• 제목/요약/키워드: Diffusion Process

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목포해역의 해수유동 및 담수확산 예측시스템 (Prediction System of Hydrodynamic Circulation and Freshwater Dispersion in Mokpo Coastal Zone)

  • 정태성;김태식
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.13-23
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    • 2008
  • 연안해역의 부영양화, 빈산수괴 형성 그리고 유해적조류 출현과 같은 수질오염은 하계 담수의 대량유입에 의해 빈번하게 발생한다. 따라서 연안해역의 수질오염 현상을 정확히 예측하기 위해서는 담수가 해수유동에 의해 이송-확산되어 해역수질 및 생태계에 미치는 영향범위에 대한 예측 및 분석기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 GUI(Graphic User Interface)를 이용하여 연안해역 해수유동과 담수 확산을 쉽게 예측하고, 그 결과를 효과적으로 검토할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 3차원 유한요소모형을 사용하여 조석에 의한 해수유동을 계산하였고, 담수 확산 계산에는 통계학적인 개념을 이용하여 담수 입자의 운동을 묘사하는 2차원 Random-Walk 모형을 사용하였다. 개발된 시스템을 이용하여 목포해역의 2차원 조류 분포와 담수 확산을 모의하였다. 사용한 입자추적모형의 검증을 위해 다른 이송확산 수치해석 방법에 의한 결과 및 1, 2차원 해석해와 비교하였다. 본 연구에서 개발한 예측시스템은 GUI 환경에서 작동되므로 누구나 쉽게 자료의 입력 및 수정이 가능하며, 계산된 모형결과를 그래픽을 이용해 효과적으로 가시화 하여 계산결과를 누구나 쉽고 정확하게 볼 수 있다. 따라서 본 시스템을 이용하여 연안해역으로 유입되는 담수의 확산 범위를 수시로 예측하여 신속하게 대책을 수립한다면, 오염된 담수유입으로 인한 인근해역의 환경피해를 줄일 수 있을 것이다.

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Au와 Pt 확산에 의한 실리콘 $p^{+}-n$ 접합 스위칭다이오드의 전기적 특성 (Electrical characteristics of Au and Pt diffused silicon $p^{+}-n$ Junction diode)

  • 정기복;이재곤;최시영
    • 센서학회지
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    • 제5권3호
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    • pp.101-108
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    • 1996
  • Au 또는 Pt를 확산시켜 실리콘 $p^{+}-n$ 접합 다이오드를 제작하였다. Au 또는 Pt의 확산을 $800{\sim}1010^{\circ}C$, 산소 및 질소분위기에서 실시하여 다이오드의 전기적 특성을 분석하였으며, Au 또는 Pt가 확산된 시편을 산소분위기의 $800{\sim}1010^{\circ}C$에서 2차 열처리를 실시한후 이 처리가 소자의 전기적 특성에 미치는 효과에 대해 고찰하였다. $1010^{\circ}C$의 온도에서 1차 확산결과 Pt가 확산된 다이오드의 누설전류는 Au가 확산된 다이오드 누설전류의 75배 였다. $1010^{\circ}C$, 질소분위기에서 1시간동안 Pt가 확산된 시편을 산소분위기에서 $800^{\circ}C$, 1시간동안 2차 열처리하였을 경우에 1차 열처리한 것보다 누설전류가 1/1100로 감소되었다. 초고속 실리콘 $p^{+}-n$ 접합 스위칭 다이오드의 특성을 만족하기 위해서는, Pt를 $1010^{\circ}C$, 질소분위기에선 1시간 확산시킨후 2차 열처리를 $800^{\circ}C$, 산소분위기에서 1시간동안 열처리하는 것이 최적 조건임을 알 수 있었다. 이때 다이오드의 제특성은 역회복시간 4ns, 항복전압 138V, 누설전류1.7nA 그리고 순방향 전압이 1V였다.

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나노 은입자가 첨착된 활성탄의 포름알데히드 제거특성 (Removals of Formaldehyde by Silver Nano Particles Attached on the Surface of Activated Carbon)

  • 신승규;강정희;송지현
    • 대한환경공학회지
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    • 제32권10호
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    • pp.936-941
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    • 2010
  • 본 연구에서는 나노 사이즈의 은입자가 첨착된 입상활성탄을 적용하여 기체상 포름알데히드의 흡착특성을 확인하고 실험결과를 수치해석 결과와 비교 평가하였다. 나노 은입자 첨착활성탄에 대해 BET분석 결과, 나노 은입자가 활성탄 표면의 미세기공을 막아 활성탄의 비표면적이 다소 감소하였으며, 특히 $20{\AA}$ 이하 micropore의 총 부피가 크게 감소한 것을 확인하였다. 포름알데히드에 대한 등온흡착실험 결과, 최대 겉보기 흡착능은 나노 은입자 첨착활성탄의 값이 일반활성탄에 비해 높았다. BET 표면적이나 미세기공의 감소에도 불구하고 나노 은입자 첨착활성탄이 향상된 포름알데히드 제거능을 나타낸 것은 은입자 첨착활성탄에서 흡착 외에 추가적인 포름알데히드의 촉매산화가 이루어지고 있기 때문으로 판단된다. 흡착강도를 의미하는 1/n은 두 가지 활성탄에 대해 모두 비슷한 기울기를 보여 활성탄의 표면 개질에 의해 활성탄 고유의 물리 화학적 흡착 성능은 영향을 받지 않은 것으로 판단된다. 연속유입 실험 결과에서도 나노 은입자 첨착활성탄이 일반활성탄보다 높은 포름알데히드 제거능을 나타내어 포름알데히드 산화효과를 확인하였다. 활성탄의 연속유입 실험결과를 수치해석 결과와 비교했을 때 나노 은입자 첨착활성탄에 대해서는 나노 은입자에 의한 산화효과를 반영하지 않고 있지 않아 실험결과와 거의 일치하지 않았다. 따라서 금속물질로 표면 개질된 활성탄 컬럼 설계에 수치해석 모델을 활용하고자 한다면 흡착뿐만이 아니라 촉매산화 효과가 반영된 새로운 수치모델의 개발이 필요할 것으로 판단된다.

Ir과 Co를 첨가한 니켈모노실리사이드의 고온 안정화 연구 (The Enhancement of Thermal Stability of Nickel Monosilicide by Ir and Co Insertion)

  • 윤기정;송오성
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제7권6호
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    • pp.1056-1063
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    • 2006
  • 10 nm-Ni/l nm-Ir(poly)Si과 10 nm-$Ni_{50}Co_{50}$/(poly)Si 구조의 박막을 열증착기로 준비하고 쾌속열처리기로 40초간 $300{\sim}1200^{\circ}C$ 온도 범위에서 실리사이드화 시켰다. 이들의 실리사이드 온도에 따른 면저항, 미세구조와 두께, 생성상, 화학조성과 표면조도의 변화를 사점면저항 측정기와 이온빔현미경, X선 회절기, 오제이 분석기, 주사탐침현미경을 써서 확인하였다. Ir과 Co의 혼입에 따라 기존의 $700^{\circ}C$에 한정된 NiSi에 비해 단결정, 다결정 실리콘 기판에서의 저저항 안정 구간이 각각 $1000^{\circ}C$, $850^{\circ}C$로 향상되었다. 이때의 실리사이드층의 두께도 20$\sim$50 nm로 나노급 공정에 적합하였다. Ir과 Co의 첨가는 단결정 기판에서의 니켈실리사이드의 고저항 $NiSi_2$로의 변태를 방지하였고, 다결정 기판에서 고온에서의 고저항은 고저항 상의 출현과 실리콘층과의 혼합과 도치현상이 발생한 것이 이유였다. Ir의 첨가는 특히 최종 실리사이드 표면온도를 3 nm 이내로 유지시키는 장점이 있었다 Ir과 Co를 첨가한 니켈실리사이드는 기존의 니켈실리사이드의 열적 안정성을 향상시켰고 나노급 디바이스에 적합한 물성을 가짐을 확인하였다.

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CNG버스 사고원인 분석에 근거한 안전성 향상 방안에 대한 연구 (Suggestions for Safety Improvement of CNG Bus Based on Accident and Failure Analysis)

  • 윤재건;윤기봉
    • 한국가스학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.69-76
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    • 2008
  • 2005년부터 최근까지 국내의 CNG버스 사고가 3건 보고되었다. 1차와 2차 사고의 원인은 용기 결함 및 관리 결함으로 밝혀졌고 3차 사고는 가스 누출에 의한 화재로 판명되었다. 3건의 사고의 근본원인을 분석하여 CNG 버스의 안전성을 확보하는 방안을 제안하였다. 또한 용기폭발의 파괴력을 이론적으로 계산하고, 피해결과 예측 프로그램(PHAST)의 결과와 비교 고찰하였다. 이론적으로는 120 l, 20MPa의 메탄용기가 폭발할 경우 최대 1.2 kg의 TNT 폭발에 해당하였으며 과압의 크기를 비교해 보면 피해결과예측 프로그램이 이론적인 계산보다 더 큰 값을 산정하는 것으로 나타났다. 그러나 실제 용기폭발의 피해는 이론적인 계산보다도 작았다. 성능기반설계 개념에 의해 설계된 CNG용기는 출고 후 성능시험이 기준대로 이루어졌는지 확인할 수 없는 단점이 있다. 용기의 인성 확보가 제대로 이루어지지 않으면 겨울철 새벽 운행시에 취성파괴에 취약할 수 있으며, 자긴 처리 압력이 적절하지 않으면 사용중 반복 충전에 의한 피로손상에 의해 균열이 발생할 가능성이 있다. 기존 사고의 CNG 저장용기의 파열에서 주는 중요한 교훈은 용기 폭발 직후에 화재로 전이되지 않았다는 점이다. 이는 천연가스의 확산이 매우 빨라 점화가 용이치 않기 때문으로 판단된다.

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한국 제조업의 산업별 기술혁신패턴 분석 (Sectoral Patterns of Technological Innovation in Korean Manufacturing Sector)

  • 홍장표;김은영
    • 기술혁신연구
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    • 제17권2호
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    • pp.25-53
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    • 2009
  • 본 연구에서는 Pavitt(1984)의 산업별 기술혁식패턴론을 토대로 한국 제조업의 산업별 혁신원천과 기술혁신패턴을 비교 분석하였다. 이에 따라 과학기술정책연구원 "2005년 기술혁신활동조사표: 제조업" DB 자료를 사용하여 공급자지배산업, 생산집약적산업, 과학기반산업으로 구분하고 계량모형을 이용하여 실증 분석하였는데, 주요 실증결과는 다음과 같다. 첫째 혁신정보의 원천 측면에서 공급자지배산업에서는 기업외부정보의 혁신 기여도가 높고, 과학기반산업과 생산집약적 산업에서는 기업내부정보의 혁신 기여도가 높았다. 둘째 외부지식활용방식 측면에서는 공급자지배산업에서는 외부지식구매, 과학기반산업에서는 공동개발, 생산집약적 산업에서는 외부지식구매와 공동개발이 혁신성과에 기여하는 것으로 나타났다. 셋째 외부기관과의 지식연계 측면에서는 공급자 지배산업은 공급업체, 생산집약적산업은 고객업체, 과학기반산업에서는 대학 연구기관과의 연계가 기술혁신에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로부터 과학기술산업은 산학연 지식연계, 생산 집약적 산업은 기업간 지식연계, 공급자지배산업은 외부지식의 흡수능력 배양 등 산업별 기술패턴을 고려한 혁신지원정책이 필요하다는 시사점을 얻고 있다.

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진공모드에서 NaY 제올라이트 막의 $CO_2-N_2-O_2$ 혼합기체의 투과거동 연구 (A study on permeation of $CO_2-N_2-O_2$ mixed gases through a NaY zeolite membrane under permeate evacuation mode)

  • 정수정;여정구;한문희;조철희
    • 멤브레인
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    • 제23권5호
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    • pp.352-359
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    • 2013
  • 본 연구에서는 친수성 NaY 제올라이트 분리막의 단일기체, 이성분계 및 삼성분계 혼합기체에서의 $CO_2$ 투과거동에 대하여 고찰하였다. 분리막을 통한 $CO_2$ 투과는 표면확산에 의해 지배되며 $CO_2$ 분리는 흡착된 $CO_2$ 분자에 의한 blocking 효과에 의해 나타남을 재확인하였다. 진공모드에서 얻어진 $CO_2$ 투과도는 He sweeping 모드에서 얻어진 값보다 작았지만 가압모드에서 얻어진 $CO_2$ 투과도 값과 유사하였다. 특히, NaY 제올라이트 분리막은 실제 연소배가스 조건과 유사한 $14%CO_2-80%N_2-6%O_2$ 모델기체에 대하여 진공모드에서 $CO_2$ 투과도 약 $1{\times}10^{-7}mol/m^2secPa$, $CO_2$ 선택도 10 이상의 우수한 분리성능을 보였다. 따라서, NaY 제올라이트 분리막은 연소후 이산화탄소 회수용 분리막으로 응용 가능성 있는 소재임을 확인하였다.

지역문제 해결을 위한 국내 리빙랩 사례 분석 (A Case Study on Korean Living Labs for Local Problem-Solving)

  • 성지은;한규영;정서화
    • 과학기술학연구
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    • 제16권2호
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    • pp.65-98
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    • 2016
  • 최근 국내에서도 사회 주체(주민, 사용자 등) 주도형 혁신모델이자 지역 현장 기반형 혁신의 장으로서 리빙랩이 도입 적용되고 있다. 본 연구는 지역사회문제 해결을 위한 실험으로 '리빙랩'을 명시하고 추진된 북촌 리빙랩, 성대골 리빙랩, 건너유 프로젝트 3개 사례를 분석하였다. 각 사례의 지역문제, 문제해결 목표, 참여주체 및 주체별 역할, 리빙랩 추진체계, 의의를 분석하고 리빙랩의 유형 특성을 도출했으며, 향후 발전 방안을 모색하였다. 분석 결과 각 사례는 기술 활용 방식과 사용되는 기술의 특성은 차이가 있으나 과학기술 ICT와 지역문제 해결을 연계하고자 했으며 지역주민이 문제 발굴부터 기술 실험 및 확산 적용까지 리빙랩 전반에서 주도적인 역할을 수행하였다. 또한 공통적으로 중간지원조직의 역할이 리빙랩 운영에 중요한 요인으로 작용하였다. 각 사례는 서로 다른 리빙랩 유형을 보이고 있는데, 북촌 IoT 리빙랩은 정부/지자체가 리빙랩 활동기반 조성 또는 행위자 활동을 지원하고 프로젝트 형태로 운영된 반면, 성대골 에너지전환 리빙랩과 건너유 프로젝트는 시민사회 스스로 지역문제를 해결하기 위해 문제를 정의하고 기술을 탐색하는 형태로 진행되었다.

자전연소합성법으로 제조한 Zr계 AB2-x Mx 금속수소화물의 수소저장특성 (Hydrogen Storage Properties of Zr-Based AB2-x Mx Metal Hydrides Made by Hydriding Combustion Synthesis (HCS))

  • 허태홍;한정섭;김진호
    • 대한금속재료학회지
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    • 제50권3호
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    • pp.256-262
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    • 2012
  • This study investigated the hydrogen storage properties of Zr-Based $AB_{2-x}M_x$ metal hybride made by HCS (Hydriding Combustion Synthesis). The materials were prepared by HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm, HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg and pure Zr-Based $AB_2$, These materials were activated at 298 K under 20 bar. Both HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg and HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm were absorbed within 1 minute. In the case of the $AB_2$, it was perfectly absorbed within 6 minutes. Then, the materials were evaluated to obtain P-C-T (Pressure-Composition-Temperature) curves at 298K. As a result, the hydrogen storage capacity of HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg, HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm and pure Zr-Based $AB_2$ were determined to be 1.2, 1.6 and 1.74 wt%, respectively. The activation energy and rate controlling step were calculated by the Johnson-Mehl Avrami equation. The activation energies of HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg, HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm and pure Zr-Based $AB_2$ were 26.91, 20.45, and 60.41 kJ/mol, respectively. Also, the values of ${\eta}$ in the Johnson-Mehl Avrami equation for HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg, HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm and pure Zr-Based $AB_2$ are 0.60, 0.51, and 0.44. So, the rate controlling steps which indicate hydrogen storage mechanism are an one dimensional diffusion process.

물질이동 억제 버퍼층 형성을 통한 페로브스카이트 태양전지 장기 안정성 확보 (Long-term Stability of Perovskite Solar Cells with Inhibiting Mass Transport with Buffer Layers)

  • 배미선;정민지;장효식;양태열
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.17-24
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    • 2021
  • 페로브스카이트 태양전지는 용액공정으로 제작되어 공정 중 전구체 조성제어를 통해 밴드갭을 용이하게 조절할 수 있다. 탠덤 태양전지의 상부셀로 활용하여 실리콘 태양전지와 접합 시 30% 이상의 효율 달성이 가능하지만, 페로브스카이트 태양전지의 낮은 안정성이 상용화의 걸림돌로 작용하고 있다. 아이오딘 이온 및 전극 물질 확산이 주된 열화기구로 알려져 있어 장기 안정성을 확보하기 위해서는 이러한 이온 이동의 방지가 필요하다. 본 연구에서는 층간소재와 페로브스카이트 광활성층 사이의 이온이동에 의한 열화현상을 관찰하고, 이를 억제하기 위해 페로브스카이트 소재와 은전극 사이에 버퍼층을 도입하여 소자의 안정성을 확보하였다. 85℃에서 300시간 이상 보관 시 버퍼가 없는 소자는 페로브스카이트 층이 PbI2 및 델타상으로 변화하며 변색되었으며 AgI가 형성되는 것을 확인했다. LiF와 SnO2 버퍼 도입 시 이온이동 억제 효과를 통해 페로브스카이트 태양전지의 열안정성이 향상되었다. LiF버퍼층 적용 및 봉지를 한 소자는 85℃-85%RH damp heat 시험 200시간 후 효율감소가 발생하지 않았으며 추가로 AM 1.5G-1SUN 하에서 최대출력점을 추적하였을 때 200시간 후 초기 효율의 90% 이상 유지하는 것을 확인했다. 이 결과는 버퍼층 형성을 통한 층간 물질이동 억제가 장기안정성을 확보하기 위한 필요조건임을 보여준다.