• Journal of Adhesion and Interface
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• v.22 no.3
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• pp.79-84
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• 2021

Graphene has been received a lot of attention as essential parts of future electronic and energy devices. Because of its extraordinary properties contributed from the atomic layer, the interface and surface engineering of graphene are promising approaches for realizing 2D materials-based high-performance devices. Herein, we summarize and introduce recent research trends of the synthesis of graphene through interface engineering for high-performance electronic and energy device applications, and then discuss the challenges and opportunities for achieving high-performance devices in next-generation electronics.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.613-613
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• 2013

그래핀은 저차원계 구조에서 기인하는 뛰어난 전기적, 물리적, 기계적 성질을 지니고 있어 실리콘 기반 기술을 대체할 전계 효과 트랜지스터 이외에도 투명전극, 초고용량 커패시터, 전계방출 디스플레이 등 다양한 응용분야에 적용 가능하다. 최근에는 이러한 응용 연구분야에서 그래핀과 탄소나노튜브 각각의 단점을 최소화하고 장점을 극대화하기 위한 그래핀-탄소나노튜브 혼성 나노구조에 대한 연구들이 진행되고 있는 추세이다. 이전 연구들에서 환원된 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide, RGO)을 이용한 그래핀-탄소나노튜브 혼성 나노구조가 제작되었는데, 이는 RGO의 제작과정에서 복잡한 공정과 긴 합성과정이 요구될 뿐 아니라, 복합 물질에서 탄소나노튜브의 밀도 제어가 어렵다는 단점을 지닌다. 또한 현재까지 제작된 그래핀-탄소나노튜브 혼성 나노구조의 경우, 열 화학기상증착법으로 합성된 다층(few-layers)의 그래핀과 탄소나노튜브 혼성 나노구조를 제작하였다 [1-6]. 본 연구에서는 우수한 전기적 특성을 가진 단층(monolayer)의 그래핀을 열 화학기상증착법으로 합성한 후, 그래핀 위에 단일벽 탄소나노튜브를 성장시킴으로써 그래핀-탄소나노튜브 혼성 나노구조를 제작하였다. 합성된 그래핀-탄소나노튜브의 구조적 특징은 주사 전자 현미경과 라만 분광기 측정을 통해 확인하였고, 촉매의 표면 형상 및 화학적 상태는 원자힘 현미경과 X선 광전자 분광법을 통해 확인하였다. 또한 그래핀 기반의 전계 효과 트랜지스터의 경우, 상온에서 그래핀은 우수한 전하 이동도를 가지며 웨이퍼 스케일에서 제작하기 쉬우나 밴드 갭이 없으므로 높은 Ion/Ioff를 가지는 그래핀 기반의 트랜지스터를 만드는 것이 과제이다. 반면 탄소나노튜브는 큰 에너지 갭을 가지고 있으므로 높은 Ion/Ioff를 구현하는 소자 제작이 가능하다. 그리하여 제작된 그래핀-탄소나노튜브 혼성 나노구조의 소자 제작을 통해 전기적 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.379.2-379.2
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• 2014

열 화학기상증착법은 여러 가지 그래핀의 제작방법 중 대면적으로 양질의 그래핀을 효과적으로 합성할 수 있는 방법으로 널리 이용되고 있다. 이 방법으로 그래핀을 합성할 경우, 주요 변수로 성장 온도와 촉매 금속이 있으며 이를 적절히 조절함으로써 합성되는 그래핀의 결정성과 층수를 조절할 수 있다[1-3]. 본 연구에서는 탄소 용해도가 작은 두꺼운 촉매 금속 기판 위에 선택적인 위치에 탄소 용해도가 큰 얇은 촉매 금속을 증착하여 그래핀의 층수를 적절하게 제어하고자 한다. 그래핀을 합성하기 위해 온도를 증가시키는 과정에서 두 층의 촉매 금속은 표면 에너지를 낮추기 위해 합금을 형성하게 되며, 이 때 탄소 용해도가 변화할 것으로 예상된다. 이 변화하는 탄소 용해도에 맞추어 탄소 공급원인 메탄 가스를 주입하는 시기를 적절히 조절하게 되면, 합성되는 그래핀의 층수 조절이 가능할 것이라 예상한다. 탄소 용해도가 큰 금속으로 니켈을, 탄소 용해도가 작은 금속으로 구리를 선택하였다. 우선 니켈의 확산 거리를 계산하여 메탄 가스를 주입하는 적절한 온도를 결정하였으며, 이 온도를 기준으로 표면에서의 니켈의 함량을 분석하였다. 니켈의 함량과 표면에서의 탄소의 구성비의 관계를 조사한 결과, 본 실험에서 이용한 방법으로 그래핀의 층수를 조절하는 것이 가능하다는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.380.1-380.1
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• 2014

열 화학기상증착법은 여러 가지 그래핀의 제작방법 중 대면적으로 양질의 그래핀을 효과적으로 합성할 수 있는 방법으로 널리 이용되고 있다. 이 방법으로 그래핀을 합성할 경우, 주요 변수로 성장 온도와 촉매 금속이 있으며 이를 적절히 조절함으로써 합성되는 그래핀의 결정성과 층수를 조절할 수 있다[1-3]. 본 연구에서는 탄소 용해도가 작은 두꺼운 촉매 금속 기판 위에 선택적인 위치에 탄소 용해도가 큰 얇은 촉매 금속을 증착하여 그래핀의 층수를 적절하게 제어하고자 한다. 그래핀을 합성하기 위해 온도를 증가시키는 과정에서 두 층의 촉매 금속은 표면 에너지를 낮추기 위해 합금을 형성하게 되며, 이 때 탄소 용해도가 변화할 것으로 예상된다. 이 변화하는 탄소 용해도에 맞추어 탄소 공급원인 메탄 가스를 주입하는 시기를 적절히 조절하게 되면, 합성되는 그래핀의 층수 조절이 가능할 것이라 예상한다. 탄소 용해도가 큰 금속으로 니켈을, 탄소 용해도가 작은 금속으로 구리를 선택하였다. 우선 니켈의 확산 거리를 계산하여 메탄 가스를 주입하는 적절한 온도를 결정하였으며, 이 온도를 기준으로 표면에서의 니켈의 함량을 분석하였다. 니켈의 함량과 표면에서의 탄소의 구성비의 관계를 조사한 결과, 본 실험에서 이용한 방법으로 그래핀의 층수를 조절하는 것이 가능하다는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.101.2-101.2
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• 2016

육각형 구조의 탄소원자가 이차원으로 배열된 그래핀은 고유의 전기적, 광학적 특성으로 인하여 새로운 전기소자, 광학소자 및 광전소자를 구성하는 유망한 물질로써 많은 주목을 받고 있다. 특히 넓은 파장 대역에서의 일정한 광 흡수 특성, 높은 비선형 광학 계수 및 수백 펨토초의 매우 빠른 비선형 응답시간으로 인하여 최근 그래핀을 기반으로 하는 광대역 광 편광소자, 비선형 광 신호 발생기, 광 포화 흡수체 및 광 제한기 (optical limiter) 등이 보고되고 있다. 본 발표에서는 그래핀 등 저차원 물질의 비선형 포토닉스 응용에 관한 최근 연구에 관하여 살펴보고자 한다. 특히 그래핀 소자의 전기적 조절을 통한 극초단 레이저 펄스의 발생 및 제어 특성을 살펴보고 나아가 높은 효율을 가지는 도파로 기반 그래핀 광전소자 구현 가능성 및 그 한계에 관해 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.212-212
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• 2016

2차원 탄소나노재료인 그래핀은 우수한 물성으로 인하여 광범위한 분야로 응용이 가능할 것으로 예상되어 많은 주목을 받아왔다. 이러한 그래핀의 응용가능성을 실현시키기 위해서는 보다 손쉽고 신뢰할 수 있는 합성방법의 개발이 필요한 실정이다. 그래핀의 합성 방법들로 흑연을 물리적 및 화학적으로 박리하거나, 특정 결정표면 위에 방향성 성장의 흑연화를 통한 합성, 그리고 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition; T-CVD) 등의 합성방법들이 제기되었다. 이중 T-CVD법은 대면적으로 두께의 균일성이 높은 그래핀을 합성하기 위한 가장 적합한 방법으로 알려져 있다. 그러나 일반적으로 T-CVD공정은 원료 가스인 탄화수소가스를 효율적으로 분해하기 위하여 $1000^{\circ}C$부근의 온공정이 요구되며, 이는 산업적인 응용의 측면에서 그래핀의 접근성을 제한한다. 따라서 대면적으로 고품질의 그래핀을 저온합성 할 수 있는 공정의 개발은 필수적이다. 본 연구에서는, 플라즈마를 이용하여 원료가스를 효율적으로 분해함으로써 그래핀의 저온합성을 도모하였다. 퀄츠 튜브로 구성된 수평형 합성장치는 플라즈마 방전영역과 T-CVD 영역으로 구분되며, 방전되는 유도결합 플라즈마는 원료가스를 효율적으로 분해하는 역할을 한다. 합성을 위한 기판과 원료가스로는 각각 전자빔 증착법을 통하여 300nm 두께의 니켈 박막이 증착된 실리콘 웨이퍼와 메탄가스를 이용하였다. 저온합성공정의 변수로는 인가전력과 합성시간으로 설정하였으며, 공정변수의 영향을 확인함으로써 그래핀의 저온합성 메커니즘을 고찰하였다. 연구결과, 인가전력이 증가되고 합성시간이 길어짐에 따라 원료가스의 분해효율과 공급되는 탄소원자의 반응시간이 보장되어 그래핀의 합성온도가 저하가능함을 확인하였으며, $400^{\circ}C$에서 다층 그래핀이 합성됨을 확인하였다. 또한 플라즈마 변수의 보다 정밀한 제어를 통해 합성온도의 저온화와 그래핀의 결정성 향상이 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.248-248
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• 2012

실리콘 산화막 기판 및 퀄츠 기판 위에 그래핀을 기계적으로 박리시킨 후, 두께 1 nm 이하의 금 박막을 증착한 후 고온 열처리를 통하여 금 박막으로부터 나노입자의 형성 거동을 살펴보았다. 열처리 후 생성되는 금 나노입자는 실리콘 산화막 및 퀄츠기판 보다 그래핀 위에서 더 크게 형성되는 것을 확인하였으며, 이는 금의 표면확산 정도가 그래핀 위에서 더 크다는 것을 의미한다. 또한 동일 박리 그래핀 위에서도 그래핀의 층 수에 따라 형성되는 금 나노입자의 크기가 달라짐이 확인되었다. 열처리에 의해 형성된 다양한 크기의 금 나노입자는 단일벽 탄소나노튜브(SWNTs)의 직경제어 합성을 위한 촉매로 이용하였다.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.37 no.3
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• pp.257-262
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• 2013

A ship operating in rough sea may suffer from an undesirable motion which may severely degrade the performance of equipment onboard and give a person an uncomfortable feeling. Hence, roll stabilization received a considerable attention and various devices including bilge keels, stabilizing fins, gyroscopic, anti-rolling tanks, rudders and flaps have been conceived and utilized for the purpose. The Coanda effect is evident when a jet stream is applied tangential to a curved surface of a hydrofoil since then the jet increases the circulation around the foil and consequently the lift. Model tests and numerical simulation have been conducted to examine the practicality of a fixed type fin stabilizer augmented by the Coanda jet. The results show that the lift coefficient of the modified Coanda fin at the zero angle of attack identically coincides with that of the original fin at ${\alpha}=\26^{\circ}$ when Coanda jet is supplied at the rate of $C_j$ = 0.25. It is also shown that fixed type fin stabilizers for active control of the motions of ships and the other mobile units without rotation can be put to practical use if the Coanda effect is applied.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.7
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• pp.1-8
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• 2018

This paper describes new communication methods for transmitting torque commands between the vehicle controller that determines the amount of power generation in a range-extended electric vehicle and the engine controller that performs it. Generally, vehicles use CAN communication, but in this case, the hardware and software of the existing engine controller must be modified. For this reason, it is not easy to apply CAN communication to small and medium sized automotive reorganize companies. Therefore, this research presents a pin-pin communication method for applying the existing mass produced engine controller to range-extended electric vehicles. The pin-pin communication method converts the driver's demand torque control map inside an mass produced engine controller into a virtual accelerator opening position according to the target speed and target torque of the engine, and converts this to a voltage signal for the existing mass produced engine controller to recognize it. The virtual accelerator opening positions are mounted in the form of a control map in the vehicle controller through the reverse conversion process in an offline environment and are determined by the engine generating power requirements and engine optimal operating point algorithm. These algorithms and signal conversion circuits for engine torque transmission have been mounted on the vehicle controller to conduct the virtual accelerator opening position conversion process according to the engine target torque and to establish the virtual accelerator voltage signal using the signal converter.

• Membrane Journal
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• v.26 no.4
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• pp.239-252
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• 2016

Two-dimensional materials offer unique characteristics for membrane applications to water technology. With its atomic thickness, availability and stackability, graphene in particular is attracting attention in the research and industrial communities. Here, we present a brief overview of the recent research activities in this rising topic with bringing two membrane architecture into focus. Pristine graphene in single- and polycrystallinity poses a unique diffusion barrier property for most of chemical species at broad ambient conditions. If well designed and controlled, physical and chemical perforation can turn this barrier layer to a thinnest feasible membrane that permits ultimate permeation at given pore sizes. For subcontinuum pores, both molecular dynamics simulations and experiments predict potential salt rejection to envisage a seawater desalination application. Another novel membrane architecture is a stack of individual layers of 2D materials. When graphene-based platelets are chemically modified and stacked, the interplanar spacing forms a narrow transport pathway capable of separation of solvated ions from pure water. Bearing unbeknownst permeance and selectivity, both membrane architecture - ultrathin porous graphene and stacked platelets - offer a promising prospect for new extraordinary membranes for water technology applications.