layer was 430 nm, the thickness of the Au memory layer was 7 nm thickness of plasma polymerized styrene tunneling layer was 30, 60 nm, the thickness of pentacene active layer was 40 nm, the thickness of source and drain electrodes were 50 nm. The I-V characteristics of fabricated memory device got the hysteresis voltage of 45 V at 40/-40 V double sweep measuring conditions. If it compared with the results of previous paper which was the organic memory with the plasma polymerized MMA insulation thin film, this result was greater than 18 V, the improving ratio is 60%. From the paper, styrene indicated a good charge trapping characteristics better than MMA. In the future, we expect to make the organic memory device with plasma polymerized styrene as the memory thin film.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.11 no.1
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• pp.23-29
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• 2013

LCC (Liquid cadmium cathode) is used for electrowinning in pyroprocessing to recover uranium and transuranic elements simultaneously. It is one of the core technologies in pyroprocessing with higher proliferation resistance than a wet reprocessing because LCC-cell does not separate TRU from uranium. The crucible which holds the LCC is technically important because it should be nonconducting material to prevent deposition of metallic elements on the crucible outer surface. The chemical stability is also crucial factor to choose crucible material due to the strong reactivities of TRU and possible incorporation of Li metal during the operation. In this study, the chemical stabilities of four kinds of representative ceramic materials such as $Al_2O_3$, MgO, $Yl_2O_3$ and BeO were thermodynamically and experimentally evaluated at $500^{\circ}C$ with simulated LCC. The contact angle of LCC on ceramic materials was measured as function of time to predict chemical reactivity. $All_2O_3$ showed poorest chemical stability and the pores in BeO contributed to a decreases in contact angle. MgO and $Y_2O_3$ have superior chemical stability among the materials.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.54 no.6
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• pp.786-791
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• 2016

Spherical graphene balls were fabricated by an aerosol spray drying process after reduced graphene oxide was prepared by the liquid phase reaction using glucose as an environment-friendly reducing agent. Spherical morphology of the as-fabricated particles was observed by FE-SEM analysis. Diffraction patterns of spherical particles were found as graphene by XRD analysis. Sphericity of GB was controlled by the variation of operating temperature, amount of glucose, and addition of $NH_4OH$. Higher sphericity of GB was prepared at higher operating temperature in the presence of $NH_4OH$. As the amount of glucose in the liquid phase reaction increased in the presence of $NH_4OH$, sphericity of GB increased. The highest sphericity of GB was 1.1. GB of higher sphericity showed lower aggregation property than that of lower sphericity. Furthermore, as-prepared GBs were found as a potential electrode material for capacitor.

• Composites Research
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• v.32 no.6
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• pp.301-306
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• 2019

Triboelectric nanogenerator (TENG) is one of the energy harvesting methods in spotlight that can convert mechanical energy into electricity. As TENGs produce high electrical output, previous studies have shown TENGs that can power small electronics independently. However, recent studies have reported limitations of TENG due to air breakdown and field emission. In this study, we developed a triboelectric nanogenerator that utilizes the metal-to-metal surface contact to induce ion-enhanced field emission and electron avalanche for electrons to flow directly between two electrodes. The average peak open-circuit voltage of this TENG was measured as 340 V, and average peak closed-circuit current was measured as 10 mA. The electrical output of this TENG has shown different value depending on the surface charge of surface charge generation layer. The TENG developed in this study have produced RMS power of 0.9 mW, which is 2.4 times higher compared to conventional TENGs. The TENG developed in this study can be utilized in charging batteries and capacitors to power portable electronics and sensors independently.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.50-50
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• 1999

마이크로 공정을 이용한 초소형 정밀 기계는 공정 기술과 재료 기술의 발전에 의하여 더욱 소형화되고 있으며 특히 기능을 갖는 부분과 이 부분을 제어하는 주변회로의 on-chip화의 요구가 증가되기 시작하였다. 이와 같은 추세에 있어서의 문제점은 초소형 정밀기계 부품 소자의 구동을 위한 에너지원의 개발이다. 즉, 소자의 크기가 작아진 것에 부합되는 초소형의 전지가 필요하게 된 것이다. 따라서 보다 완전한 초소형 정밀 기계 및 마이크로 소자의 구현을 위하여 마이크로 소자와 혼성 (Hybrid) 되어 이용될 수 있는 고성능 및 초소형의 전지의 개발이 필수적이다. 초소형 전지의 구현을 위하여 Li계의 2차 전지를 선택하여 이를 박막화하고 반도체 공정을 도입할 수 있다. 이러한 전지를 박막형 2차 전지 또는 박막형 마이크로 전지(thin film Secondary Battery : TFSB or Thin Film Micro-Battery : TFMB)라 하며 이러한 2차 전지는 일반적인 벌크 전지와 동일하게 cathode/Electolyte/Anode의 구조를 갖는다. 박막의 특성상 전해질은 고상의 물질을 사용하는 것이 벌크형 2차 전지와 다른 점이다. TFSB의 성능은 주로 cathode에 의하여 결정되며 지금까지 많은 cathode 물질에 대한 연구 보고가 발표되고 있다. 반도체 공정을 이용한 TFMB의 제작시 무엇보다 중요한 점은 우수한 고상 전해질 및 anode 물질의 선택에 있다. 최근에 2차 전지를 위한 carbon계 anode를 대체할 수 있는 SnO에 대한 보고가 있는데 이는 한 개의 Sn 원자당 2개 이사의 Li가 반응하여 높은 용량을 갖는 전지의 제작이 가능하기 때문이다. Sno2의 anode는 매우 높은 충전용량을 갖는데 첫 번째 방전시에 Li2O를 생성하여 비가역적 반응을 나타내고 계속되는 충방전 동안 Li-Sn 합금이 생성되어 2차전지의 가역적 반응을 가능하게 한다. SnO2 는 대기중에서 Li 금속보다 안정하기 때문에 전지의 제작 공정 및 사용 면에서 매우 우수한 물질이지만 아직까지 SnO2 구조적 특성과 전지의 충, 방전 특성에 대한 관계의 규명을 위한 정확한 정설은 제시되고 있지 못하다. 본 연구에서는 TFSB anode 물질로써 SnOx박막을 상온에서 여러 전도성 콜렉터 위에 증착하여 그 충, 방전 특성을 보고하였다. 증착된 SnOx박막의 표면은 SEM, AFM으로 분석하였으며 구조의 분석은 XR와 Auger electron spectroscope로 하였다. 충, 방전 특성을 분석하기 위하여 리늄 foil을 대극과 참조 전극으로 하여 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 100회 이상의 정전류 충, 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 구조, 콜렉터의 종류 및 Sn/O비에 따라 서로 다른 충, 방전 거동을 나타내었다.

• Proceedings of the International Microelectronics And Packaging Society Conference
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• 2000.11a
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• pp.11-11
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• 2000

이동통신기술의 급격한 발달로 고주파회로의 packaging과 interconnect 기술의 고성능화 와 저가격화에 대한 새로운 도전이 요구되고 있다‘ 대부분 기존의 무선통신 부품은 P PCB(Printed Wiring Board)기술을 활용하고 있으나 이러한 기술이 점차로 고주파화되는 경 향을 만족시킬수 없어 새로운 고주파 부품기술이 요구되고 있는 실정이다 .. RF 회로를 구성 하기 위하여 PCB소재의 환경적, 치수안정성 문제를 극복하기 위하여 L TCC(Low T Temperature Cofired Ceramics)기술이 최근 주목을 받고 있다. 차세대 이동통신 기술은 수십 GHz 이상의 고주파특성이 우수하고, 고성능의 초소형의 부품을 저가격으로 제조할수 있으며, 시장의 변화에 기민하게 대처할수 있는 기술이 요구되 고 있으며, 이러한 기술적 필요성에 부합할수 있도록 LTCC 기술이 제안되었다. 이러한 C Ceramic Interconnect 기술은 높은 신뢰성을 바탕으로 fine patterning 기술과 저가의 m metallizing 기술로 가능하게 되었다. 초고주파 통신부품기술은 미국과 유럽 등을 중심으로 G GHz 대역또는 mm wave 대역의 기술에 대하여 치열한 기술개발 경쟁을 벌이고 있으며, 이 러한 고주파 패키징 기술을 바탕으로 미래의 군사, 항공, 우주 및 이동통신 기술에 지대한 영향을 미칠수 있는 기반기술로 자리잡을 전망이다. L LTCC 기술은 기존의 후막혼성기술에 비하여 공정이 단순하고 대량생산이 가능하고 가 격이 비교적 저렴하다. 또한 다층구조로 제작할수 있고, 수동소자를 내장할수 있어 회로의 소형화와 고밀도화가 가능하다. 특히 무선으로 초고속 정보를 처리하기 위하여 이동통신기 기의 고주파화가 빠르게 진행됨에 따라서 고분자재료에 비하여 고주파특성이 우수할뿐아니 라 환경적, 치수안정성이 우수한 세라믹소재플 사용함으로써 고주파 손실율을 저감할 수 있 다 .. LTCC 기술은 후막회로 기술과 tape dielectric 기술이 결합된 기술이다. 표준화된 소재 와 공정기술을 활용하여 저가격으로 고성능소자플 제작할 수 있으며, 전극재료로서 높은 전 도도를 갖고 있는 Ag, Cu, Au 및 Pd! Ag릎 사용함으로써 고주파 손실을 저감시킬 수 있다. L LTCC 기술이 최종적으로 소형화, 고기능 고주파 부품기술로 지속적으로 발전하기 위하여 무수축(Zero shrinkage) 소성기술, 광식각 후막기술 등이 원천기술로서 확립될 수 있어야 하 며, 특히 국내의 이동통신 기술에 대한 막대한 투자에도 불구하고 차세대 이동통신 부품기 술에 대한 개발은 상대적으로 미흡한 실정이므로 국내에 LTCC 관련 소재공정 및 부품소자 기술에 대한 개발투자가 시급히 이루워져야 할 것으로 판단된다. 본 발표에서는 지금까지 국내외 LTCC 기술의 발전과정을 정리하였고, 현재 이 기술의 응용과 소재와 공정을 중심으로한 개발현황에 대하여 조사하였으며, 앞으로 LTCC가 발전 해야할 방향을 제시하고자 한다.