• 접착 및 계면
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• 제6권4호
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• pp.1-6
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• 2005

본 실험에서는 화학적 표면처리된 탄화규소의 첨가가 탄화규소(SiC)/에폭시 복합재료의 critical strain energy release rate mode II ($G_{IIC}$) 특성에 미치는 영향에 대하여 알아보았으며, 표면처리된 SiC의 표면특성은 산 염기도와 FT-IR을 사용하여 알아보았다. 또한 복합재료의 기계적 계면물성은 $G_{IIC}$를 통하여 알아보았다. 실험결과, 산성 용액으로 표면처리한 SiC (A-SiC)의 표면 산도가 염기성(B-SiC) 또는 표면처리 하지 않은 SiC (V-SiC)보다 높으며, $G_{IIC}$의 크랙저항 특성은 A-SiC가 향상되었는데, 이러한 결과는 SiC 충전재와 에폭시 수지간의 분자간 계면결합력의 향상 때문으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2019

최근 국지성 호우 및 하천 제방의 노후화로 인한 제방 붕괴 피해가 빈번히 발생하면서 제방의 안정성 및 표면 보강을 위한 다양한 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 제방 붕괴에 따른 피해 최소화 및 대책을 수립하기 위한 방법으로 시멘트와 같은 지구온난화를 야기시키는 물질이 아닌 친환경 신소재 바이오폴리머를 흙과 혼합한 재료를 활용하여 제방의 내구성을 강화하기 위한 연구가 수행되고 있다. 이에 안동하천실증연구센터에서는 현장토를 사용하여 높이 1 m, 폭 3 m, 사면경사 1 : 2, 총 길이 5 m 의 중규모 제방모형을 제작하였으며, 공동연구기관인 카이스트에서 개발된 바이오폴리머와 흙을 적정 비율로 혼합한 바이오-소일을 제방 전면에 일정 두께로 피복하여 월류 발생에 따른 제방 안정성 평가 실험을 수행하였다. 1차 실험은 흙 제방 조건이며, 2 3차 실험은 제방 표면에 5 cm 두께로 신소재가 피복된 조건으로 안정된 결과 도출을 위해 반복 실험을 수행하였다. 제방 천단면 및 사면에서의 유속분포를 측정하기 위해 드론 및 비디오카메라를 활용한 LSPIV 기법을 적용하여 실험조건에 따른 표면유속과 월류 흐름이 제방 붕괴에 미치는 영향에 대해 비교분석하였다. 또한 그래픽 소프트웨어를 이용한 픽셀기반 영상분석 기법을 적용하여 시간에 따른 제방사면의 붕괴면적을 산정하여 신소재 피복에 따른 붕괴 지연효과 분석을 통한 신소재 활용 제방의 현장 적용가능성 및 안정성을 평가하였다. 본 연구결과, 흙 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식현상이 전개되어 유속분포가 집중되고 있었으며, 이후 발생하는 강한 수직흐름으로 인해 입자추적을 통한 분석이 더 이상 불가능하였다. 신소재 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식은 발생하지 않았으며 일정시간동안 유속분포가 유지되었다. 지속적인 월류 흐름으로 인해 제방 끝단에서 침식이 발생하였으며 이때 최대 유속은 3.3 m/s 로 나타났다. 또한 픽셀기반 분석을 통해 30초 단위로 표면손실률을 산정한 결과, 신소재 활용 제방(2, 3차)의 경우 같은 실험조건에도 불구하고 최종 붕괴시간은 약 3배의 차이를 보였으며, 양생 과정에서의 크랙 발생을 최소화한다면 월류 발생 시 상당한 붕괴지연효과가 있는 것으로 판단된다.

• 접착 및 계면
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• 제4권3호
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• pp.33-40
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• 2003

본 연구에서는 이관능성 에폭시 (diglycidyl ether of bisphenol A. DGEBA)와 Polyetherimide(PEI) 블랜드를 Amime계 경화제인 DDM을 이용하여 경화를 시켰으며, PEI의 함량 변화가 순수 에폭시 수지의 열적특성과 파괴인성에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 경화된 시편의 열적특성은 DSC에 의한 열분석을 통해 Kissinger 식을 이용하여 경화 활성화 에너지 ($E_a$)를 구하였고, 파괴인성은 크랙성장의 저항을 나타내는 임계응력세기 인자 ($K_{IC}$)을 측정하여 알아보았다. 시편의 파단특성은 주사전자현미경 (SEM)을 통해 조사하였으며, 기계적 계면특성을 알아보기 위해 contact angle로 표면자유에너지를 측정하였다. 실험 결과 DGEBA/PEI 블랜드계의 $E_a$, $K_{IC}$는 PEI 함량이 7.5 phr에서 최대값을 보였다. 이는 PEI 도입에 따른 치밀한 네트워크 구조가 증가했기 때문으로 판단되어 진다. 또한 DGEBA/PEI 블랜드계의 표면자유에너지는 $K_{IC}$와 유사한 경향을 보였으며, 이는 에폭시의 하이드록실기와 PEI의 imide 그룹 사이의 수소결합에 의해 극성요소가 증가되었기 때문으로 판단되어진다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제19권1호
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• pp.31-63
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• 1991

원판의 관행 열기건조시 잔적위치에 따른 건조속도(乾燥速度)의 차이는 심하였고, 원판의 직경이 변이가 클수록 건조속도(乾燥速度)의 변화기복도 심하였으나, 강압건조(減壓乾操)의 경우 건조속도(乾操速度)는 잔적위치와 원판 직경의 변이에 영향을 받지 않은 것이 확인되었다. 원판 내층(內層)의 접선방향 표면응력(表面應力)은 수종, 엔드래핑처리 및 직경생장부위(直徑生長部位)에 관계없이 미미한 압축응력(壓縮應力)을 나타냈고, 무처리 원판은 수(髓)로부터 6cm인 점을 임계점(臨界點)으로하여 수(髓) 부위쪽이 원주부(圓周部) 쪽보다 더 큰 압축응력(壓縮應力)을 나타내는 일계단상(一階段狀)의 분포모형을 보인 반면에, 한지 엔드래핑 원판은 균일한 분포모형을 나타냈는데, 이는 한지 엔드래핑의 경우 한지에 의한 표면수분 증발 억제효과로 심재와 변재부위간에 수분유동속도(水分流動速度)의 차이가 작았기 때문인 것으로 판단되며, 한지 엔드래핑은 내층(內層)의 압축응력(壓縮應力)을 억제하는 효과가 컸음을 알 수 있었다. 또한 수축이방법(收縮異方性)에 기인한 접선방향 응력은 원주선상에서 최대인장응력(最大引張應力)을 나타냈고, 수(髓)를 향할수록 점점 감소하여 수(髓) 근처에서 압축응력(壓縮應力)으로 전환되는 분포모형을 보였다. 건조종료시 오리나무, 호도나무 및 은행나무의 한지 엔드래핑 원판의 접선방향 최대인장응력(最大引張應力)은 무처리 원판보다 작았고, 한지 엔드래핑 원판의 V형 크랙발생 임계함수율(臨界含水率)도 무처리 원판에 비하여 더 낮게 나타났는데, 이것은 한지의 수분증발 억제효과에 따른 원판의 영구변형화(永久變形化)에 기인한 것으로 생각된다. 감압건조(減壓乾操) 응력분포시험(應力分布試驗)에서 V형 크랙은 한지(韓紙)와 알루미늄호일 엔드래핑 원판에서는 전혀 발생하지 않았고, 무처리 원판에서도 매우 경미하게 발생하였다. 또한 심재할열(心材割裂)도 오리나무와 호도나무의 한지(韓紙) 엔드래핑 원판에서는 전혀 발생하지 않았고, 기타의 원판에서도 그 발생 정도는 매우 경미하였다. 특히 한지는 물론 알루미늄호일 엔드래핑 원판의 감압건조(減壓乾燥)는 건조결함을 예방하는 데 효과적이었고, 더구나 은행나무는 110시간만에, 오리나무는272시간, 그리고 호두나무는 407시간만에 각각 이용함수율(利用含水率) 수준까지 건조가 가능하여, 건조시간이 크게 단축되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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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.

• 한국식품과학회지
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• 제53권4호
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• pp.486-494
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• 2021

본 연구에서는 지역특화 수요자 참여형 SPP벼 품종이 보급된 지역에서 재배한 알찬미(AM)와 해맑은(HM) 품종과 일반 고품질 밥쌀용 품종을 대상으로 백미 수침 과정에서 미립의 외관 변화를 관찰하고, 수분흡수 특성 및 취반미 물성을 평가하였다. 수침 과정에서 쌀이 수분을 흡수하면서 미립 내부로의 수분 확산 현상으로 인해 투명했던(transparent) 외관이 불투명한(opaque) 상태로 변하여 마치 찹쌀과 같은 뽀얀 흰색을 보였다. 침지 20분 경과 후, 쌀의 50% 정도가 흰색으로 변하였고, 30분 경과된 쌀은 90% 정도가 흰색을 나타내었다. 또한, 수침으로 인해서 쌀 부피가 팽창하고, 미립 내부 구조에서 크랙(crack)이 형성되었는데, 이로 인해 미립 내부에 공간을 확보하여 물의 내부 확산이 가속화되면서 쌀 중심부까지 충분히 수화될 수 있는 것으로 보였다. 수분흡수율은 침지 후, 20분까지 비교적 빠른 속도로 증가하였고, 이후 30분까지는 매우 완만한 증가를 보였다. 30분 이후에는 시간이 경과해도 더 이상 증가하지 않고 일정한 상태를 유지하였으며, 품종별 수분흡수율에서 알찬미가 가장 높은 것으로 나타났다. 쌀 침지 중 색변화 및 크랙 형성은 쌀의 수분흡수율에 현저한 영향을 주는 것으로 사료된다. DSC에 의한 품종별 쌀 전분의 호화 양상은, 해맑은 품종이 호화온도 및 흡열엔탈피(𝚫H)가 낮은 경향으로, 해맑은 품종의 전분 구조의 결정도가 낮고, 호화 상전이에 필요한 에너지양이 적어서, 가열 시 전분의 팽윤이 빠르게 진행되어 밥맛에 영향을 줄 수 있음을 설명한다. 취반미 식감 분석 결과, SPP벼 품종이 밥의 경도는 비교적 낮고, 찰기는 높아서 찰기가 높은 쌀에 대한 선호도가 높은 우리나라의 경우 SPP벼에 대한 소비자 선호도가 높을 것으로 보인다. 또한, 취반 후 일정 시간 보온된 밥의 식감을 평가하기 위해서 취반 직후와 12시간 보온했을 때 평가한 취반미 물성은 SPP벼 품종인 알찬미와 해맑은 취반미가 시간이 경과했을 때 밥의 경도는 낮고, 찰기는 높아서 밥의 식감이 잘 유지되는 것으로 판단되며, 결국 SPP 벼 품종의 취반미 노화 속도도 늦게 진행될 것으로 예측된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권2호
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• pp.65-74
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• 2013

Through-Silicon Via (TSV) 기술은 3차원 적층 패키징를 위한 핵심 기술로서 큰 관심을 받고 있다. 그러나 TSV 기술은 아직 다양한 공정상의 문제와 신뢰성 문제를 해결해야 하는 난제가 남아 있다. 특히 구리 비아(via)와 실리콘 기판의 큰 열팽창계수의 차이로 인한 열응력은 계면 박리, 크랙 발생, 구리 protrusion 등 다양한 신뢰성 문제를 발생시킨다. 본 연구에서는 구리 TSV 구조의 열응력을 수치해석을 이용하여 분석하였으며, 3차원 TSV 비아와 실리콘 기판의 응력 및 변형을 해석하였다. 비아의 크기, 비아와 비아 사이의 간격 및 비아의 밀도가 TSV 구조의 응력에 미치는 영향을 분석하였으며, 또한 어닐링(annealing) 온도 및 비아의 크기가 구리 protrusion에 미치는 영향을 관찰하였다. 구리 TSV 구조의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 적절한 비아와 비아 사이의 간격을 유지한 상태에서, 비아의 크기 및 비아의 밀도는 작아야 한다. 또한 구리 protrusion을 감소시키기 위해서는 비아의 크기 및 어닐링 공정과 같은 공정의 온도를 낮추어야 한다. 본 연구의 결과는 TSV 구조의 열응력과 관련된 신뢰성 이슈를 이해하고, TSV 구조의 설계 가이드라인을 제공하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제24권4호
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• pp.363-369
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• 2013

본 실험에서는 탄소섬유의 오존처리가 탄소섬유 강화 나일론6 매트릭스 복합 재료의 기계적 계면 특성에 미치는 영향을 관찰하였다. 오존처리는 농도에 따라 각각 30 min씩 처리하였으며, 오존처리된 탄소섬유의 표면 특성은 적외선 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy; FT-IR)과 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)으로 측정하였다. 기계적 계면 물성은 임계응력 세기 인자(Critical stress intensity factor; $K_{IC}$)를 통하여 알아보았으며, 파단실험 후 파단면은 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 실험결과, 탄소섬유를 오존처리함에 따라 탄소섬유 표면의 $O_{1s}/C_{1s}$ 비율이 증가하였고, 이는 탄소섬유 표면의 산소관능기 발달에 따른 것으로 보여진다. 또한, 오존처리된 탄소섬유 강화 복합재료는 미처리된 탄소섬유강화 복합재료보다 높은 $K_{IC}$와 값을 보여주었다. 이러한 결과는 탄소섬유의 오존처리가 탄소섬유와 나일론6 기지 사이의 계면결합력의 증대를 유도하여 복합재료의 기계적 계면강도가 증가된 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.313-313
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• 2014

GaN계 물질 기반의 광 반도체는 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있고, 효율 증대를 위한 에피, 소자 구조 및 패키지 등의 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 투명 전극을 이용한 광 추출 효율의 증가에 대한 연구는 전체 외부양자효율을 증가시키는 중요한 기술로 각광을 받고 있다. 이러한 투명전극은 가시광 영역의 빛을 투과하면서도 전기 전도성을 갖는 기능성 박막 전극으로 산화인듐주석이 널리 사용되고 있으나 인듐 가격의 상승과 산화인듐주석 전극 자체의 크랙 특성으로 인하여 많은 문제점이 지적되고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 GaN계 발광 다이오드에 있어서 산화인듐주석 투명 전극의 대체 물질들에 대한 많은 연구들이 활발하게 이루어 지고 있다. 특히, 투명전극 층으로 사용되는 산화인듐주석 대체 박막으로 산화아연에 대한 연구가 각광을 받고 있는 실정이다. 또한, 발광 다이오드의 효율 증가를 위해 발광소자에 표면 요철 구조 형성과 나노구조체 형성 등 박막 표면의 구조 변화를 통한 광추출효율 향상에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 산화아연 박막을 투명전극으로 사용하였으며 광추출효율 향상을 위해 산화아연 투명전극에 패터닝을 형성하고, 그 위에 산화아연 나노막대를 형성하여 기존에 사용하던 산화아연 투명전극보다 우수한 추출효율 및 전류 퍼짐 향상 구조를 제안하고 이에 따른 LED 소자의 광추출효율 향상을 연구하였다. 금속유기화학증착법을 이용하여 c-면 사파이어 기판에 n-GaN, 5주기의 InGaN/GaN 다중양자우물 구조 및 p-GaN의 간단한 LED구조를 성장한 후, p-GaN층 상부에 원자층 증착법을 이용하여 투명전극인 산화아연 박막을 60 nm 두께로 증착하였다. 산화아연 투명전극만 증착한 LED-A와 이후 0.1% HCl을 이용한 습식식각을 통하여 산화아연 투명전극에 육각형 모양의 패턴을 형성한 LED-B, 그리고 LED-B위에 전기화학증착법을 이용하여 $1.0{\mu}m$의 산화아연 나노 막대를 증착한 LED-C를 제작하였다. LED-A, -B 및 -C에 대한 표면 구조는 SEM이미지를 통하여 확인한 바 산화아연의 육각 패턴과 그 상부에 산화아연의 나노막대가 잘 형성된 것을 확인하였다. I-L 분석으로부터 패턴이 형성되지 않은 산화아연 투명전극으로만 구성된 LED-A에 비하여 산화아연 투명 전극에 육각 패턴을 형성한 LED-B의 전계 발광 세기가 더욱 큰 것을 확인하였다. 또한, 육각 패턴에 산화아연 나노막대를 성장시켜 융합구조를 형성한 LED-C에서는 LED-B와 -A보다 더 큰 전계 발광세기를 확인할 수 있었다. 특히, 인가 전류가 고전류로 갈수록 LED-C의 발광세기가 더욱 강해지는 것으로 효율저하현상 또한 나노융합구조의 LED-C에서 확인할 수 있었다. 이는 기존 산화아연 투명전극에 육각형의 패턴 및 나노막대융합구조를 형성할 경우 전류퍼짐현상을 극대화 할 뿐 아니라, 추가적인 광추출효율 향상 효과에 의해 질화갈륨 기반LED 소자의 광효율이 증가된 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권2호
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• pp.61-70
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• 2019

Geopolymer는 시멘트와 비교하여 $CO_2$ 배출량의 감소, 내화성, 낮은 열전도성 등 다양한 장점을 보유하고 있는 eco-friendly 건설재료이다. 그러나 표면에 화염을 가할 경우 geopolymer panel 표면의 열적거동에 대한 연구결과는 많지 않다. 본 연구에서는 내열성 건축자재로서 화염노출시 geopolymer 경화체의 표면특성을 조사하기 위하여 alumina 골재가 사용된 geopolymer 경화체 표면의 화염노출 특성에 대하여 조사하였다. 화염노출시 panel의 외형변형 및 열충격에 의한 크랙은 없었으며, calcite의 잔존량과 aluminosilicate gel의 halo 패턴으로 보아 화염에 의한 탈탄산 및 탈수는 표면에 국한되어 발생했으며, geopolymer 경화체의 내구성은 화염조사 후에도 유지되고 있는 것으로 판단된다. Quartz와 calcite가 감소함에 따라 gehlenite와 calcium silicate가 증가하는 경향을 나타내고 있으며, BFS의 치환량이 많을수록 현저하게 나타난다. 화염노출에 따른 미세구조의 변화는 탈탄산, 결정수의 탈수 등으로 기공의 형성과 발전되는 과정을 거쳐 calcium silicate, gehlenite 등과 같은 새로운 결정상의 형성에 의해 geopolymer panel 표면의 치밀화와 강화기구로 작용하여 내구성이 향상된 것으로 생각된다.