보론이 도핑된 $3{\times}3cm$ 크기의 p 형 다결정 실리콘 기판의 표면을 경면연마한 후, 다이아몬드 입자의 seeding을 위해 슬러리 중 다이아몬드 분말의 입도를 5 nm로 고정하고 초음파 전처리 공정을 진행한 후, 다이아몬드 박막을 증착하였다. 다이아몬드 증착은 Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition 장비를 이용하였으며, 공정 조건은 초기 진공 $10{\times}10^{-3}Torr$, 공정 가스 비율 $Ar:CH_4=200:2$, 가스 유량 202 sccm, 공정압력 90 Torr, 마이크로웨이브 파워 600 W, 기판 온도 $600^{\circ}C$이었다. 기판에 DC bias 전압을 인가하는 것을 공정 변수로 하여 0, -50, -100, -150, -200 V로 변화시켜가며, 0.5, 1, 2, 4 h 동안 증착을 진행하였다. 주사전자현미경과 XRD, AFM, 접촉각 측정 장비를 이용하여 증착된 다이아몬드 입자와 막의 특성을 분석하였다. 각 bias 조건에서 초기에는 다이아몬드 입자가 형성되어 성장되었다가 시간이 증가될수록 연속적인 다이아몬드 막이 형성되었다. Table 1은 각 bias 조건에서 증착 시간을 4 h까지 변화시키면서 얻은 다이아몬드 입자 또는 박막의 높이(두께)를 나타낸 것이다. 2 h까지의 공정 초기에는 bias 조건의 영향을 파악하기 어려운데, 이는 bias에 의한 과도한 이온포격으로 입자가 박막으로의 성장에 저해를 받는 것으로 사료된다. 증착시간이 4 h가 경과하면서 -150 V 조건에서 가장 두꺼운 막이 성장되었다. 이는 기판 표면을 덮은 다이아몬드 박막 위에서 이차 핵생성이 bias에 의해 촉진되기 때문으로 해석된다. -200 V의 조건에서는 오히려 막의 성장이 더 느렸는데, 이는 Fig. 1에 보이듯이 과도한 이온포격으로 Si/diamond 계면에서 기공이 형성된 것과 연관이 있는 것으로 보인다.
본 논문에서는 HSG형성을 위한 Si$_2$H$_{6}$의 조사와 어닐링을 통한 seeding method를 64Mbit DRAM에 적용하였다. 이 기술을 사용함으로서 인이 도우핑된 Amorphous 실리콘의 전극에 HSG grain 크기를 조절할 수 있었고, 이 새로운 HSG형성조건은 기존의 stack 캐패시터보다 약 2배의 정전용량을 확보할 수 있었다. 이와같은 방법을 이용한 HSG형성에서 인농도, 저장폴리 증착온도 및 HSG의 두께에 대한 공정 최적 조건으로는 각각 3.0-4.OE19atoms/㎤ , 53$0^{\circ}C$ 및 400$\AA$이었다. 이들 최적화된 공정조건으로 64M bit DRAM 캐패시터에 적용시 질화막의 두께 한계는 65$\AA$으로 확인되었다.
석탄 가스화기 내에서 슬래그의 축적에 의한 막힘 현상 등으로 발생 가능한 조업중단을 예방하기 위해 탄의 종류에 따른 슬래그의 유동을 정확히 예측하는 것은 중요하다. 슬래그의 유동은 원료인 석탄의 회 성분 조성 그리고 가스화기 온도의 영향을 크게 받는다. 회가 용융된 형태인 슬래그의 융점 특성을 파악하여 슬래그 거동을 예측하기 위해서는 회를 조성하고 있는 주성분의 비율 뿐 아니라 소량의 성분들도 고려하여야 한다. 또한, 가스화기 조업 조건 중 수증기 분압이 슬래그 점도에 미치는 변화를 파악하여 공정 조건 확립 및 슬래그 계통 제어 로직에 반영 할 수 있다. 따라서, 대표적 열화학 평형계산 프로그램인 Factsage를 이용하여 슬래그 성분의 액상선 온도를 예측해보았다. 슬래그는 회 성분의 조성에 따라 결정 슬래그와 유리 슬래그로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 결정 슬래그로는 Alaska Usibelli 탄을, 유리 슬래그로는 Kideco 탄의 조성을 사용하여, 가스화기 조업 조건 중 수증기의 분압에 따라 석탄 슬래그의 형성 및 점도 변화에 직접적인 영향을 미치는 결정 형성에 대한 상관관계를 예측해 보았다. 또한, 슬래그 유동에 영향을 줄 수 있는 요인으로써, 석탄의 품질을 결정하는 인자인 Base/Acid Ratio, Iron in Ash, Calcium in Ash, Silica-to-Alumina Ratio, Inron-to-Calcium Ratio를 달리 변화시켜가며 슬래그 점도 변화에 직접적인 영향을 미치는 결정 형성을 예측하였다. 이 예측결과는 향후 실험 데이터와 비교하여, 슬래그 처리 부분의 모니터링에 기초 자료로 활용될 뿐 아니라, 슬래그점도 측정 시스템의 운전 파라미터를 도출하는데 이용 가능할 것이다.
순산소 마일드 연소는 공기를 사용하는 연소에 비하여 열효율 및 연소안정성이 높고 배기가스 배출량이 낮아 유망한 연소기술 중 하나로 알려져 있지만 마일드 화염의 형성에는 아직까지 많은 어려움이 있는 실정이다. 본 논문에서는 순산소 마일드 형성을 위하여 연소기 형상 및 운전조건 변화가 순산소 마일드 연소에 미치는 영향을 3차원 수치해석을 적용하여 분석하였다. 수치해석 결과 마일드 연소화염의 특징인 고온영역과 평균온도를 감소시키는 데 있어서 산화제유속 증가가 보다 효과적임을 확인하였다. 또한 외부 예열이 없는 조건에서도 최적화된 산소-연료 공급조건에서 순산소 마일드 연소화염의 형성 가능성을 확인하였고 안정적인 순산소 마일드 연소는 당량비 0.90, 연료유속 10 m/s, 산소유속 200 m/s, 노즐간 거리 33.5 mm 조건에서 보다 안정적으로 형성됨을 확인할 수 있었다.
선박이나 산업 플랜트에서 파이프 또는 탱크류의 맞대기 용접 시 안정적인 이면비드의 형성은 매우 중요하다. 대부분의 현장에서 파이프 맞대기 초층용접부의 안정적인 이면비드를 형성하기 위해 3mm의 루트갭을 띄우고 루트면이 없는 V-그루브에서 필러를 사용하는 수동 TIG용접을 주로 사용하고 있다. 수동 TIG용접은 고품질의 비드와 우수한 아크안정성, 그리고 용접인자의 제어가 쉽다는 장점이 있다. 그러나 수동 TIG용접은 용접속도가 10cpm정도로 느리기 때문에 GMAW에 비해 생산성이 낮고 작업자의 숙련도에 따라 품질이 변하게 된다. 본 연구에서는 높은 생산성과 기준갭 1.5mm에서 단차의 허용공차를 크게 하기 위해 루트면 3mm를 가지는 U-그루브의 설계를 하였으며, 두꺼운 루트면을 가지는 그루브에서 안정적인 이면비드를 형성시키기 위해 GMAW에서 아크 충격량에 대한 검토를 실시하였다. GMAW의 아크력이 용입에 어떠한 영향을 미치는지 검토하기 위해 수냉되는 동판에 갭을 1.5mm 띄우고 동일한 용착량과 입열량에서 아크력만을 변화시켜 실험하였다. 또한, U-그루브의 루트부를 모델링하여 두께3t의 평판시편을 각각의 갭과 단차 조건에서 실험하였다. 이 때, 기준갭 1.5mm에서 갭에 의해 생기는 단면적을 기준 갭단면적, 갭이 증가함에 따라 증가되는 단면적을 추가 갭단면적, 갭이 감소함에 따라 감소하는 단면적을 감소 갭단면적으로 정의하였다. 용접 중 발생하는 추가, 감소 갭단면적에 대하여 용착량을 50%의 수준으로 증가, 감소 시켰다. 갭에 따라 아크력을 변경하여 실험을 실시하였고 이면비드의 형상을 확인 하였다. 마지막으로 평판 시편의 조건에서 안정적으로 이면비드가 형성된 조건을 pipe U-그루브에 적용하였다. 그 결과 동판에서 용착량과 입열량이 같음에도 불구하고 아크력이 증가함에 따라 용입이 깊어짐을 확인하였다. 또한. 3t 평판시편에서 아크력의 제어를 통해 큰 단차와 갭이 있을 때, 안정적인 이면비드를 얻을 수 있는 조건을 확립하였다. 마지막으로 pipe U-그루브에서 앞선 실험의 용접조건으로 갭과 단차의 변화에 대해 실험을 하였으나, 시험편의 두께차이에 의한 전도 열손실로 인해 이면비드의 형성이 어려웠고, 아크 충격량의 증가를 통해 이러한 문제를 해결하였다.
다이아몬드 형성에 미치는 MPECVD 증착조건에 관하여 연구하였다. 증착 실험 기판은 Si p-type (100)wafer를 사용하였으며 다이아몬드 박막은 다음과 같은 조건하에서 증착되었다. 메탄 농도:0.75%(3scm)-3%(12scm),산소 농도:0%-0.5%(2scm), 반응 압력:20torr-80torr, 반응 온도:$600^{\circ}C$-90$0^{\circ}C$. 낮은 증착온도($600^{\circ}C$)에서는 (100)의 우선성장면을 보였고 온도가 증가함에 따라 (100)과 (111)이 혼재된 cubo-octahedron이 형성되었고 90$0^{\circ}C$에서는 (111)의 우선성장면을 가징 octahedron이 형성되었다. 산소가 첨가됨에 따라 높은 메탄농도에서도 양질의 다이아몬드가 형성되었다. 낮은 압력하(200torr)에서는 비정질탄소가, 높은 압력하(80torr)에서는 양질의 다이아몬드가 형성되었다.
금속 표면처리의 대표적인 기술인 양극산화를 통하여 일차원 나노구조 금속 산화물을 형성할 수 있다. 여러 가지 금속 산화물 중에 기능성이 뛰어난 $TiO_2$에 대한 관심의 증대로 $TiO_2$ 나노 튜브를 이용한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 총설논문에서는 지금까지 연구되어 밝혀진 $TiO_2$ 나노 튜브가 형성원리에 대한 해설논문으로 전기화학적 측면에서의 양극 산화 공정에 대한 이해를 통하여 나노 튜브 형성을 위한 전기적 조건, 화학적 조건, 물리적 조건에 대하여 다루었다. 특히 $TiO_2$ 나노 튜브 성장의 핵심 요소인 산화물의 형성과 에칭의 평형관계, 다공성 구조의 형성 원인을 다루었다. 나아가 전해질 조건에 따른 $TiO_2$ 나노 튜브의 형태학적 고찰을 함으로써 향후 양극 산화를 통한 $TiO_2$ 나노 튜브 응용에 관한 연구를 하는 연구자에게 이해하기 쉽게 설명하고자 하였다.
김치 발효에 주관여 미생물로 작용하는 Lactoba-cillus plantarum, Leuconostoc mesenteroides 균주에 세포 융합법을 적용시켜 우수한 형질의 재조합체를 얻기 위한 균주 개량의 방법으로 이용하고자 하여 그 기초가 되는 원형질 형성의 최적 조건을 조사하였다. Protoplast를 생성하기 위하여 세포벽 용균 효소로 lysozyme $40{\mu}$g/ml와 protoplast 형성률이 가장 좋은 생육시기인 15hr으로 결정하였다. $30^{\circ}C$, pH 7.5에서 현저한 흡광도 감소 경향과 protoplast 형성률도 우수하였다. 15% sucrose, 20mM $MgCl_2$, 6mM $CaCl_2$에서는 흡광도 감소 경향을 보이지 않았으나 protoplast 형성률은 다른 농도에서보다 증가하는 경향을 나타냈다. Plasma expander로 알려진 gela tin을 첨가하였을 경우에는 660nm에서 유의적인 흡광도 감소 경향을 보이지 않았으며 단지 proto-plast를 형성시키는데 있어서 중요한 보조적 역할을 수행하는 것으로 여겨진다. 균주 발육을 하기 위한 최소 저지 농도를 조사한 결과 marker로 이용할 수 있는 항생제는 erythromycin($15{\mu}$g/ml), ampicillin($50{\mu}$/ml), tetracyclin($30{\mu}$g/ml), chloramphe-nicol($30{\mu}$g/ml)이었다. Leu. mesenteroides는 모든 조건에서 L.plantarum보다 용균 작용과 protoplast 형성 효율이 낮아 L. plantarum에 준하여 protoplast 생성조건을 결정하였다.
지구 온난화의 주요한 원인인 $CO_2$ 가스 저감을 위한 많은 연구가 현재 수행중이며, 하이드레이트 형성원리를 이용한 $CO_2$ 분리 및 회수에 대한 연구가 보고되고 있다. 하이드레이트 형성에 있어 결정성장 거동에 관한 연구는 $CO_2$ 하이드레이트 형성 메커니즘을 규명하는데 기초자료를 제공할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 274.1K의 정온 조건에 서 반회분식 교반 반응기를 이용하여 1.7MPa에서 3.0MPa으로 압력 조건을 바꾸면서 $CO_2$ 하이드레이트를 형성시켰다. 실험에 공급된 기체의 조성은 $CO_2$ (99.999%)이다. 실험 관측은 광학현미경(Nikon, SMZ 1000)에 장착된 CCD카메라(Nikon DS-5M/Fi1/2M-U2)에 의하여 이루어 졌다. 하이드레이트 형성 및 해리 과정을 CCD카메라로 촬영하고 시간에 따른 온도와 압력의 변화를 기록하여 핵생성 시간, 성장 속도, 성장 거동을 관찰하였다. 실험에 적용되는 압력에 따라서 하이드레이트 성장형태와 성장속도에서 매우 큰 차이를 보이는 것을 확인하였다.
옥수수 깜부기병균 Ustilago maydis 동포자를 풍건한 후 모래나 silica gel을 보존매체로 해서 4$^{\circ}C$나 그 이하 온도에서 24개월 두었을 때 동포자 생존율은 40~45%였다. 동포자는 28$^{\circ}C$ PDA상에서 쉽게 발아하여 많은 소생자를 형성하였다. U. maydis 동포자로부터 소생자 형성의 최적배지는 corn meal broth였고, carrot broth와 potato-dextrose broth의 순으로 좋았다. 소생자 형성에 가장 적합한 조건은 온도 28~3$0^{\circ}C$, pH5~7이었다. 소생자 형성은 암조건에서 보다 좋았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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