• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.681-682
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• 2013

전기는 우리 주변의 에너지 형태 중에서 가장 편리하고 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전기는 전자제품, 전기자동차, 에너지 저장 플랜트 등 매우 많은 분야에서 저장되고 사용되고 있다. 특히 에너지 저장 용량의 확대는 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 IT 기기의 성장에 결정적인 역할을 하였다. 가볍고 작으면서도 고용량의 전기 에너지 저장 장치가 없었다면, 통신이나 인터넷 그리고 오락 등 다양한 기능을 작은 휴대용 기기에 구현할 수 없었을 것이다. 그러나 시간이 흐를수록 기기의 요구 성능이 높아지고 소비자의 니즈가 더욱더 다양해지고 고도화될수록 단일 부품으로 가장 큰 부피를 차지하는 에너지 저장 장치의 용량과 디자인은 점점 중요해지고 있다. 이러한 에너지 저장 장치에서 가장 친숙한 형태는 2차 전지 계열이다. 납 축전지를 비롯하여, 니켈수소, 니켈카드뮴, electrochemical capacitor와 Li ion 계열 등이 대표적이다. 특히 Li ion 배터리는 모바일, 자동차 및 에너지 저장 그리드 등과 같은 다양한 분야에 가장 많이 적용되고있다. Li ion 배터리에 대하여 현재의 핵심적인 연구분야는 전극 재료(cathode, anode)와 electrolyte에 대한 것이다. Anode 전극 재료 중에서 가장 많이 사용되는 재료는 카본을 기반으로 하는 재료로 안정성에 대한 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 에너지 저장 용량 증가에 대한 필요성이 증가하기 때문에 현재 많이 사용되고 있는 에너지 밀도가 낮은 카본 재료를 대체하기 위해서 이론 용량이 높다고 알려진 실리콘과 같은 메탈이나 주석 산화물과 같은 천이 금속 산화물에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 현재까지 알려진 많은 재료 중에서 가장 큰 capacity (~4,000 mAh/g)를 가지고 있다고 알려진 실리콘이 카본의 대체 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, Li 과 반응을 하며 약 300~400%에 달하는 부피팽창이 발생하고, 이러한 부피 팽창 때문에 충 방전이 진행됨에 따라 current collector로부터 박리되는 현상을 보여 빠른 용량 감소를 보여주고 있다. 본 연구에서는 adhesion layer를 current collector와 실리콘 전극 재료 사이에 삽입하여 충 방전 시 부피팽창에 의한 미세구조의 변화와 electrochemical 특성에 대한 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 anode 전극은 상용 Cu foil current collector에 RF/DC magnetron 스퍼터링을 통해 다양한 종류(Ti, Ta 등)의 adhesion layer과 200 nm 두께의 Si 박막을 증착하였다. 또한 Bio-logic Potentiostat/ Galvanostat VMP3 와 WanAtech automatic battery cycler 장비를 사용하여 0.2 C-rate로 half-cell 타입의 코인 셀로 조립한 전극에 대한 충 방전 실험을 진행하였다. Adhesion layer의 사용으로 인해 실리콘 박막과 Cu current collector 사이의 박리 현상을 줄여줄 수 있었고, 충 방전 시 Cu 원자의 실리콘 박막으로의 확산을 통한 brittle한 Cu-Si alloy 형성을 막아 줄 수 있어 큰 특성 향상을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬과 실리콘의 반응을 통한 형태와 미세구조 변화를 SEM, TEM 등의 다양한 장비를 사용하여 확인하였고, 이를 통해 adhesion layer의 사용이 전극의 특성향상에 큰 영향을 끼쳤다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국포장학회지
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• 제22권3호
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• pp.95-102
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• 2016

본 연구에서는 진공포장재의 산소투과도와 저장온도에 따른 햄버그스테이크의 저장성과 품질변화를 조사해 보고자, PA/PE필름에 진공포장 후 냉장 저장($5^{\circ}C$)한 대조구(C)와 EVOH/PE 공중합필름에 진공포장후 냉장 저장($5^{\circ}C$)한 T1구, 그리고 PA/PE필름에 진공포장 후 냉동 저장($-18^{\circ}C$)한 T2 구로 나누어 처리하였다. T1구는 저장기간이 경과함에 따라 총균수와 Brochothrix thermosphacta균의 성장이 C구와 유사하게 이루어졌다. 그러나, Pseudomonas균은 T1구가 C구에서보다 유의적으로 낮은 균수를 보였다. VBN값은 C구에서 가장 빨리 증가하였고, 그 다음으로 T1과 T2의 순이었다. TBARS값은 T2구에서 다른 구에 비하여 저장 4일째부터 낮았고, T1 시료는 T2 시료보다 저장 14일째 낮게 나타났다. 처리구간 기계적 색도 값은 저장기간 중 일관된 변화 및 시료간 차이를 나타내지 않았다. 기계적 경도 값은 저장기간 중 지속적으로 증가하는 경향을 보였다. T1구 시료는 C구에 비하여 풍미와 이취항목에서 2일 정도 품질이 더 우수하게 유지되는 것으로 평가되었으며, 냉동시료의 경우에는 해동 후 조직감이 12일 후 상품성 기준인 5.0 미만으로 평가 되었다. 전체적 선호도는 저장 6일까지는 C 시료, 8일부터 12일까지는 T1 시료, 그리고 14일에는 T2 시료가 가장 높았다. 결론적으로, EVOH/PE 공중합필름과 같은 산소고차단성 포장재를 냉장 햄버그스테이크에 사용할 경우 풍미나 이취 등 관점에서 저장수명을 증대시키는 효과가 나타났으나, 14일 이상 장기간 저장이 요구될 경우에는 $-18^{\circ}C$에서의 냉동 보관이 추천된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권10호
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• pp.986-992
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• 2007

This paper presents the fabrication and characterization of carbon films pyrolyzed with various photoresists for bioMEMS applications. To verify the usefulness of pyrolyzed carbon films as an electrode material in an electrochemical biosensor developed by the authors, interactions between avidin and biotin on the pyrolyzed carbon film were studied via electrochemical impedance spectroscopy based on electrostatic interactions between avidin and negatively-charged ferricyanide. The pyrolyzed carbon films were characterized using a surface profiler, a precision semiconductor parameter analyzer, a nanoindentor, scanning electron microscopy, and atomic force microscopy. Amine conjugated biotin was immobilized on the electrode using EDC/NHS as crosslinkers after $O_2$ plasma treatment to enhance functional groups on the carbon electrode pyrolyzed at $1000^{\circ}C$ with AZ9260. The detection of avidin binding with different concentrations in a range of 0.75 nM to $7.5\;{\mu}M$ to the pyrolyzed carbon electrode modified with biotin was carried out by measuring the electrochemical impedance change. The results show that avidin binds to the biotin on the electrode not by non-specific interaction but by specific interaction, and that EIS successfully detects this binding event. Pyrolyzed carbon films are a promising material for miniaturization, integration, and low-cost fabrication in electrochemical biosensors.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.231.1-231.1
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• 2015

Surface energy, being an important material parameter to control its interactions with the other surfaces plays a key role in bio-related application. Carbon films are found very promising due to their characteristics such as wear and corrosion resistant, high hardness, inert, low resistivity and biocompatibility. The present work deals with the deposition of carbon films using unbalanced facing target magnetron sputtering technique. The discharge characteristics were studied using optical emission spectroscopy and correlated with the film properties. Surface energy was investigated through contact angle measurement. The ID/IG ratio as calculated from Raman spectroscopy data increases with the increase in power density due to the higher number of sp2 clusters embedded in the amorphous matrix. The deposited films were smooth and homogeneous as observed by Atomic force microscopy having RMS roughness in the range of 1.74 to 2.25 nm. It is observed that electrical resistivity and surface energy varies in direct proportionality with operating pressure and has inverse relation with power density. The surface energy results clearly exhibited that these films can have promising applications in cell cultivation.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권9호
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• pp.524-530
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• 2008

Anti-Reflective (AR) thin film coatings of $SiO_2$ (n= 1.48) and $TiO_2$ (n=2.17) were deposited by ion-beam assisted deposition (IBAD) with End-Hall ion source and conventional electron beam (e-beam) evaporation to investigate the effect of deposition method on the refractive indicies (n) of the fIlms. Green-light generation using a GaAs laser diode was achieved via excitation of the second harmonic. The latter resulted from the transmission of the fundamental guided-mode wave of 1064 nm through periodically poled $LiNbO_3$. Large differences in the refractive indicies of each of the layers in the multilayer coating may improve AR performance. IBAD of $SiO_2$ reduced its refractive index from 1.45 to 1.34 at 1064 nm. Conversely, e-beam evaporation of $TiO_2$ increased its refractive index from 1.80 to 2.11. In addition, no fluctuations in absorption at the wavelength of 1064 nm were found. The results suggest that films prepared by different deposition methods can increase the effectiveness of multilayer AR coatings.

• 정보처리학회논문지A
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• 제17A권3호
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• pp.145-152
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• 2010

대부분의 모바일 웨어러블 헬스케어 모니터링 의류 시스템은 생체신호를 측정할 수 있는 센서와 데이터 취득과 무선 통신 및 제어를 담당하는 회로부, 이들을 내장하는 의복으로 구성된다. 기존의 의복형 헬스케어 시스템은 센서를 의복에 장시간 내장하기가 어렵고, 피부 접촉 시 시간에 따라 저항 값이 변화하기 때문에 장기적인 생체 신호 모니터링이 쉽지 않으며, 센서 전극과 회로 사이에 존재하는 신호선의 물리적 장애 요인도 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여, PVDF에 PEDOT 재료를 코팅하여 만든 패브릭 나노웹 ECG 전극과 PVDF 필름을 사용한 호흡 센서를 $10\;{\mu}m$ 두께의 디지털 실을 이용하여 사용자의 의류와 일체화하였다. 탈부착이 가능한 무선 블루투스(Bluetooth) 내장 스테이션과 디지털실로 기존 의류와 일체화한 생체 신호 측정용 의류 제작을 통해, 휴대폰에서 손쉽게 심전도(ECG)와 맥박신호를 표시 할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제23권2호
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• pp.55-63
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• 2012

본 논문에서는 광생물 반응기의 조명 시스템으로 활용될 LED(Light-Emitting Diode)용 도광판의 광학설계 및 제작 결과에 대해 보고한다. 도광판 설계를 위해 광원, 반사필름, 도광판 패턴에 대한 모델링을 수행하였다. 특히, 도광판 패턴의 경우 램버시안 산란체(Lambertian Scatterer)로 모델링을 수행하였는데, 테스트용으로 제작된 도광판의 조도분포와 부합하는 모델 파라미터(반사율, 산란체의 폭)를 매칭 시뮬레이션을 통하여 추출하였다. 추출된 모델 파라미터를 사용하여 광학설계를 수행하였으며, CNC(Computer Numerical Control) 가공을 통해 도광판을 제작하였고, 평균조도와 조도균일도 등의 광학 특성을 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.562-562
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• 2012

Recently, graphene and graphene-based materials such as graphene oxide (GO) or reduced graphene oxide (R-GO) draws a great attention for electronic devices due to their structures of one atomic layer of carbon hexagon that have excellent mechanical, electrical, thermal, optical properties and very high specific surface area that can be high potential for chemical functionalization. R-GO is a promising candidate because it can be prepared with low-cost from solution process by chemical oxidation and exfoliation using strong acids and oxidants to produce graphene oxide (GO) and its subsequent reduction. R-GO has been used as semiconductor or conductor materials as well as sensing layer for bio-molecules or ions. In this work, reduced graphene oxide field-effect transistor (R-GO FET) has been fabricated with ITO extended gate structure that has sensing area on ITO extended gate part. R-GO FET device was encapsulated by tetratetracontane (TTC) layer using thermal evaporation. A thermal annealing process was carried out at $140^{\circ}C$ for 4 hours in the same thermal vacuum chamber to remove defects in R-GO film before deposition of TTC at $50^{\circ}C$ with thickness of 200 nm. As a result of this process, R-GO FET device has a very high stability and durability for months to serve as a transducer for sensing applications.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.16-16
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• 2011

Plasmas in saline solutions receive considerable attention in recent years. How the operating parameters influence the plasma characteristics and how the electrode erosion occurs have been topics that require further study. In the first part of this talk, the effect of the frequency on the plasmas characteristics in saline solution driven by 50~1000 Hz AC power will be presented. Two distinct modes, namely bubble and jetting modes, are identified. The bubble mode occurs under low frequencies. In this mode, one mm-sized bubble is tightly attached to the electrode tip and oscillates with the applied voltage. With an increase in the frequency, it shows the jetting mode, in which many smaller bubbles are continuous formed and jetted away from the electrode surface. Multiple mechanisms that are potentially responsible to such a change in bubble dynamics have been proposed and the dominant mechanism is identified. From the Stark broadening of the hydrogen optical emission line, electron densities in both modes are estimated. It shows clearly that the driving frequency greatly influences the bubble dynamics, which in turn alters the plasma behavior. In the second part, the study of the erosion of a tungsten electrode immersed in saline solution under conditions suitable for bio-medical applications is presented. The electrode is immersed in 0.1 M saline solution and is positively or negatively biased using a DC power source up to 600 V. It is identified that when the electrode is positively biased, erosion by the surface electrolytic oxidation is the dominant mechanism with an applied voltage below 150 V. An increase in the applied voltage leads to the formation of the plasma and the damage by the plasma and the thermal effect becomes more prominent. The formation of the gas film at the electrode surface leads to the formation of the plasma and hinders the electrolytic erosion. In the negatively-biased electrode, no electrolytic oxidation is seen and the damage is mostly likely due to the plasma erosion and the thermal effect.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.70-70
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• 2011

The prospects of current and coming solar-photovoltaic (PV) technologies are envisioned, arguing this solar-electricity source is beyond a tipping point in the complex worldwide energy outlook. Truly, a revolution in both the technological advancements of solar PV and the deployment of this energy technology is underway; PV is no longer an outlier. The birth of modern photovoltaics (PV) traces only to the mid-1950s, with the Bell Telephone Laboratories' development of an efficient, single-crystal Si solar cell. Since then, Si has dominated the technology and the markets, from space through terrestrial applications. Recently, some significant shift toward technology diversity have taken place. Some focus of this presentation will be directed toward PV R&D and technology advances, with indications of the limitations and relative strengths of crystalline (Si and GaAs) and thin-film (a-Si:H, Si, Cu(In,Ga)(Se,S)2, CdTe). Recent advances, contributions, industry growth, and technological pathways for transformational now and near-term technologies (Si and primarily thin films) and status and forecasts for next-generation PV (nanotechnologies and non-conventional and "new-physics" approaches) are evaluated. The need for R&D accelerating the now and imminent (evolutionary) technologies balanced with work in mid-term (disruptive) approaches is highlighted. Moreover, technology progress and ownership for next generation solar PV mandates a balanced investment in research on longer-term (the revolution needs revolutionary approaches to sustain itself) technologies (quantum dots, multi-multijunctions, intermediate-band concepts, nanotubes, bio-inspired, thermophotonics, ${\ldots}$ and solar hydrogen) having high-risk, but extremely high performance and cost returns for our next generations of energy consumers. This presentation provides insights to the reasons for PV technology emergence, how these technologies have to be developed (an appreciation of the history of solar PV)-and where we can expect to be by this mid-21st century.