• 대한기계학회논문집B
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• 제40권11호
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• pp.689-695
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• 2016

연료전지의 성능에 가장 큰 영향을 주는 요소 중에 하나가 가스확산층과 촉매층에서 물의 거동이다. 따라서 가스확산층의 특성에 따른 유체의 거동의 변화를 이해하는 것은 연료전지의 성능개선과 가스확산층의 설계를 위한 필수적인 요소이다. 이 연구에서는 가스확산층의 설계요소인 기공도, 굴곡도와 유효확산계수를 수치적으로 계산할 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 방법의 검증을 위하여 지름이 일정한 구형입자를 이용하여 기공도가 다른 다공체를 만들고 구형입자에 Bounceback 조건을 적용한 격자 볼쯔만법 유동해석을 수행하였다. 다공체 내의 유동효과를 나타내는 투과도는 다공체에 의한 압력강하와 평균유속으로 계산하고, 질량이 없는 입자의 평균 다공체 통과 거리로부터 계산한 굴곡도와 기공도를 이용하여 계산한 유효확산계수를 Neale의 이론식과 비교하여 정확하게 일치하는 것을 확인하였다. 이 방법은 실제 다공체의 이미지를 이용한 계산에도 수정없이 이용할 수 있어 연료전지의 성능향상과 설계를 위한 가스확산층의 특성분석에 활용될 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.39-45
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• 2016

동축형 다공성재 분사기에서는 기체가 분사기 중심을 지나는 액체 제트 주위를 둘러싼 다공성재를 통해 액체 제트를 향해 분사된다. 분사 방법의 차이로 인한 전단동축 분사기와 동축형 다공성재 분사기의 분열 메커니즘 차이를 살펴보기 위해, 전단동축 분사기와 동축형 다공성재 분사기를 사용하여 수류시험과 2-D 축대칭 수치해석을 진행하였다. 같은 유량조건에서의 가시화 이미지와 분무 평균입경을 비교하였으며, 수치해석을 통해 분사기 내부에서의 속도 분포가 액체 제트에 어떤 영향을 끼치는지 고찰하였다. 결과적으로, 기체의 유량이 늘어날수록 분사기 내부 속도가 낮음에도 동축형 다공성재 분사기의 미립화 및 혼합 성능이 전단동축 분사기에 비해 유리함을 확인할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집 Vol.3 No.2
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• pp.830-833
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• 2002

최근 나노 구조 (nano structure)를 만들기 위한 시도 중 하나로서 스스로 조직화(self organization)하여 나노 구조를 형성하는 물질을 나노 소자 제작을 위한 형틀 (template)로 이용하려는 시도가 활발히 진행되고 있다. 이러한 물질로서 주목을 받고있는 것 중 하나가 전해질 용액에서 알루미늄을 양극산화(anodization) 시켰을 때 형성되는 다공성 알루미나 박막이다. 본 연구에서는 고 순도 알루미늄을 기계적으로 연마(mechanical polishing)하고 공기 분위기에서 어닐링 (annealing)하여 알루미늄을 재결정화(recrystallization) 시키고 인가 전압이 40 V인 정 전압하에서 0.3 M의 수산(oxalic acid)을 전해질로 사용하면서 양극산화를 수행하여 평균 직경이 65 nm인 고도로 배열된 육방밀집구조의 나노 다공성 박막을 제작하였다. 또한 같은 방향의 육방밀집 배열은 크기가 수 ${\mu}m$인 영역(grain)을 형성하고 있었으며, 평균적인 pore의 밀도는 $1.1{\times}10^{10}/cm^2$였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제16권3호
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• pp.42-50
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• 1992

다공성 물질이 충전된 밀폐용기 내에서 수용성 이원혼합용액($H_2O{+}NaCl$)이 수평한 상부전열면으로 부터 동결될 때 혼합용액의 초기농도, 액체의 과열 및 다공성물질의 입자직경 크기가 온도와 농도분포에 미치는 영향을 실험하였으며, 동결이 진행됨에 따라 이동하는 고액상 혼합영역의 계명위치를 측정하였다. 다공성물질은 평균직경이 2.85mm, 6mm인 구형의 유리구슬을 이용하였다. 수용성 혼합용액의 초기농도는 공융농도도 이하로 하였으며 상부 전열면은 공융온도 이하로, 하부전열면은 액상선온도 이상으로 유지하여 동결 실험한 결과 상부 전열면으로 부터 고체 영역, 고액상혼합영역, 액체영역으로 구분되었다. 액체의 초기농도가 5%인 경우 과냉현상이 관찰되었으나 10%, 15%인 경우 액체온도는 액상선 온도보다 더 높았다. 용액의 초기농도를 감소시킬수록 고체와 고액상혼합영역의 범위는 증대되었으며 고액상혼합영역과 고체영역의 계면은 더욱 강해진 자연대류에 의하여 2차원성이 증가된 형상을 보였다. 용액의 자연대류는 다공성물질의 직경이 클수록 증가되었으며 계면에서의 제융해현상은 관찰되지 않았다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.977-980
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• 2004

본 논문에서는 저가 고효율 태양전지를 제작하기 위하여 p형 다결정 실리콘 기판을 사용하여 수산화 칼륨(KOH)이 포함된 용액에 Saw damage 과정 후 불산이 함유된 용액에 전기화학적 양극산화 과정으로 실리콘 웨이퍼 표면에 요철을 형성하여 다공성 실리콘을 형성 하였다. 본 논문은 전기화학적 에칭방법으로 기존의 진공장비로 제작된 반사방지막의 반사율만큼 감소된 다공성 실리콘 반사방지막을 형성하였다. 전자빔 증착기(e-beam evaporator)로 단층으로 형성된 $TiO_2$의 반사방지막은 400-1000 nm의 파장 범위에서 4.1 %의 평균 반사율을 가졌으며, 양극산화과정으로 형성된 다공성 실리콘은 400-1000 nm의 파장의 범위에서 4.4 %의 평균 반사율을 가졌다. 본 연구는 태양전지의 반사방지막 형성을 기존의 제작 방법보다 간단하고 저렴한 방법으로 접근하여 태양전지의 변환효율을 상승하는데 목적을 두었다.

• 폴리머
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• 제25권3호
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• pp.318-326
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• 2001

본 연구에서는 세포 배양시 감염방지용으로 널리 쓰이는 겐타마이신 설페이트(GS)가 서방화된 다공성 PLLA 지지체를 유화동결건조방법으로 제조하였다 이들의 물성을 전자현미경 및 수은다공도계로 특성결정하였고, 적심성은 푸른염색 수용액으로 관찰하였으며, 방출거동은 high performance liquid chromatography (HPLC)를 이용하여 측정하였다. GS가 5, 10 및 20%가 포접된 PLLA 지지체의 다공도는 80~90%이었으며 평균다공크기 범위는 30~57 ${\mu}{\textrm}{m}$ 그리고 가장 큰 것으로는 150${\mu}{\textrm}{m}$이상의 것도 관찰되었다. 전체적인 다공도의 모양은 다공과 다공사이의 연결이 양호하고 대부분이 열린 셀 구조를 하고 있는 것으로 나타났다. 대조군에 비해 GS의 농도가 증가함에 따라 PLLA 지지체의 다공도가 감소하는 것으로 보아 GS내의 설페이트 부분은 친수성 역할 그리고 겐타마이신 부분은 소수성 역할을 수행하는 계면활성제의 역할에 기인한 것으로 사료된다. PLLA 지지체의 방출거동은 GS의 농도가 증가함에 따라 방출되는 양이 증가하였고, 적심성 또한 향상되어 세포배양시 긍정적 효과를 끼칠 것으로 예상되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권6호
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• pp.568-574
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• 2001

수정된 기체투과법을 이용하여 다공성 지지체의 기공크기를 평가하였다. 본 연구에서의 수정된 기체투과법은 기공 내에서 유체흐름이 Hagen-Poiseiulle 법칙이 성립하는 영역으로 압력을 조절하여 투과유량을 측정하는 방법을 말한다. 수정된 기체투과법의 적합성 여부는 유체의 Reynolds number 및 기체분자의 평균자유행로를 통해 검토하였다. 다공성 지지체의 유량의 시간변화로부터 대표치를 결정하여 기공크기로 환산하였다. 본 방법에 의해 평가된 다공성 지지체의 기공크기는 30$\mu\textrm{m}$~80$\mu\textrm{m}$ 이었으며, 평균치는 50$\mu\textrm{m}$로 평가되었다. 한편 화상해석법과 비교.분석한 결과 수정된 기체투과법을 통해 평가된 기공은 내부채널의 가장 작은 부분을 나타내는 것으로 확인되었다.

• 한국결정성장학회:학술대회논문집
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• 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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• pp.29-53
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• 1996

다공성 실리카 게 분말은 저밀도, 고비표면적의 특성을 가지며 물리적, 화학적 성질이 우수하여 필름의 점착방지제, 페인트의 소광제, 맥주의 흡착제, 촉매의 담지체등 산업전반에 걸쳐 여러용도로 사용되고 있다. 이러한 다공성 실리카 겔 분말은 고상법, 기상법, 액상법등으로 제조할 수 있으며, 이 중에서 sodium silicate를 원료로 하는 액상공정은 다공성의 제어가 용이하고, 공정이 간단하며, 고순도의 균질한 실리카를 얻을 수 있는 방법으로 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 액상법(sol-gel method)를 사용하여 점착방지제, 소광제 등으로 사용되는 다공성 실리카 겔 미분말의 개발에 초점을 두어 연구하였다. 그리고, 겔 분말의 다공성 제어를 위하여 공정 각 단계에서의 겔 내부의 구조의 변화에 대한 연구와 함께 수화겔의 숙성이 기공특성에 미치는 영향, 건조조건의 기공특성에 대한 영향 등을 살펴보았다. 다공성 실리카 겔 미분말은 다음과 같은 공정에 의해 제조되었다. sodium silicate를 황산과 반응시켜 겔화하고 추가의 황산을 투입하여 미반응분의 Na를 제거한 후 pH 7이상의 알카리 영역에서 숙성하여 다공성을 지닌 실리카 수화겔을 제조하였다. 수화겔의 탈수, 세척, 건조 공정을 거쳐 건조겔을 제조하고, 1-20$\mu\textrm{m}$의 크기로 분쇄하여 최종 제품을 얻을 수 있었다. 최종 다공성 실리카 겔 분말은 비표면적 200-700$m^2$/g, 기공부피 0.5-2.5cc/g, 평균 입경 3-5$\mu\textrm{m}$, 백색도 95% 이상의 물성을 보였다. sodium silicate와 황산의 겔화 반응에 의해 생성된 수화겔은 수 nm크기의 일차입자들의 연속적인 network로이루어져 있으며, 일차입자크기가 너무 작기 때문에 내부의 기공들은 별로 존재하지 않는 상태이다. 2차 주가황산 투입에 의해 미반응의 알카리 이온들을 중화, 제거시킬 수 있으며, 겔의 다공성을 좌우하는 숙성단계에서 숙성 pH, 온도, 시간등의 인자에 의해 수화겔의 기공특성을 제어할 수 있다. pH 7이상에서 실리카의 용해도가 크고, 용해도의 입자크기 의존성이 크므로, 일자입자는 Ostwald-ripening에 의해 계속 성장할 수 있으며, 이때, 입자의 성장은 숙성 온도와 시간에 의존한다. 탈수, 세척공정에 의해 가용성 염인 Na2SO4를 제거하고, 건조조건을 변화시킴으로써 기공부피를 증가시키는 것이 가능하였으며, Fast drying을 사용하여 점착방지제에 적합한 기공부피를 갖는 실리카 건조겔을 제조할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.863-873
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• 2021

다공성 매질에서 오염물 이동에 지배적인 기작인 역학적 분산은 공극 내 유속 차이에 의해서 발생한다. 종분산계수와 종분산지수는 이송확산 모형의 수리분산 매개변수이며, 실험을 통하여 얻어야만 한다. 수리평균반경은 공극 내 물의 흐름 양의 크기와 강도를 표현할 수 있으며, 매질의 물리적 특성인자를 이용하여 계산할 수 있다. 본 연구는 순간주입 추적자실험을 통하여 자갈 다공성매질에서 수리평균반경을 이용하여 종분산지수를 구할 수 있는 거듭제곱형의 경험식을 도출하였다. 경험식은 스케일상수 계산식이 포함되어 있어 이동거리에 따른 종분산지수의 산정이 가능하며, 소규모 유량의 균질한 자갈로 구성된 수로에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제8권4호
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• pp.631-636
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• 1997

흡착제로 널리 쓰이는 다공성탄소의 흡착성능을 증가시키는 연구를 수행하였다. 열처리에 의하여 다공성탄소의 흡착성능을 증가시킨 후, 유해중금속의 일종인 $Cr^{+6}$의 선택적 흡착을 시행하였다. 다공성탄소의 적정 열처리 온도는 $340{\sim}350^{\circ}C$가 가장 적절하였으며, 이때의 평균 비표면적은 Brunauer-Emmett-Teller(BET) 방법에 의해 $1380m^2/g$로 측정되었다. 열처리 과정에서 전체중량의 약 10%의 감소가 있었으나, 비표면적의 증가로 고품질의 흡착제가 되었다. 또한 열처리된 다공성탄소에 의하여 액상에서의 $Cr^{+6}$의 제거가 성공적으로 수행되었다.