• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.93-99
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• 2022

초소형, 웨어러블 기기 기술의 빠른 발전에 따라, 전자기기 구동을 위한 시공간적인 제한이 없는 지속적인 전기 공급을 필요로 한다. 이에 따라, 두 가지 다른 재료의 접촉과 분리로 만들어지는 정전기를 활용하는 마찰대전 나노발전기(Triboelectric nanogenerator, TENG)는 간단한 원리 덕분에, 복잡한 과정 및 설계 없이도 자연에서 버려지는 다양한 형태의 에너지들을 효과적으로 수확하는 수단으로 활용되고 있다. 하지만, TENG의 실생활의 적용을 위해서는 전기적 출력의 증가가 필요하다. 또한, 전기적 출력의 증가뿐만 아니라 전기적 출력의 안정적인 발생은 TENG의 상용화를 위해서 해결해야 될 과제이다. 본 연구에서는 TENG의 출력을 향상시킬 뿐만 아니라, 향상된 출력을 안정적으로 나타낼 수 있는 방법을 제안하였다. 출력의 향상 및 안정성을 위해서 TENG 구성 요소 중 하나인 접촉층을 일렉트렛으로 사용하였다. 활용된 일렉트렛은 Fluorinated ethylene propylene (FEP) 필름에 코로나 차징과 열처리 과정을 순차적으로 진행함으로써 제작되었다. 코로나 차징으로 인해 인위적으로 주입된 전하가 열처리 과정에 의해서 깊은 트랩으로 들어가게 되어 전하의 이탈 현상이 최소화된 일렉트렛을 제작하고 이를 TENG 제작에 활용하였다. 제작된 일렉트렛의 출력 성능은 수직 접촉 분리 모드 TENG의 전압 출력을 측정함으로써 검증되었고, 코로나 차징 과정을 거친 일렉트렛은 어떠한 처리도 되지 않은 FEP 필름에 대비 12배 높은 출력 전압을 나타냈다. 일렉트렛의 시간 및 습도 안정성은 일반 외부 환경 및 극한의 습도 환경에 일렉트렛을 노출시킨 후, TENG의 출력 전압을 측정함으로써 확인되었다. 또한, 박수를 모티브로 한 Clap-TENG에 일렉트렛을 적용하여 LED를 작동시킴으로써 실생활에 적용할 수 있음을 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.249-254
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• 2022

최근 반도체와 같은 정보통신 기술의 발전과 함께 사물인터넷(IoT) 기술 발전이 급격히 이루어지면서 센서와 무선 통신 기능을 내장하여 주변 사물 및 환경 조건을 감지 및 분석하여 대응하는 원격 환경 모니터링 기술이 주목받고 있다. 하지만, 기 개발된 원격 환경 모니터링 시스템은 모두 별도의 전원 공급 장치를 필요로 하기 때문에 시·공간적 기기 사용의 제한을 야기하여, 사용자의 불편함을 유발할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 생체 역학적 에너지의 역학적 특성이 고려된 기구학적 설계 기반 전자기 발전 소자(Electromagnetic generator, EMG)를 개발함으로써 이의 에너지 자립형 원격 환경 모니터링 구동을 위한 전원 공급 장치로써 활용한다. 낮은 진동 주기 및 큰 진폭 변화의 역학적 특성을 지닌 생체 역학적 에너지를 효과적으로 이용하기 위해 자석의 기구학적 배치를 통한 깨지기 쉬운 힘의 평형을 유도하는 Levitation-EMG (L-EMG)를 설계했다. 이를 통해, L-EMG는 외부 진동에 민감하게 반응하여 자석과 코일 간의 효과적인 상대 움직임을 야기하여 고품질 전기 에너지 공급을 가능하게 했다. 뿐만 아니라, 실제 환경 감지 센서와 무선 통신 모듈의 필요 전력을 최소화하기 위한 마이크로 컨트롤러(Micro control unit, MCU)를 구성하였으며, 내장기능 중 저전력모드(Sleep mode)를 접목하여 소비전력의 최소화 및 이의 구동시간 증가를 달성했다. 최종적으로 사용자의 편의성을 극대화하기 위해 휴대폰 어플리케이션을 구축하여 손쉽게 주변 환경 모니터링을 가능하게 했다. 따라서, 이번 연구는 생체역학적 에너지를 이용한 에너지 자립형 원격 환경 모니터링 구축 가능성을 검증할 뿐만 아니라, 더 나아가 별도의 외부 전원 없이 주변 환경 모니터링이 가능한 설계 방안을 제시할 수 있다.

• 산업식품공학
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• 제23권1호
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• pp.7-15
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• 2019

연화 및 기능성 강화를 위한 함침기술 개발의 일환으로 돈육을 소금 용액에 함침시키는 공정에서 물과 용질의 이동에 미치는 함침 용액 농도의 영향과 Fickian model을 이용하여 이동 현상을 수식화하였고, 함침 후 시료의 전단력과 물성을 측정하였다. 소금 농도 6%를 기점으로 2.5%와 5%에서는 팽윤에 따른 수분의 이동으로 수화가 일어났으며, 10%에서는 수축이 동반되어 수화가 줄어들다가 결국 15%에서는 수분 이동 방향이 전환된 탈수가 확인되었다. 이러한 사실을 분석한 결과, 물질이동 방향은 11-14% 사이에서 전환되는 것으로 예측되었다. 즉, 5%에서 6시간 함침 후 수분함량은 12.68 g/100 g으로 가장 높았다. 용질의 이동은 함침액 농도와 함침 시간에 따라 증가하였다. 확산에 관한 Fick's의 제 2 법칙의 해석해를 이용하여 물과 용질에 대한 유효확산계수를 산출한 결과, 소금의 유효확산계수는 함침액 농도에 따라 증가하며 그 값은 2.43×10^-9에서 3.53×10^-9 m²/s 이었다. 반면 수분의 유효확산계수는 1.22×10^-9에서 1.88×10^-9 m²/s이었으나 농도에 따른 정확한 상관관계를 예측할 수 없었다. 즉, 확산모델은 용질의 이동에 대하여는 R²이 0.91 이상으로 잘 일치하지만 수분 이동에 관하여는 적합하지 못함을 알 수 있었다. 따라서 농도구배에 의한 구동력에 bulk flow의 원인이 되는 구동력을 포함하는 이론식이나 경험식의 연구가 필요하다고 사료된다. 함침 공정에 의해 대조군에 비하여 모든 농도에서 낮은 경도, 씹힘성 및 전단력 값을 나타내었고, 수분 보유가 가장 큰 5% 용액으로 함침 하였을 경우에 가장 낮은 값을 나타내어 함침 공정에 의한 연화 효과를 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제23권1호
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• pp.90-94
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• 2014

본 논문은 원자력발전소의 내환경기기검증(EQ)을 위한 HVAC 과도분석 방법에 대한 내용을 기술하고 있다. 분석 대상 격실은 비안전관련 HVAC 계통에 의해 공급되는 격실 중에 원자로 안전정지를 담당하는 중요기기가 위치한 구역/격실을 선정하였다. 그리고 해당 HVAC 계통이 공급되는 건물별로 HVAC 과도시 온도조건을 분석하였다. 본 분석을 위해서 GOTHIC 전산코드를 사용하였다. 온도분석 결과는 원자로 보조건물 환기계통(DVN)의 W315/W415 격실에서 $82.2^{\circ}C$로 가장 높은 온도값을 나타내며, 제어봉구동장치 전원공급건물 및 보조급수펌프실(DVG) 계통의 W229 (Auxiliary feedwater pump room) 격실에서 $52.7^{\circ}C$, 기기냉각건물 환기계통(DVI)의 전 격실에서 $42.9^{\circ}C$, 전기건물 주환기 계통(DVL)의 L207 (Hot workshop) 격실에서 $57.3^{\circ}C$를 각각 나타났다. 이러한 온도값은 일반적인 원전의 기기검증 제한값인 $171^{\circ}C$이하이므로 내환경검증 요건을 만족하는 온도이다.

• 한국자기학회지
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• 제12권5호
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• pp.184-188
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• 2002

수직자기이방성을 가지는 Cu/Ni/Cu(002)/Si(100) 자성박막을 전자빔 증발법을 이용하여 초고진공에서 증착 하였다. 증착 시 RHEED로 측정 한 결과 실리콘 기판 위에 자성박막이 적층성장되었음을 확인하였다. 이러한 Cu/Ni/Cu(001)/Si(100) 자성박막에 1 MeV C 이온을 이온선량 2$\times$$10^{16}$ ions/$\textrm{cm}^2$로 조사한 후 MOKE로 자기이력곡선을 측정한 결과 이온 조사에 의해 자화용이축이 수직에서 수평방향으로 변화되었음을 확인하였다 포항 방사광가속기를 이용하여 X-선 반사도와 Grazing Incident X-ray diffraction(GE) 분석을 수행한 결과 첫 번째 Cu층과 Ni층 사이의 계면은 이온 조사 후 거칠기는 증가하였으나, Cu와 Ni의 전자밀도의 대비는 더욱 명확해졌다. 그리고, 증착 후 Cu와 Ni원자의 격자 상수 차이에 의해 Ni층이 가지고 있었던 strain은 이온 조사 후 완화되었음을 알 수 있었다. 끝으로, 이온조사 시 자성특성 변화와 직접적인 관계가 있는 strain 완화, 계면 혼합층(혹은 새로운 상)등이 생성되는 기구를 탄성충돌 및 비탄성충돌에 의한 열화학적 구동력으로 규명하였다.

• 한국재료학회지
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• 제3권6호
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• pp.632-637
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• 1993

3000$\AA$~6000$\AA$의 두께로 진공 증착한 $WO_3$ 박막의 광특성 및 일렉트로크로미즘에 대하여 연구하였다. 증착된 $WO_3$ 박막은 모두 무색 투명 하였으며 X-선회절 분석결과 비정질 상태로 밝혀졌으며, 비정질 $WO_3$ 박막의 굴절율은 가시광선 영격에서 1.9-2.1로, 광에너지 gap은 3.25eV로 나타났다. ITO투명전극/$WO_3$박막/$LiCIO_4$ ~propylene carbonate/백금 대향전극 구조를 갖는 일렉트로크로믹소자를 구성하여 일렉트로크로믹 특성을 조사하였다. $WO_3$ 박막의 coloration/과 bleaching현상은 $LiCIO_{4}$~propylene carbonate유기전해질과 ITO투명전극으로 부터 $Li^{+}$이온과 전자의 이중주입에 의하여 청색으로 나타났으며, 가역적으로 전기 화학적인 산화반응에 의하여 bleaching현상이 일어났다. Coloration과 bleaching현상, 광학밀도, 구동전압 및 응답속도 등의 일렉트로크로믹 특성은 $WO_3$ 박막의 증착조건, 전해액 농도, 투명전극의 sheet resistance 인가전압에 크게 의존하는 것으로 밝혀졌다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권5호
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• pp.174-182
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• 2020

최근 잉크젯 프린팅 기술을 이용한 인쇄전자 분야가 차세대 기술로서 각광받고 있으며, 복수의 프린트 헤드(head)로부터 다양한 잉크 형태의 소재를 정밀하게 출력하여 적층할 수 있는 3D 프린팅 기술에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 잉크젯 3D 프린팅 기술을 이용하여 광경화성 실리카 잉크와 PVP가 첨가된 나노 구리 잉크로 절연층과 전도층의 복합구조체를 제작하였다. 프린팅 구동 조건과 잉크의 유변학적 거동을 최적화하여 정밀한 광경화 실리카 절연층을 적층 제조하였으며, 절연층의 저항은 2.43 × 10¹³ Ω·cm의 값을 나타내었다. 광경화 실리카 절연층 위에는 액적 간격 제어를 통하여 나노 구리 전도층을 프린팅하였다. PVP 첨가 나노 구리 잉크의 소결은 IPL 광소결 공정을 이용하였으며, 어닐링 온도와 인가 전압 변화에 따른 전기적, 기계적 특성을 확인하였다. 100℃ 어닐링 온도와 700 V IPL 광소결 조건에서 PVP가 첨가된 나노 구리 전도층의 저항은 29 μΩ·cm으로 매우 낮으며, 광경화 실리카 절연층과의 접착력은 매우 우수한 것으로 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.573-582
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• 2010

본 논문에서는 고해상도 광대역 영상 레이더용 X-대역 송수신기를 설계, 제작하고 성능 보정을 위한 연구를 수행하였다. 영상 레이더용 송수신기는 송신기, 수신기, 송수신 경로기 및 주파수 발생기로 구성되며, 특히 수신기는 지상 이동 표적 탐지를 위한 2 채널 모노펄스 구조를 가진다. 송수신기는 운용 모드에 따라 고해상도 모드를 위한 deramping 수신 기능을 제공하며, SAR 운용 모드에 적합하게 수신 대역폭 선택 기능을 가진다. 송수신기는 X-대역에서 300 MHz 이상의 대역폭을 가지며, T/R 모듈을 구동시키기에 적합하도록 송신 출력은 13.3dBm이며, 수신 이득은 39 dB, 잡음 지수는 3.96 dB 이하인 성능을 얻었다. 수신 이득은 6 비트 디지털 감쇠기에 의해 제어되며, 이득 조절 범위는 30 dB를 보였다. 수신 동적 범위는 30 dB이며, 수신 I/Q 채널 간 진폭 오차는 ${\pm}$0.38 dB 이내, 위상 오차는 ${\pm}$3.47도 이내를 보였다. 시험 결과, 송수신기는 영상 레이더에서 요구되는 전기적인 성능을 만족하였으며, 또한 영상 레이더의 성능을 크게 좌우하는 펄스 오차 항목이 분석되었으며, 임펄스 응답 특성을 개선하기 위한 보정 기법을 적용하여 개발 목표 규격을 만족하는 것을 확인하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제49권2호
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• pp.162-167
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• 2017

훈연 가쓰오부시의 벤조피렌 저감화를 위하여 훈연기를 개선하고 이의 저감화 효과를 평가하였다. 기존 훈연기는 동일한 히터를 사용하여 연기생성 및 가열을 동시에 행하는데 비하여 개선된 훈연기는 연기생성부 및 가열부를 갖추어 연기생성과 가열이 각각 되도록 하였다. 연기생성부는 훈연실 내부에 설치된 CdS 광센서, on/off 제어기, 연소실과 훈연실 사이에 연기 공급을 개폐하는 압축구동 회전체로 구성하였다. 가열부는 훈연실 내부의 온도센서, PID 제어기, 전기히터로 구성하였다. 자숙된 가다랑어를 연기농도를 세가지 수준으로 제어하며 45도에서 훈연한 결과 108시간 경과 후 연기농도가 낮은 순으로 벤조피렌 농도가 5.87, 7.83, $11.41{\mu}g/kg$로 각각 나타났다. 연기농도를 가장 낮은 농도에서 온도를 달리하여 훈연한 결과 벤조피렌 농도가 각각 5.87, 4.82, $3.27{\mu}g/kg$로 검출되었다. 따라서 벤조피렌 저감화 조건은 낮은 연기농도와 높은 온도가 바람직함을 알 수 있었다. 기존 훈연기는 높은 온도를 사용할 경우 연기농도가 종속적으로 높아지기 때문에 저감화 조건을 만족시킬 수 없는 반면에 본 개선된 훈연기는 저감화를 구현할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.111-118
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• 2013

대기압 플라즈마 제트 장치의 유량 변화에 대한 플라즈마 방전 특성을 실험적으로 조사하고 이를 유체역학적으로 해석하였다. 유리관에 주입되는 아르곤 기체의 유량 변화에 대한 레이놀즈 수(Re)로 결정되는 기체 흐름의 형태 변화와 베르누이 정리에 의한 압력 변화가 플라즈마 발생에 영향을 준다. 유리관 내부에 발생하는 플라즈마의 길이 변화의 실험을 통하여, 아르곤 기체에 대한 레이놀즈 수가 Re<2,000이면 층류이고, Re>4,000이면 난류가 형성된다. 이는 일반 유체에서 알려진 결과와 일치한다. 층류에서 유량의 증가로 플라즈마의 길이가 증가한다. 층류와 난류의 전환 영역에서 플라즈마의 길이는 줄어든다. 난류 영역에서는 방전 기체의 흐름이 불규칙함으로서 방전 경로가 흐트러져 플라즈마 칼럼의 길이가 매우 짧아지고 급기야 플라즈마가 소멸된다. 층류에서 주입 유량의 증가로 유리관 내의 유속이 증가하면, 베르누이 정리에 의하여 유리관 내부의 압력이 낮아진다. 관내의 압력이 낮아지면, 파센 법칙에 의하여 관내의 전기장의 세기가 증가하여 방전 전압이 낮아진다. 따라서 주입 유량이 증가하면, 동일한 구동 전압에서 유리관에 발생하는 플라즈마의 길이는 길어진다. 층류의 방전은 유리관 밖에서도 층류의 흐름이 일정 길이로 유지되므로 시료 표면에 조사되는 플라즈마 빔의 직경은 유리관의 직경 이하로 유지된다.