• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.32 no.5
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• pp.418-425
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• 2019

A piezoelectric ceramic fiber composite (PCFC) was successfully fabricated using $0.69Pb(Zr_{0.47}Ti_{0.53})O_3-0.31[Pb(Zn_{0.4}Ni_{0.6})_{1/3}Nb_{2/3}]O_3$ (PZT-PZNN) for use in small-scale wind energy harvesters. The PCFC was formed using an epoxy matrix material and an array of Ag/Pd-coated PZT-PZNN piezo-ceramic fibers sandwiched by Cu interdigitated electrode patterned polyethylene terephthalate film. The energy harvesting performance was evaluated in a custom-made wind tunnel while varying the wind speed and resistive load with two types of flutter wind energy harvesters. One had a five-PCFC array vertically clamped with a supporting acrylic rod while the other used the same structure but with a five-PCFC cantilever array. Stainless steel (thickness: $50{\mu}m$) was attached onto one side of the PCFC to form the PZT-PZNN cantilever. The output power, in general, increased with an increase in the wind speed from 2 m/s to 10 m/s for both energy harvesters. The highest output power of $15.1{\mu}W$ at $14k{\Omega}$ was obtained at a wind speed of 10 m/s for the flutter wind energy harvester with the PZT-PZNN cantilever array. The results presented here reveal the strong potential for wind energy harvester applications to supply sustainable power to various IoT micro-devices.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.10 no.7
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• pp.727-731
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• 1997

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.51-59
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• 2005

수소 분리막의 적용 분야는 석탄가스, 천연가스, 메탄가스 혼합기체이며, 고온/고압 및 수소농도가 낮은 혼합기체에서 고순도의 수소를 제조하는 곳이다. 특히 치밀질 세라믹 멤브레인은 고온에서 가스화한 석탄가스나 차세대의 쓰레기 처리 기술인 가스화 용융처리에서 생긴 고온가스로부터 고순도의 수소를 분리할 수 있다. 분리한 수소는 고온을 유지하기 때문에 연료전지 발전에 최적이다. 종래의 연료전지는 발전을 위해서 수소의 가열이 필요했으나 이것이 불필요하게 되어 발전 전체의 효율이 향상된다. 석유화학 산업에서 발생하는 혼합기체에서 수소를 분리하여 사용하고 남은 기체는 연료로 재사용할 수 있다. 분리막의 재질로는 고분자계가 개발되고 있으며 고분자 지지체에 백금이나 로듐과 같은 촉매를 코팅하는 방법이다. 이는 기공의 제어가 용이하고 대량생산이 가능한 장점이 있지만 고온에서 사용이 불가능하고 입자상 물질에 의해 분리막의 손상이 문제가 되고 있다. 이에 비해 치밀질 세라믹 멤브레인은 세라믹의 특성에 의해 고온 및 고압에서도 적용이 가능하며, 실온이나 저압의 조건에서도 적용이 가능한 특징을 가진다. $900^{\circ}C$의 고온에서 적용시 세라믹 멤브레인에는 특성열화가 없어 수명이 긴 장점을 가지게 된다. 수소가 포함되어 있는 기체에서 수소 만을 분리하는 방법은 흡착이나 분리막을 이용하는 방법이 일반적이며 흡착에 의한 방법은 일부 실용화가 진행되고 있다. 고효율의 수소를 분리하는 방법으로 분리막을 이용하는 방법이 있다. 현재 치밀질 수소 분리막의 연구는 외국(미국, 일본 등)에서도 초기 연구 단계이다. 국내에서도 이런 연구가 선행되어 외국과의 기술 격차를 줄이고 에너지 자원에 대한 확보가 필요하기 때문에 이 연구가 수행되었다. 치밀질 멤브레인의 소재로는 proton 및 전자전도가 가능한 소재로서 Ba-Ce-Y계를 기본조성으로 하여 내구성과 전기전도도를 향상시키기 위해 Ca, La, In, Yb를 치환하였다. 제조한 재료의 물리화학적 특성을 평가하였고, 수소여과 장치를 이용하여 여과 효율을 평가하였다.

• 전기의세계
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• v.46 no.5
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• pp.33-38
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• 1997

석기로부터 동기로 ,그리고 철기로, 소재의 변혁은 개벽이래 언제나 문명의 역사에 새로운 메르크마아크를 세워왔다. 그리하여 수 천년에 이르는 철의 시대를 거친후, 지금 새로운 소재의 시대가 다가오고 있다. 뉴세라믹(new ceramics), 플라스틱(plastic), 아몰파스금속(amorphous)등등, 새로운 재료는 새로운 기술을 가능케 하고, 새로운 기술은 새로운 재료를 낳는다. 자연계의 제약으로부터 해방되어, 필요한 소재를 자유로이 합성하는 시대가 도래한다. "철은 국가이다"라는 슬로건은 이제는 진부해졌으나 "재료는 제조업을 제압하고, 제조업은 사회의 경쟁력을 제압한다"라는 말은 여전히 진리이다.quot;라는 말은 여전히 진리이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.327-328
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• 2006

본 연구에서는 0-3 타입의 압전 세라믹 - 고분자 복합소재를 제조하기 위해서 $Pb(Zr_{0.54}Ti_{0.48})O_3$ + 0.2 wt% $Cr_2O_3$ + 1 wt% $Nb_2O_5$ 조성을 기본 조성으로 하여, 세라믹-고분자 첨가량에 따른 복합소재의 전기적 특성과 여러 분극조건, 즉 분극온도, 분극시간, 분극전압 변화에 의한 압전 특성을 고찰하였다. 세라믹 첨가비율이 증가함에 따라 유전상수와 압전상수($d_{33}$)는 증가하였으며, 전압상수($g_{33}$)는 급격히 감소하는 경향을 보였으며, 분극시간과 분극전압도 전기적 특성에 영향을 주는 것을 확인하였다. 분극전압 5KV 인가한 고분자 15% 첨가한 복합 소재에서 유전상수 13, 압전상수 $d_{33}$ 23(${\ast}10^{-12}C/N$), 전압상수 $g_{33}$ 170($10^{-3}v.m/N$)의 우수한 특성을 나타내었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.34 no.2
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• pp.90-98
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• 2021

Piezoelectric ceramic fiber composite (PCFC) was fabricated using a planar electrode printed piezoelectric ceramic fiber driven in transverse mode for small-scale wind energy harvester applications. The PCFC consisted of an epoxy matrix material and piezoelectric ceramic fibers sandwiched by interdigitated electrode (IDE) patterned polyimide films. The PCFC showed an excellent mechanical performance under a continuous stress. For the fabrication of PCB cantilever harvester, five -PCFCs were vertically attached onto a flexible printed circuit board (PCB) substrate, and then PCFCs were serially connected through a printed Cu circuit. The energy harvesting performance was evaluated applying an inverted structure, which imples its free leading edge located at an open end but the trailing edge at a clamped end, to enhance strain energy in a wind tunnel. The output voltage of the PCB cantilever harvester was increased as the wind speed increased. The maximum output power was 17.2 ㎼ at a resistance load of 200 ㏀ and wind speed of 9 m/s. It is considered that the PCB cantilever energy harvester reveals a potential use for wind energy harvester applications.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.56 no.12
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• pp.910-914
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• 2018

Since catalyst technology is one of the promising technologies to improve the working performance of next generation energy and electronic devices, many efforts have been made to develop various catalysts with high efficiency at a low cost. However, there are remaining challenges to be resolved in order to use the suggested catalytic materials, such as platinum (Pt), gold (Au), and palladium (Pd), due to their poor cost-effectiveness for device applications. In this study, to overcome these challenges, we suggest a useful method to increase the surface area of a noble metal catalyst material, resulting in a reduction of the total amount of catalyst usage. By employing block copolymer (BCP) self-assembly and nano-transfer printing (n-TP) processes, we successfully fabricated sub-20 nm Pt line and cross-bar patterns. Furthermore, we obtained a highly ordered Pt cross-bar pattern on a Ni thin film and a Pt-embedded Ni thin film, which can be used as hetero hybrid alloy catalyst structure. For a detailed analysis of the hybrid catalytic material, we used scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), which revealed a well-defined nanoporous Pt nanostructure on the Ni thin film. Based on these results, we expect that the successful hybridization of various catalytic nanostructures can be extended to other material systems and devices in the near future.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.30 no.6
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• pp.271-276
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• 2020

In this study, an amorphous SiC block was manufactured using polycarbosilane (PCS), an organosilicon polymer. The dense SiC blocks were easily fabricated in various shapes via pyrolysis at 1100℃, 1200℃, 1300℃, 1400℃ after manufacturing a PCS molded body using cured PCS powder. Physical and chemical properties were analyzed using a thermogravimetric analyzer (TGA), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and universal testing machine (UTM). The prepared SiC block was decomposed into SiO and CO gas as the temperature increased, and β-SiC crystal grains were grown in an amorphous structure. In addition, the density and flexural strength were the highest at 1.9038 g/㎤ and 6.189 MPa of SiC prepared at 1100℃. The manufactured amorphous silicon carbide block is expected to be applicable to other fields, such as the previously reported microwave assisted heating element.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.25 no.4
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• pp.89-93
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• 2018

Ceramic substrates applied to power modules of electric vehicles are required to have properties of high thermal conductivity, high electrical insulation, low thermal expansion coefficient and resistance to abrupt temperature change due to high power applied by driving power. Aluminum nitride and silicon nitride, which are applied to heat dissipation, are considered as materials meeting their needs. Therefore, in this paper, the properties of aluminum nitride and silicon nitride as radiator plate materials were compared through a commercial analysis program. As a result, when the process of applying heat of the same condition to aluminum nitride was implemented by simulation, the silicon nitride exhibited superior impact resistance and stress resistance due to less stress and warping. In terms of thermal conductivity, aluminum nitride has superior properties as a heat dissipation material, but silicon nitride is more dominant in terms of reliability.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.7 no.1
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• pp.73-79
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• 1994

페로브스카이트형 강유전체의 활발한 연구는 제2차 세계대전중 미국과 구 소련등에서 TiO$_{2}$ 고체 콘덴서를 개량하던 중에 Ba 이 첨가된 BaTiO$_{3}$를 발견하면서부터 시작되었고, 일본에서는 PbZr$_{0.5}$Ti$_{0.5}$O$_{3}$의 morphotropic phase boundary를 발견하면서부터 이루어졌으며, 그것이 지니는 특성때문에 고체콘덴서, 초전형 적외선 센서, 초음파 발생과 검출기, 압전 점화기 및 표면파필터기 등 여러방면에 실용화 되고 있다. 따라서, 본 보고에서는 지금까지 연구된 페로브스카이트형 강유전체 세라믹 재료의 물성을 소개하고 앞으로의 연구동향 등에 관하여 서술하고자 한다.