• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.177.1-177.1
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• 2014

단일벽 탄소나노튜브(single-wall carbon nanotube)와 그래핀(graphene)과 같은 저차원 구조의 탄소물질은 우수한 기계적, 전기적, 열적 광학적 특성으로 인해 투명하고 유연한 차세대 전자소자로의 응용(투명전극, 투명트랜지스터, 투명센서 등)을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 단일벽 탄소나노튜브와 단일층 그래핀을 이용한 하이브리드 박막을 제작하여 투명전극(transparent electrode)과 전계효과 트랜지스터(field effect transistors)로의 응용 가능성을 연구하였다. 하이브리드 박막의 제작은 간단한 방법으로 단일벽 탄소나노튜브가 스핀 코팅된 구리 호일 위에 열 화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)을 통해 제작 하였다. 제작 과정 중 탄소나노튜브의 스핀코팅 조건을 최적화하여 하이브리드 박막에서 탄소나노 튜브의 밀도와 정렬을 제어하였으며 하이브리드 박막 제작 후 스핀 코팅 방향에 따른 박막의 저항을 측정하여 단일벽 탄소나노튜브의 코팅 방향에 따라 박막의 저항이 달라지는 모습을 확인할 수 있었다. 하이브리드 박막의 투명전극 특성을 확인 한 결과 $300{\Omega}/sq$의 면저항에 96.4%의 우수한 투과도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 하이브리드 박막은 CVD 그래핀과 비교하여 향상된 와 on-state current를 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 우리는 단일벽 탄소나노튜와 단일층 그래핀으로 이루어진 하이브리드 박막이 앞으로의 투명하고 유연한 소자제작 연구에 있어 새로운 투명 전극 및, 트랜지스터 제작 방법을 제시 할 수 있을 것이다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권3호
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• pp.1-9
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• 2020

본 논문에서는 델타 윙렛 와류 발생기와 후퇴익형 와류 발생기 그리고 가이드 베인이 핀-튜브 유동에서의 압력 손실과 전열 성능에 미치는 효과를 비교하는 연구를 진행하였다. 와류 발생기와 가이드 베인은 채널 높이와 튜브의 지름을 기준으로 무차원화하였고, 위치는 저자들의 연구 결과에 따라 각각의 형상이 우수한 지점을 선정하였다. 레이놀즈 수는 입구 속도와 튜브 지름을 기준으로 하여 1400~8000으로 선정하였다. 결과적으로 압력 손실은 레이놀즈 수 8000에서 가이드 베인이 기존 핀-튜브 대비 4.7% 감소하는 효과를 보였고, 전열 성능은 레이놀즈 수 3800에서 델타 윙렛 와류 발생기가 기존 핀-튜브 대비 33% 정도 증가하는 결과를 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권3호
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• pp.235-241
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• 2014

심해 군사 작전에서 유도체의 타격 성능 향상은 모함과 유도체가 광 케이블을 통하여 안정적인 통신을 유지함으로써 가능하다. 이 때 광 케이블은 엉킴 및 절단과 같은 풀림 불량을 방지하기 위해 보호 튜브에 의해 보호된다. 또한 보호 튜브는 전단 핀에 의해 유도체와 연결되며, 전단 핀의 파손에 의해 유도체는 보호 튜브와 분리된다. 따라서 본 연구에서는 유도체 및 보호 튜브를 모델링하고, 유도체의 운동에 따른 보호 튜브의 풀림 거동을 분석하며 전단 핀에 작용하는 동적 하중을 예측한다. 유도체와 보호 튜브는 질점으로 구성하며, 일정 길이 구속으로 연결한다. 전단 핀에 작용하는 하중은 실험 결과와 비교 검증하며, 이를 바탕으로 보호 튜브의 거동을 예측한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.110-110
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• 2012

탄소나노튜브와 그래핀 소재는 나노 스케일의 탄소를 대표하는 소재로서 전기적, 기계적인 특성이 뛰어나며, 화학적으로 안정하고, 환경 친화성을 가지고 있다. 탄소나노튜브의 경우 전기적으로 도체 및 반도체성을 가지고 있을 뿐만이 아니라 직경이 최소 1 nm 수준으로 종횡비 및 비표면적이 매우 큰 특성을 가지고 있어서 차세대 정보 전자소재, 고효율 에너지 소재, 고기능성 복합소재, 친환경 소재 등의 분야에서 많은 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 그래핀의 경우 실리콘의 100배에 이르는 전하 이동도, 구리의 100배에 이르는 전류밀도를 가지며, 열전도도 및 내화학성이 뛰어나고 다양한 화학적 기능화가 가능할 뿐 아니라 뛰어난 유연성과 신축성을 보이면서 그래핀 자체의 물리화적 특성구명과 더불어 투명전극, 반도체, 에너지 전극, 구조체, 가스 베리어 등의 응용연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 본 발표에서는 최근의 나노카본 기반의 투명전극 및 기체 차단 필름의 연구 개발동향 등에 대해 발표하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.105-112
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• 2011

본 연구의 목적은 나선형 원형핀-튜브 증발기의 열전달 성능에 관하여 해석적으로 연구하는 것이다. 이를 위하여 두 가지 냉매인 R134a 와 R600a 에 대하여 냉매의 질량유량, 공기온도, 공기풍량 및 튜브직경 변화에 대하여 나선형 원형핀-튜브 증발기의 열전달 성능변화를 고찰하였다. 본 연구에서 개발된 증발기 성능해석 프로그램은 실험결과와 평균 8.3% 오차 범위 안에서 잘 예측되었다. 결과적으로, 동일한 냉매유량 범위에서 R600a 를 사용하는 경우가 R134a 를 사용하는 경우보다 더 우수한 열전달율을 나타내었다. 열전달량은 풍량 및 공기온도가 증가할수록 증가하였으나 열전달량은 튜브두께가 증가할수록 감소하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.202-202
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• 2012

유연성 투명 전도막은 현대 전자산업의 발전에 있어 필수적인 부품소재로서, 가시광선의 투과율이 80% 이상이고 면저항이 $100{\Omega}/sq.$ 전후이며 휘거나 접히고 나아가 두루마리의 형태로도 응용이 가능한 소재를 일컫는다. 이러한 유연성 투명 전도막은 차세대 정보디스플레이 산업 및 유비쿼터스 사회의 중심이 되는 유연성 디스플레이, 터치패널, 발광다이오드, 태양전지 등 매우 다양한 분야에 응용이 기대된다. 이러한 이유로 고 신뢰성 유연성 투명 전도막 개발기술은 차세대 산업에 있어서의 핵심기술로 인식되고 있다. 현재로서는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO) 및 전도성 유기고분자를 사용하여 투명 전도막을 제조하고 있으나, ITO 박막의 경우 인듐 자원의 고갈로 인한 가격상승 및 기판과의 낮은 접착력, 열팽창계수의 차이로 인한 공정상의 문제, 산화물 특유의 취성으로 인한 유연소자로서의 내구성 저하 등의 문제가 제기되고 있다. 전도성 유기고분자의 경우는 낮은 전기전도도와 기계적강도, 유기용매 처리 등의 문제점이 지적되고 있다. 따라서 높은 전기전도도와 투광도 뿐만 아니라 유연성을 지니는 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 최근 이러한 재료로서 그래핀(graphene)과 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)를 중심으로 하는 탄소나노재료가 주목받고 있으며 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법(thermal vapor deposition; TCVD)으로 합성된 그래핀 및 CNT를 이용하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하고 그 특성을 평가하였다. 그래핀과 CNT합성을 위한 기판으로는 각각 300 nm 두께의 니켈과 1 nm 철이 증착된 실리콘 웨이퍼를 이용하였으며, 원료가스로는 메탄(CH4)과 아세틸렌(C2H2)등의 탄화수소가스를 이용하였다. 그래핀의 경우 원료가스의 유량, 합성온도, 냉각속도를 변경하여 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 합성하였으며, CNT의 경우 합성시간을 변수로 길이 제어합성을 도모하였다. 합성된 그래핀은 식각공정을, CNT는 스프레이 증착공정을 통해 고분자 기판(polyethylene terephthalate; PET) 위에 순차적으로 전사 및 증착하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하였다. 제작된 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막은 물리적 과부하를 받았을 때 발생할 수 있는 유연성 투명 전도막의 구조적결함에 기인하는 전도성 저하를 보상하는 특징이 있어, 그래핀과 탄소나노튜브 각각으로 제조된 유연성 투명 전도막보다 물리적인 하중이 반복적으로 인가되었을 때 내구성이 향상되는 효과가 있다. 40% 스트레인을 반복적으로 인가하였을 때 그래핀 투명 전도막은 20 사이클 이후에 면저항이 $1-2{\Omega}/sq.$에서 $15{\Omega}/sq.$ 이상으로 급증한 반면 그래핀-CNT 복합체 투명 전도막은 30사이클까지 $1-2{\Omega}/sq.$ 정도의 면저항을 유지하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.367-375
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• 2013

본 연구는 타원형 핀-튜브 열교환기에 대해 AR, 피치, 와류발생기의 위치, 튜브 표면의 돌기형상에 따른 열전달계수 및 압력강하 특성을 수치해석으로 분석하였다. CFD해석시 경계조건으로는 튜브표면의 온도는 348 K이고, 입구공기속도는 1~5 m/s 범위로 가정하였고, 수치해석시 사용된 모델로는 민감도를 고려하여 RSM 7차 난류모델을 하였다. 해석결과로는 AR 및 세로피치가 작을수록 열전달률이 향상되는 것으로 나타났으며 가로피치에 대한 영향은 근소한 차이를 나타냈으며, 와류발생기의 설치는 튜브 전방에 위치할수록 열전달특성상 양호한 것으로 나타났다. 또한 튜브표면의 돌기형상은 톱니형보다 원형이 압력강하나 열전달특성이 유리한 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권11호
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• pp.1004-1009
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• 2012

탄소나노튜브는 우수한 전기적 특성과 전계를 집중시킬 수 있는 높은 종횡비 그리고 뛰어난 열적 안정성 때문에, 높은 전류밀도와 낮은 구동전압 그리고 긴 수명시간과 같은 우수한 전계 방출 특성을 구현할 수 있는 재료이다. 탄소나노튜브를 이용하여 전계방출원을 제작하기 위해서는 금속전극에 탄소나노튜브를 고정시켜야 한다. 이때 금속과 탄소나노튜브 사이의 접촉문제가 필수적인데, 본 실험에서는 그래핀을 계면으로 사용함으로써 본 문제를 해결하였다. 이러한 시도는 금속과 탄소나노튜브 사이에 우수한 전기적 열적 계면을 형성함으로써 기존 전계방출원보다 뛰어난 전계방출 성능을 얻을 수 있게 하였다. 본 연구를 통해 탄소나노튜브 전계방출원을 전자 추진원으로의 응용이 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.222-229
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• 2009

본 논문에서는 루버형 핀 형상을 가진 핀-튜브 열교환기와 알루미늄 평행류 열교환기의 에어컨 응축기 조건에서의 열전달 성능과 공기측 압력강하 특성을 비교하였다. 모든 실험은 ASHRAE 표준에 근거해 제작된 공기엔탈피형 칼로리미터를 사용하여 수행하였다. 관외 측 공기 속도는 0.7-1.6 m/s까지 0.3 m/s 간격으로 변화시켰으며 건구온도는 $20^{\circ}C$, 상대습도는 60%로 유지하였다. 관내 측 물의 입구온도는 $70^{\circ}C$, 유량은 10 LPM로 고정하였다. 알루미늄 열교환기의 열전달 성능은 루버 핀-튜브 열교환기보다 단위체적당, 단위질량당, 단위열전달면적당 약 17-163%정도 높게 나타나는 연구결과를 보였으며 반면에 공기측 압력강하는 핀-튜브 열교환기에 비해 약 19-81% 정도 낮게 나타났다.

• 청정기술
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• 제21권1호
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• pp.62-67
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• 2015

본 연구에서는 그래핀과 다중벽 탄소나노튜브를 포함하는 하이브리드 소재의 제조 및 슈퍼캐패시터 전극물질로의 활용에 관한 내용이 진행되었다. 이를 위하여 산화그래핀과 아민(-NH₂) 그룹이 치환된 다중벽 탄소나노튜브를 산 촉매 하에서 반응시켜, 새로운 이민(-C=N-) 결합이 도입된 하이브리드 복합체를 합성하였다. 상기 제조된 하이브리드 소재를 슈퍼캐패시터 전극 물질로 사용하고자 수산화칼륨 전해질 기반의 3상 전극 시스템을 활용하여 전기화학적 특성을 살펴보았다. 또한 하이브리드 소재에 존재하는 그래핀과 다중벽 탄소나노튜브의 비율 변화 실험을 통하여, 그래핀/탄소나노튜브의 질량비가 7.5/1일 때 그 특성이 최적화가 됨을 알 수 있었다. 최적화된 전극은 높은 비축천용량(132 F/g)을 나타내었을 뿐만 아니라, 반복된 충방전 실험에서 높은 안정성(95%, retention after 5000 cycles)을 나타내었다.