• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.6
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• pp.705-713
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• 2017

A novel material, $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ composite, was successfully synthesized using a facile hydrothermal method. During the hydrothermal reaction, the loading of $Bi_2WO_6$ and $TiO_2$ nanoparticles onto graphene sheets was achieved. The obtained $Bi_2WO_{6-GO-TiO2}$ composite photo-catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray (EDX) analysis, transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-vis-DRS), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The $Bi_2WO_6$ nanoparticle showed an irregular dark-square block nanoplate shape, while $TiO_2$ nanoparticles covered the surface of the graphene sheets with a quantum dot size. The degradation of rhodamine B (RhB), methylene blue trihydrate (MB), and reactive black B (RBB) dyes in an aqueous solution with different initial amount of catalysts was observed by UV spectrophotometry after measuring the decrease in the concentration. As a result, the $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ composite showed good decolorization activity with MB solution under visible light. The $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ composite is expected to become a new potential material for decolorization activity. Photocatalytic reactions with different photocatalysts were explained by the Langmuir-Hinshelwood model and a band theory.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.4
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• pp.383-389
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• 2020

Mesoporous silica solid catalysts modified with sulfonic acid were prepared for cationic ring-opening polymerization of octamethylcyclotetrasiloxane (D₄). Two sets of MCM-41 (1.7 and 2.8 nm) and SBA-15 (8.1 and 15.9 nm) with different pore sizes were used as catalyst supports. The surface of silica materials was modified with (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane by silylation reaction and oxidized to sulfonic acid. The structures of the prepared catalysts were examined by X-ray diffraction and nitrogen adsorption-desorption. The pore size, specific surface area, and pore volume of the modified solid catalysts decreased slightly. In addition, the modification of the sulfonic acid on the silica surface was confirmed by using infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy. To observe the effect of the particle size on the catalytic activity, it was observed with a scanning electron microscope. The catalysts were used to synthesize PDMS through a ring-opening polymerization of D₄, and the conversion and polymerization rate of the polymerization reaction depended on the pore size, specific surface area, particle size, and particle agglomeration of the catalysts. In order for the polymerization rate, the catalyst prepared with SBA-15 of 8.1 nm pore size had the fastest reaction rate and showed the best catalytic activity.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.31 no.2
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• pp.231-237
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• 2014

The supercritical fluids (SCFs) have been widely used for material synthesis and processing due to their remarkable properties including low viscosity, high diffusivity and low surface tension. Carbon dioxide is one of the suitable solvents in SCFs processes in terms of its advantages such as easy processibility (with low critical temperature and pressure), inexpensive, nonflammable, nontoxic, and readily available. However, it has generally low solubility for high molecular weight polymers with the exception of fluoropolymers and siloxane polymers. Therefore, hydrocarbon solvents and hydrochlorofluorocarbons have been used for various SCFs process by its high solubility for high molecular weight polymers. In this report, a PMMA/clay nanocomposites were fabricated by using supercritical fluid process. The $Na^+$-MMT(montmorillonites)was modified by a fluorinated surfactant which is able to enhance compatibility with the chlorodifluoromethane(HCFC-22) and thus, improve dispersability of the clay in the polymer matrix. The PMMA/fluorinated surfactant modified clay nanocomposite shows enhanced mechanical and thermal properties which characterized by X-raydiffraction(XRD), Thermo gravimetric analysis(TGA), Dynamic mechanical analysis (DMA) and Transmission electron microscopy (TEM).

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.1
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• pp.40-45
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• 2008

We present the effect of Ga-doping on the electrical, structural and optical properties of ZnO layers with a thickness of ${\sim}500nm$ deposited on glass substrates. Polycrystalline ZnO and Ga-doped ZnO (GZO) layers were deposited by radio frequency (rf) magnetron sputtering at room temperature. Based on the X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) data, the crystalline quality of Ga-doped ZnO film was improved and GZO film has a preferred orientation along with the (002) crystal direction. The transmittance of the GZO film was enhanced by 10% in the visible region from that of the ZnO film. From photoluminescence (PL) data, the ratio of intensity of near band edge (NBE) emission to deep level (DL) emission was as high as 2.65:1 and 1.27:1 in the GZO and ZnO films, respectively. The res istivities of GZO and ZnO films were measured to be 1.27 and 1.61 $\Omega{\cdot}cm$, respectively. The carrier concentrations of ZnO and GZO film were approximately 1018 and 1020 $cm^2$/Vs, respectively. Based on our experimental results, the Ga-doping improves the electrical, structural and optical properties of ZnO film with potential application.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.83-83
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• 2017

생체재료의 표면은 이식과 동시에 생체계면의 역할을 하게 되어, 일련의 생물학적 반응이 시작되고 진행되는 중요한 장소가 된다. 초기에 생체계면에서 일어나는 단백질 흡착이나 염증반응을 비롯한 생물학적 반응들은 궁극적으로 임플란트의 성패를 좌우할 만큼 중요하다. 골융합을 개선하기 위한 다른 방법으로 생체불활성의 타이타늄 (Ti)과 골조직의 능동적인 반응을 이루기 위해 생체활성 표면을 부여함으로서 계면에서의 골형성 반응을 증진시키는 방법이 이용된다. 생체불활성의 Ti과 Ti합금은 골조직과 직접적인 결합을 이루지 못하므로, 골조직과의 반응을 향상하기 위해 여러 종류의 생체활성 재료를 코팅하는 방법이 연구되어 왔고, 이 중 생체의 변화와 가장 유사한 하이드록시아파타이트 코팅이 가장 대중적인 방법으로 사용되었으며 이는 초기 골형성을 촉진하는 것으로 알려졌다. 치과용 임플란트의 표면형상과 화학조성이 골 융합에 영향을 미치는 가장 중요한 인자이므로 최근의 연구동향은 이들 두 가지 표면특성을 결합함으로서 결과적으로 최적의 골세포반응을 유도하고, 골융합 후 골조직과의 micromechanical interlocking에 의해 임플란트의 안정성에 중요한 역할을 하는 마이크론 단위의 표면조도와 표면 구조를 유지하면서, 부가적으로 골 조직 반응을 능동적으로 개선할 수 있는 생체활성 성분을 부여하여 골 융합에 상승효과를 이루기 위한 표면처리법에 관해 많은 연구가 요구되어지고 있다. 따라서 골을 구하는 원소인 망간과 실리콘으로 치환된 하이드록시아파타이트를 플라즈마 전해 산화법으로 코팅하여 세포와 잘 결합할 수 있는 표면을 제공함으로써 골 융합과 치유기간을 단축시킬 수 있을 것으로 사료된다. 실험방법은 시편은 치과 임플란트 제작 합금인 Ti-6Al-4V ELI disk (grade 5, Timet Co., USA; diameter, 10 mm, thickness, 3 mm)이며, calcium acetate monohydrate, calcium glycerophosphate, manganese(II) acetate tetrahydrate, sodium metasilicate을 설계조건에 따라 혼합 제조된 전해질 용액을 이용하여 플라즈마 전해 산화법으로 표면 코팅을 실시하였다. 각 시편의 플라즈마 전해시 전압은 280V로 인가하였고, 전류밀도는 70mA로 정전류를 공급하여 해당 인가전압 도달 후 3분 동안 정전압 방식을 유지하였다. 코팅된 피막 표면을 주사전자현미경과 X-선 회절분석을 통하여 미세구조 및 결정상을 관찰하였다. 또한 코팅된 표면의 생체활성 평가는 정량적으로 평가하기 위해 동전위시험과 AC 임피던스를 통하여 시행하였다. 분극거동을 확인하기 위해 potentiostat (Model PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하여 구강 내 환경과 유사한 $36.5{\pm}1^{\circ}C$의 0.9 wt.% NaCl에서 실시하였다. 전기화학적 부식 거동은 potentiodynamic 방법으로 조사하였고 인가전위는 -1500 mV에서 2000 mV까지 분당 1.67 mV/min 의 주사속도로 인가하여 시험을 수행하였다. 임피던스 측정은 potentiostat (Model PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하였으며, 측정에 사용한 주파수 영역은 10mHz ~ 100kHz 까지의 범위로 하여 조사하였고 ZSimWin(Princeton applied Research, USA) 소프트웨어를 사용하여 용액의 저항, 분극 저항 값을 산출하였다. 망간의 함량이 증가할수록 불규칙한 기공을 보였으며, 실리콘은 $TiO_2$ 산화막 형성을 저해하는 경향을 확인할 수 있었다. 단독으로 표면을 처리한 경우보다 두 가지 원소를 이용해 복합 표면처리를 시행한 경우가 내식성이 좋아 임플란트과의 골 유착에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.148-148
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• 2000

지금까지 반도체 표면에 대한 연구는 주로 (1000, (111) 표면 등 낮은 밀러 지표를 가진 표면에 대해 이루어져 왔다. 이에 반해 밀러 지표가 높은 Si 면은 불안정하고, 가열하면 다른 표면, 즉 지표가 낮은 면으로 재배열하는 경향이 있는 것으로 알려져 있는데 아직 이들 높은 밀러 지표를 가진 표면에 대한 연구는 미미한 상태이다. 그러나, Si(113)면은 밀러 지표가 높으면서도 안정하기 때문에 Si(113)의 구조를 정확하게 알 수 있다면 밀러 지표가 낮은 Si 표면이 안정한 이유를 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 TOF-CAICISS 장치(Time of Flight - CoAxial Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy) 장비와 RHEED(Reflection High Energy Electron Diffrction)를 이용하여 Si(113) 표면의 구조와 Si(113) 표면의 온도에 따른 구조 변화를 관찰하였다. TOF-CAICISS 실험결과를 보면 (3$\times$2)에서 (3$\times$1)으로 상변환하면서 Si(113) 표면에 오각형을 이루는 dimer 원자들과 adatom 원자들간의 높이차가 작아짐을 알 수 있다. RHEED 실험결과와 전산 모사 결과로부터 상온에서 Si(113)(3$\times$2) 구조를 가지다가 45$0^{\circ}C$~50$0^{\circ}C$에서 Si(113) (3$\times$1) 구조로 상변환한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 아직 상전이 메카니즘은 명확하게 밝혀지지 않았다. 실험결과를 전산 모사와 비교함으로써 Si(113) 표면에 [33]방향으로 이온빔을 입사시켰을 경우 dabrowski 모델과 Ranke AI 모델이 적합하지 않다는 것을 알 수 있다./TEX>, shower head의 온도는 $65^{\circ}C$로 설정하였다. 증착된 Cu 박막은 SEM, XRD, AFM를 통해 제작된 박막의 특성을 비교.분석하였다. 초기 plasma 처리를 한 경우에는 그림 1에서와 같이 현저히 증가한 초기 구리 입자들이 관측되었으며, 이는 도상 표면에 활성화된 catalytic site의 증가에 기인한다고 보여진다. 이러한 특성은 Cu films의 성장률을 향상시키고, 또한 voids를 줄여 전기적 성질 및 surface morphology를 향상시키는 것으로 나타났다. 결과 필름의 잔류 응력과 biaxial elastic modulus는 필름의 두께가 감소함에 따라 감소하는 경향을 나타냈으며, 같은 두께의 필름인 경우, 식각 깊이에 따른 biaxial elastic modulus 의 변화를 통해 최적의 식각 깊이를 알 수 있었다.도의 값을 나타내었으며 X-선 회절 data로부터 분석한 박막의 변형은 증온도에 따라 7.2%에서 0.04%로 감소하였고 이 이경향은 유전손실은 감소경향과 일치하였다.는 현저하게 향상되었다. 그 원인은 SB power의 인가에 의해 활성화된 precursor 분자들이 큰 에너지를 가지고 기판에 유입되어 치밀한 박막이 형성되었기 때문으로 사료된다.을수 있었다.보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상 분사기술의 최적화에 의한 기능성 나노 입자 제조 기술을 확립하고 2차 오염 발생원인 유기계 항균제를 무기계 항균제로 대체할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.50.2-50.2
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• 2011

염료감응형 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 저렴한 가격과 다양한 날씨 조건에서도 태양광과의 반응성이 안정하다는 여러 가지 장점을 갖고 있다. 하지만 광전 변환 효율이 기존의 실리콘 태양전지에 비해 현저히 떨어진다는 문제점과 장기적으로 안정하지 못하다는 단점을 가지고 있다. 이러한, 염료감응형 태양전지에서 크게 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있는 재료는 염료, $TiO_2$와 같은 반도체 산화물전극 재료, 전해질이다. 이 중 $TiO_2$의 특성 및 크기는 염료감응형 태양전지의 효율에 영향을 미친다. 염료감응형 태양전지의 광전 변환 효율을 증가시키기 위해서 $TiO_2$는 넓은 비표면적, 높은 전자의 이동성 및 태양광과의 우수한 반응성을 가져야 한다. Microwave hydrothermal 방법에 의해 제조된 hollow $TiO_2$를 염료감응형 태양전지에 적용시킬 경우 기존의 $TiO_2$의 광흡수 반응이 200~400 nm 사이에서 발생하는 반면, hollow $TiO_2$의 광흡수 반응은 기존의 UV 영역인 200~400 nm 뿐만 아니라 가시광 영역인 400~460 nm 에서도 광흡수 반응이 가능하기 때문에 염료감응형 태양전지에서 광전 변환효율을 증가 시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한, microwave hydrothermal법에 의해 제조된 hollow $TiO_2$는 150-200 nm의 크기를 갖으며 20-30 nm 크기의 $TiO_2$ particle들로 이루어져 있다. hollow $TiO_2$ (150-200 nm)를 기존의 $TiO_2$ (10-20 nm) 층 위에 올려 염료감응형 태양전지의 electrode에 적용할 경우 기존의 $TiO_2$ 단층을 이용한 것보다 우수한 light-scattering 효과를 갖게 되어 광전 변환 효율 증가에 긍정적인 영향을 미칠 것이다. 본 연구에서는 hollow $TiO_2$의 광학적 특성 및 결정성이 염료감응형 태양전지에 미치는 영향을 조사하였다. hollow $TiO_2$의 광학적 특성 및 결정성의 변화를 위하여 microwave hydrothermal 법의 합성 온도 및 합성시간에 변화를 주었다. hollow $TiO_2$의 광학적 특성은 UV-visible spectrometer를 이용하여 조사하였으며, hollow $TiO_2$의 형상과 결정학적 특성은 TEM과 SEM 그리고 X선 회절 분석을 이용하여 관찰되었고, hollow $TiO_2$의 비표면적 측정은 BET 측정법을 이용하였다. 또한 염료감응형 태양전지 cell을 제작하여 $100mW/cm^2$(AM 1.5G) 기준에서 광전 변환 효율을 측정하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.4
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• pp.262-266
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• 2007

Polycrystalline $Mn_xFe_{3-x}O_4$ thin films were synthesized on Si(100) substrates using sol-gel method and the effects of Mn substitution on the structural, magnetic, and magnetotransport properties were analyzed. X-ray diffraction revealed that cubic structure is maintained up to x = 1.78 with increasing lattice constant for increasing x. Such increase of the lattice constant is attributable to the substitution of $Mn^{2+}$ (with larger ionic radius) ions into tetrahedral $Fe^{3+}$(with smaller ionic radius) sites. VSM measurements revealed that $M_s$ does not vary significantly with x, qualitatively explainable by comparing spin magnetic moments of Mn and Fe ions. On the other hand, $H_c$ was found to decrease with increasing x, attributable to the decrease of magnetic anisotropy due to the decrease of $Fe^{2+}$ density through $Mn^{2+}$ substitution. Magnetoresistance (MR) of the $Mn_xFe_{3-x}O_4$ films was found to decrease with increasing x. Analysis of the MR data in comparison with the VSM results gives an indication of the tunneling of spin-polarized carriers through the grain boundaries of the polycrystalline samples at low external field and spin-flip of the carriers at high external field.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.28 no.6
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• pp.408-415
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• 2016

Small fishing ports and coastal structures installed in a relatively low sea water depth disturb the wave induced current and cause the collapse of equilibrium state of sediment transport. These structures creates diffracted waves and matter the concentration of waves to cause the beach erosion. In order to mitigate these eroding problems on the beach, many counter measurements were proposed such as detached breakwater, groin or headland; however, these methods interrupt the aesthetic view of sandy beach due to the exposed structures above the sea level and have difficulty of applying to those beaches with the good scenery. Furthermore, some of these methods create secondary environmental problems after the installations. To eliminate these problems, one of the countermeasures, artificial reefs have been selected and used worldwide to minimize the disturbance of the scenery and secondary effects on the environment. Meanwhile, it is important to set the design elements for installing the artificial reefs such as that of length, opening width, clearing distances from the shoreline and more. Nevertheless, there are no construction manuals or standards for designing the artificial reefs with these important design elements yet. In this study, different conditions of artificial reefs were used with various cases throughout hydraulic model test to precisely analyze the changes of waves and currents to propose the standards of design elements to install the artificial reefs.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.4 no.1
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• pp.51-63
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• 1995

Polycrystalline $CdS_{1-x}Se_{x}$ thin films were grown on ceramic substrate using a chemical bath deposition method. They were annealed at various temperature and X-ray diffraction patterns were measured by X-ray diffractometer in order to study $CdS_{1-x}Se_{x}$ polycrystal structure using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the CdS, CdSe samples annealed in $N_{2}$ gas at $550^{\circ}C$ it was found hexagonal structure which had the lattice constant $a_{0}=4.1364{\AA}$, $c_{0}=6.7129{\AA}$ in CdS and $a_{0}=4.3021{\AA}$, $c_{0}=7.0142{\AA}$ in CdSe, respectively. Hall effect on these samples was measured by Van der Pauw method and then studied on carrier density and mobility depending on temperature. We measured also spectral response, sensitivity(${\gamma}$), maximum allowable power dissipation and response time on these samples.