• Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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• 2001.04a
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• pp.9-10
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• 2001

용융공정 $YBa_2Cu_3O_{7-x}$(123) 초전도체는 고자장 하에서도 통전특성이 우수하다 그러나 123 초전도체에는 미세균열이나 기공과 같이 초전도체의 통전특성에 유해 한 요인들도 다수 포함된다. 미세균열은 고온 정방정 상이 저온 사방정상으로 상변 태 시 발생하는 웅력에 의해 생성된다. 반면, 기공은 123 성형체를 녹이는 과정에서 123 상에 포함된 산소원자들이 격자로부터 이탈되고, 이 산소원자들이 모여 액상에서 기공을 형성한다. 제조공정에 따라 기공의 크기와 밀도가 다르지만 대략 수십 이크론 정도로 대단히 크다 생성된 기공 중 일부는 열처리 중에 소멸되나, 어떤 것들은 그대로 남아 초전도체의 치밀화를 방해한다. 본 연구에서는 123의 용융 및 $YBa_2Cu_3O_{7-x}$(211)과 액상으로의 분해 과정 및 포정반응과 관련된 미세조직을 조사하여 기공생성과 소멸과정을 조사하였고, 123의 최종 미세조직에 대한 기공의 영향에 대 하여 연구하였다. 열처리 스케쥴은 123-211-액상의 그림 l의 2원 상태도를 기초로 하여 결정하였다. 먼저 부분 용융상태에서의 기공의 분포를 알고자 시편을 105$0^{\circ}C$에서 0.5-1 시 간 유지한 후, 액체 질소통에 넣어 냉각하였다 (그림 2의 열처리 경로 CD)$\circled1$부분 용 융상태에서 급랭할 경우 211과 액상 상태가 그대로 유지되므로 액상에서의 기공분 포를 관찰할 수 있다. 또 다른 시편들은 그림 2의 @$\circled2$경로로 열처리하였다. 이 시편에서는 고온에서 생성된 211과 액상이 반웅하여 123 결정이 생성, 성장하므로 123 결정립 내의 기공분포를 알 수 있다. 그림 3은 시편에서의 기공과 액상포켓의 분포를 모식도와 각 부위의 미세조직 사진이다. 시편에는 산소가스 발생으로 인해 생성된 수형의 기공이 관찰된다. 기공은 시편의 중앙에 집중되며, 시편 바깥부분은 기공에 액상이 채워진 액상포켓이 관찰된다. 기공의 생성과 소멸과정은 다음과 같다. 출발물질인 123 분말이 211과 액상으로 분해될 때 산소가스가 배출되며, 이로 인해 액상에서 구형의 기공이 생성된다. 이들 중 일부는 액상으로 채워져 소멸되나, 나머지는 그대로 남는다. 특히, 시편 중앙에 서는 수십-수백 마이크론 크기의 커다란 기공이 다수 관찰된는데, 이는 기공의 합체로 만들어진 것이다. 포정반응 열처리 시 기공 소멸로 만들어진 액상포켓들은 주변 211 입자와 반응하여 123 영역으로 변한다. 이곳은 다른 지역과 비교하여 211 밀도 가 낮기 때문에, 미반응 액상이 남거나 211 밀도가 낮은 123 영역이 된다. 액상으로 채워지지 못한 구형의 기공들 중 다수가 123 결정 내로 포획되며, 그 형상은 액상/ 기공/고상 계면에너지에 의해 결정된다.

• Elastomers and Composites
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• v.46 no.4
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• pp.343-351
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• 2011

We prepared polyurethane foam/cloisite30B/phosphates composites and characterized their rise time, density, cell morphology, and thermal properties. The composites were synthesized with polyadipatediol-cloisite30B composite (f=2.0), polyether-polyol (f=4.6), polymeric 4,4-diphenyl methane diisocyanate (f=2.5), and D-580 (phenyl polyoxyalkenyl phosphate). As a blowing agent, cyclopentane and distilled water were used at various concentrations of D-580 from 0 to 2.81 wt%. The rise times of PUF/Closite30B/Phosphate composites blown with distilled water were faster than those blown with cyclopentane by 30%. The composites blown with cyclopentane had spherical-shape cells and the cell diameter was decreased with increasing D-580 wt%. While $T_g$ of the composites blown with cyclopentane linearly decreased with increasing the D-580 content, the $T_g$ of the composites blown with distilled water increased with the D-580 content. All PUF/Closite30B/Phosphate composites began to decompose from $250^{\circ}C$. The composites blown with cyclopentane showed the second thermal decomposition at temperatures higher than $500^{\circ}C$. The thermal stability of all composites increased with the D-580 content. The effect of D-580 on the thermal stability of the composites was measured higher at the composites blown with distilled water.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.47 no.1
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• pp.84-88
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• 2009

Al doped $LiMn_2O_4$ cathode powders with fine size were synthesized by an ultrasonic spray pyrolysis method from the spray solution with citric acid and ethylene glycol. The as-prepared powders with spherical shape, porous structure and micron size turned into $LiMn_{11/6}Al_{1/6}O_4$ powders with micron size and regular morphology after post-treatment above $800^{\circ}C$. The $LiMn_{11/6}Al_{1/6}O_4$ powders had low initial discharge capacity of 94 mAh/g at a post-treatment temperature of $700^{\circ}C$. As the post-temperature increased from $750^{\circ}C$ to $1,000^{\circ}C$, the initial discharge capacities of the $LiMn_{11/6}Al_{1/6}O_4$ powders changed from 103 to 117 mAh/g. The $LiMn_{11/6}Al_{1/6}O_4$ powders had the maximum discharge capacity at a post-treatment temperature of $750^{\circ}C$. However, the $LiMn_{11/6}Al_{1/6}O_4$ powders post-treated at a temperature of $900^{\circ}C$ had the good cycle properties. The discharge capacities of the $LiMn_{11/6}Al_{1/6}O_4$ powders dropped from 107 to 100 mAh/g (93% capacity retention) by the 70th cycle at a current density of 0.1 C.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.113-113
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• 2017

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며, 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도, 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상 시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.264-265
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• 2010

최근, nanorod나 nanowire와 같은 1차원의 나노구조가 나노디바이스로 각광을 받고 있다. [1] 특히 InN는 3족 질화물 반도체 중 가장 작은 밴드갭 에너지와 뛰어난 수송 특성을 가지고 있어 나노디바이스로의 응용에 적합한 물질이다. [2] 그러나 InN는 큰 평형증기압을 가지므로 쉽게 인듐과 질소로 분해되는 특성이 있어 나노구조로의 성장이 쉽지 않음이 알려져 있다. [3] 최근 연구결과에 따르면, InN 나노구조는 금속 catalyst를 사용한 방법이나, 기판 위 패턴을 이용하여 성장하는 방법, 염소를 사용한 방법이 널리 쓰이고 있다. [4,5,6] 그러나 이 방법들은 의도치 않은 불순물의 원인이 되거나 다른 추가적인 과정을 필요로 한다는 문제점도 일부 가지고 있다. 본 연구에서는 catalyst-free 유기 금속 화학 증착법 (MOCVD)를 이용하여 $Al_2O_3$ (0001)면 위에 InN nanostructure를 성장하였다. InN nanostructure 성장 시 트리메틸인듐(TMIn)과 암모니아($NH_3$) 를 전구체로 사용하였으며, 캐리어 가스로는 질소를 사용하였다. 또한 모든 샘플의 성장시간은 60분으로 고정하였으나, 성장 시 온도의 의존성을 보기 위해 $680-710^{\circ}C$ 의 온도범위에서 성장을 진행하였다. 그 결과 InN는 본 실험에서 적용된 성장온도범위 내에서 온도가 증가함에 따라 초기에는 columnar구조로 성장된 박막의 형태에서 wall이 배열된 형태로 변화하며 결국 $710^{\circ}C$ 의 온도에서 nanorod로 성장하게 된다. 성장된 InN의 나노구조는 X-선 회절 측정법, 주사 전자 현미경 그리고 투과 전자 현미경을 이용하여 각각의 구조적 특성을 분석하였다. X-선 회절 측정법과 주사 전자 현미경을 통한 분석결과에서는 이들 nanorods가 대부분 c 방향으로 수직하게 정렬되어 있음을 확인 할 수 있었다. 또한, $690^{\circ}C$ 에서 60분간 성장된 InN의 wall 구조의 두께는 200 nm, 길이는 $2-2.5\;{\mu}m$로 관찰되었으며, $710^{\circ}C$에서 60분간 성장된 InN nanorod의 지름은 150 nm, 길이는 $3\;{\mu}m$ 정도로 관찰되었다. 이를 통하여 볼 때 성장 온도가 InN의 나노구조 형성 시 표면의 모폴로지변화에 중요한 변수로 작용함을 알 수 있다. 본 발표에서는 이러한 표면 형상 및 구조 변화가 성장온도에 따른 관계성을 가짐을 InN의 분해와 성장의 경쟁적인 관계에 의해 논의할 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.157-157
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• 2016

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며. 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도. 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정 시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.5
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• pp.880-885
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• 2008

Spray pyrolysis was applied to prepare spherical silica particles with mesopores of a regular structure. The physical properties such as surface area, pore size, pore structure, particle size, and morphology were studied by BET, SEM, SAXS, and DLS analysis. At a fixed gas flow rate, the BET surface area changed from 200 to $1,290m^2/g$ as changing the CTAB/TEOS molar ratio from 0.05 to 0.3. At a fixed CTAB/TEOS ratio, the surface area of silica particles was varied from 1,062 to $1,305m^2/g$ with changing the gas flow rate from 10 to 40 l/min. The average pore size measured by BJH desorption was about $21{\sim}23{\AA}$ and not significantly influenced by the CTAB/TEOS ratio and the gas flow rate. Finally, the highest surface area which was $1,305m^2/g$ were obtained when the CTAB/TEOS ratio and the gas flow rate were 0.2 and 20 l/min, respectively. According to SAXS analysis, the prepared silica particles showed a strong peak at $2{\theta}=2.6^{\circ}$ and two minor peaks around $2{\theta}=4.4^{\circ}$ and $5.1^{\circ}$, which are due to regular mesopores of hexagonal structure. The morphology of silica particles prepared were spherical shape and the average particle size was $1.0{\mu}m$.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.32 no.6
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• pp.266-275
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• 2021

In this paper, a method for evaluating optical-system performance and an athermal structure through thermal analysis of the Korsch telescope was studied. In the case of an optical system having a complex asymmetrical structure, there is a limit to implementing the satellite structure by applying the coefficient of thermal expansion (CTE) in the optical-design software, so it is difficult to evaluate the performance of the optical system against temperature changes. To solve this problem, using mechanical design software all length changes were implemented in all structures that affect the optical system according to temperature, and the value of the change in distance between optical components due to temperature change was organized. Also, the values of changes in shape and thickness of the optical components against temperature changes are organized in the optical-design software. All changes derived from both software packages were applied in the optical software to evaluate the performance of the optical system. As a result, it was found that the MTF for a spatial resolution of 71.4 cycles/mm was maintained at more than 25% in the range from 9 ℃ to 33 ℃. In addition, the performance of the optical system applying the improved structure was evaluated, by finding the structure that had the most influence on the optical system's performance change, and deriving an athermal structure to reduce the effect. As a result, it was found that the MTF for a resolution of 71.4 cycles/mm was maintained at over 67% in the range from 9 ℃ to 33 ℃.

• Composites Research
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• v.36 no.2
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• pp.126-131
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• 2023

Growing environmental concerns regarding pollution caused by conventional plastics have increased interest in biodegradable polymers as alternative materials. The purpose of this study is to develop a 100% biodegradable nanocomposite material by introducing organic nucleating agents into the biodegradable and thermoplastic resin, poly(lactic acid), to improve its properties. Accordingly, cellulose nanofibers, an eco-friendly material, were adopted as a substitute for inorganic nucleating agents. To achieve a uniform dispersion of cellulose nanofibers (CNFs) within PLA, the aqueous solution of nanofibers was lyophilized to maintain their fibrous shape. Then, they were subjected to primary mixing using a twin-screw extruder. Test specimens with double mixing were then produced by injection molding. Differential scanning calorimetry was employed to confirm the reinforced physical properties, and it was found that the addition of 1 wt% CNFs acted as a reinforcing material and nucleating agent, reducing the cold crystallization temperature by approximately 14℃ and increasing the degree of crystallization. This study provides an environmentally friendly alternative for developing plastic materials with enhanced properties, which can contribute to a sustainable future without consuming inorganic nucleating agents. It serves as a basis for developing 100% biodegradable green nanocomposites.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.33 no.5
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• pp.196-201
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• 2023

In order to improve the efficiency of the water splitting system for hydrogen energy production, the high overvoltage in the electrochemical reaction caused by the catalyst in the hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) must be reduced. Among them, transition metal-based compounds (hydroxide, sulfide, etc.) are attracting attention as catalyst materials to replace currently used precious metals such as platinum. In this study, Ni foam, an inexpensive metal porous material, was used as a support and β-Ni(OH)₂ microcrystals were synthesized through a hydrothermal synthesis process. In addition, changes in the crystal morphology, crystal structure, and water splitting characteristics of β-Ni(OH)₂ microcrystals synthesized by doping Fe to improve electrochemical properties were observed, and applicability as a catalyst in a commercial water electrolysis system was examined.