• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.697-698
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• 2013

최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.6
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• pp.673-678
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• 2010

In the present study, mixed carbon-supported platinum(Pt) nanoparticles were prepared by a chemical reduction method of Pt precursor solution on two types of carbon materials such as activated carbons(ACs) and graphite nanofibers(GNFs). Average crystalline sizes and loading levels of Pt metal particles could be controlled by changing a content of GNFs. The highest electroactivity for methanol oxidation was obtained by preparing the carbon supports having 15 wt% GNFs. Furthermore, with an increase of GNFs content from 0% to 15%, an electrical conductivity was changed from $10^{-4}S/cm$ to $10^{-1}S/cm$. By an introduction of 10 wt% GNFs additive, the electroactivity of platinum particles was enhanced, but was saturated in the case of 15 wt% GNFs contents. This was related with the fact that the electroactivity change was dependent on the electrical conductivity of mixed carbon supports and Pt particle deposition content or deposition morphology.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.55 no.1
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• pp.68-73
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• 2017

The removal of particulate matter ranging from $0.01{\mu}m{\sim}10{\mu}m$ can be performed by using membrane filters composed of fibers. Electrospinning techniques offer the production of very thin fibers with a uniform fiber diameter over conventional techniques including template synthesis, melt-blown, phase separation, etc. Air filtration will be improved with electrospun membranes due to the open pore structures, high porosity, and large surface area of the membranes. In the present study, filtration efficiency increased with pore size decrease and fiber density increase induced by carbon nanotube and the increased CA (cellulose acetate) concentration during electrospinning process.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.19 no.5
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• pp.134-142
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• 2011

Although combustion is essential in most energy generation processes, it is one of the major causes of air pollution. Exhaust pipes with circular fin were designed to study the effect of cooling the recirculated exhaust gases (EGR) of Diesel engines on the chemical composition of the exhaust gases and the reduction in the percentages of pollutant emissions. The gases examined in this study were oxides of nitrogen (NOx), carbon dioxide ($CO_2$) and carbon monoxide (CO). In addition, $O_2$ concentration in the exhaust was measured. The designs adopted in this study were about exhaust pipes with solid and hollow fins around them direct surface force measurement in water using a nano size colloidal probe technique. The direct force measurement between colloidal surfaces has been an essential topic in both theories and applications of surface chemistry. As particle size is decreased from micron size down to true Carbon nano Colloid size (<10 nm), surface forces are increasingly important. Nano particles at close proximity or high solids loading are expected to show a different behavior than what can be estimated from continuum and mean field theories. The current tools for directly measuring interaction forces such as a surface force apparatus or atomic force microscopy (AFM) are limited to particles much larger than nano size. This paper use Water and CNC fluid at normal cooling system of EGR. Experimental result showed all good agreement at Re=$2.54{\times}10^4$ by free convection and Re=$3.36{\times}10^4$ by forced air furnace.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.457-457
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• 2011

단일벽 탄소나노튜브(SWNTs)는 직경 및 키랄(chiral)특성에 따라 반도체성 튜브와 금속성 튜브로 구분되며, 작은 직경의 SWNTs는 큰 직경의 튜브에 비하여 일반적으로 기계적 특성이 뛰어나다고 알려져 있다. 따라서, 합성하는 단계에서 SWNTs의 직경 및 chiral 특성의 제어가 가능 하게 된다면 전자소자로의 응용을 한층 앞당길 수 있을 것으로 예상하고 있다. 이와 더불어 SWNTs의 수평배향성장은 SWNTs의 집적(integration)을 용이하게 할 수 있기 때문에 향후 나노전자소자 개발을 목표로 최근 많은 연구결과들이 보고되고 있다. 하지만 현재는 SWNTs가 고밀도로 합성되기 때문에, 우수한 개별 (individual) SWNT의 전기적 특성보다는 집단적(ensemble) 특성을 얻고 있다. 따라서, 합성기판 위에서 개별적인 SWNT를 낮은 밀도로 수평배향 성장하는 일은 향후 나노튜브기반의 고성능 전자소자 개발에 중요한 과제이다. 나아가, 수평배향 성장 된 개별 SWNT의 직경 및 키랄 특성까지 함께 제어할 수 있다면 곧바로 응용에 적용할 수 있는 획기적인 기술이 될 것이다. 본 연구에서는, SWNTs의 수평배향도 및 직경을 제어하여 성장시키는 것을 목표로 하였다. 합성기판은 퀄츠를 이용하였고, 합성촉매로는 나노입자의 밀도를 비교적 쉽게 제어할 수 있고, 균일한 크기를 갖는 페리틴 단백질을 이용하였다. 단분산(monodispersion) 된 촉매 나노입자를 얻기 위해서 스핀코팅 조건과 페리틴 용액농도를 조절하여 퀄츠기판 위에 분산시킨 후, 아르곤 분위기 하에 열처리를 통하여 촉매 나노입자의 크기 감소를 유도하였다. 그 결과 열처리 시간이 증가함에 따라 촉매 나노입자의 크기가 감소하는 것을 알 수 있었고, SWNTs의 직경 또한 감소하는 것을 확인하였다. 또한 퀄츠기판 위에 직경제어 합성 된 수평배향 SWNTs를 다른 기판으로 전사하는 기술을 확립함으로써, 향후 SWNTs기반의 소자 제작기술의 바탕을 마련하였다.

• Journal of Industrial Convergence
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• v.21 no.9
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• pp.33-39
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• 2023

Nano-sized materials can be coated on various substrates, and since this material is transparent and conductive, it can be used as a transparent electrode for electronic devices or an electrode for power supply. In this study, CNT and Ag nanowires were repeatedly coated using the silk screen technique, and samples formed up to 5 times were fabricated, and their optical and electrical properties were measured and analyzed. It was confirmed that marks were formed on the surface of the silkscreen-coated sample according to the coating direction, and the trend of transmittance and surface resistance according to the number of times of coating was investigated. As the number of coatings increased, transmittance and surface resistance tended to decrease. In particular, in the case of transmittance, the range of change was large in the samples coated 2 and 5 times. These changes were confirmed by the Ag nanowire coating. In addition, starting from 700 nm, the previous wavelength region increased according to the wavelength, while the above showed a tendency to decrease. The surface resistance was lowered from 9Ω/cm² when coating once to 0.856Ω/cm² when coating five times. It was found that the resistance value was affected by Ag similarly to the permeability. In the future, it is necessary to realize a desired transparent electrode through Ag concentration and coating of Ag nanowires with other methods and fusion with highly transparent CNT to apply to electronic devices.

• Composites Research
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• v.23 no.3
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• pp.31-36
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• 2010

A new material, carbon-nanofiber/polypyrrole (CNF/PPy) composite films, with different CNF weight ratios were fabricated electrochemically. Compared to the fabrication process based on simple physical mixing, the flexibility of the new film has been improved much better than the previous similar material. Pure PPy films were also fabricated by the new electrochemical process for the comparison of difference. Several SEM images were taken at two locations (electrode-side and solution-side) and at the cross section of the samples. Electrical conductivity of the composite films was measured by the four-probe method. The conductivity of the pure PPy film 0.013cm thick was 79.33S/cm. The CNF/PPy composite film with 5% CNF showed a conductivity of 93S/cm. One with 10% CNF showed a conductivity of 126 S/cm. The conductivity of PPy improves, as the CNF weight ratio increases. The good conductivity of CNF/PPy composites makes them a candidate for a small bending actuator. A bending sensor consists of PPy and PVDF, which can be operated in the air, was designed and the bending deflection was calculated using FEM.

• Elastomers and Composites
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• v.45 no.1
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• pp.25-31
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• 2010

We used activated carbon (AC), activated carbon fiber (ACF) and multi-walled carbon nanotube (MWCNT) as carbon sources and titanium n-butoxide as titanium source to prepare carbon-$TiO_2$ composites. For characterization their properties, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), BET surface area, X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray analysis (EDX) were used. And the photoactivity of the carbon-$TiO_2$ composites, under UV irradiation, was tested using the fixed concentration of methylene blue (MB, $C_{16}H_{18}N_3S{\cdot}Cl{\cdot}3H_2O$) in aqueous solution. After UV irradiation for a certain time, the concentration of MB solution was determined by UV-vis absorption spectroscopy.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.617-617
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• 2013

최근 그래핀 연구와 더불어 2차원 구조의 나노소재에 대한 관심이 급증하면서 육각형의 질화붕소(hexagonal boron nitride; h-BN) 박막(nanosheet) [1]이나 붕소 탄화질화물(boron caronitride; BCN) 박막 [2,3]과 같은 2차원 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 BCN은 반금속(semimetal)인 흑연(graphite)과 절연체인 h-BN이 결합된 박막으로 원소의 구성 비율에 따라 전기적 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 다양한 나노소자로의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 폴리스틸렌(polystyrene, PS)과 보레인 암모니아(borane ammonia)를 고체 소스로 이용하여 열화학기상증착법으로 BCN 박막을 SiO2 기판 위에 직접 합성하였다. SEM과 AFM 관측을 통해 합성된 BCN 박막의 두께가 약 10 nm이며, RMS roughness가 0.5~2.6 nm로 매우 낮은 것을 확인하였다. 합성과정에서 PS의 양을 조절하여 BCN 박막의 탄소의 밀도를 성공적으로 제어하였으며, 이에 따라 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 또한 합성온도 변화에 따른 BCN 박막의 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 추가적으로 같은 방법을 이용하여 BCN 박막을 Cu 위에서 합성하여 SiO2 기판위에 전사하였다. 합성된 BCN 박막의 구조적 특징과 화학적 조성 및 결합 상태를 투과전자현미경(transmission electron microscopy), X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy), 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 조사하였고, 이온성 용액법(ionic liquid) [4]을 이용하여 전계효과 특성을 측정하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.32 no.6
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• pp.847-853
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• 2008

Although combustion is essential in most energy generation processes, it is one of the major causes of air pollution. Circle fin exhaust pipes were designed to study the effect of cooling the recirculated exhaust gases (EGR) of Diesel engines on the chemical composition of the exhaust gases and the reduction in the percentages of pollutant emissions. The designs adopted in this study were exhaust pipes with solid and hollow fins around them direct surface force measurement in water using a nano size colloidal probe Technique The direct force measurement between colloidal surfaces has been an essential topic in both theories and applications of surface chemistry. As particle size is decreased from micron size down to true Carbon nano Colloid size (<10nm), surface forces are increasingly important. Nanoparticles at close proximity or high solids loading are expected to show a different behavior than what can be estimated from continuum and mean field theories. This paper use Water and CNC fluid at normal cooling system of EGR. Experimental result showed all good agreement at Re=$2.54{\times}10^{4}$.