• 공업화학
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• 제35권1호
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• pp.37-41
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• 2024

열대성 과일로 널리 재배되고 있는 코코넛(coconut)의 독특한 껍질(shell)은 과육 섭취 후 얻어지는 부산물로 활용 가치가 클 것으로 기대된다. 이 코코넛 껍질을 전도성 고분자와 혼합하여 복합소재를 간단한 방식으로 제조하고 섭씨 600도 정도의 상대적 저온에서 탄화하여 수득되는 소재의 전기화학적 특성 및 활용 가능성을 고찰하였다. 먼저, 외형적 요소를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 관찰하였다. 탄소의 미세구조를 라만(Raman) 분광 분석을 통하여 추론하였다. 전기전도 가능성을 간단한 옴의 관계(Ohmic relation)를 통하여 확인하였다. 나아가, 탄화된 재료가 리튬 이차 전지의 음극(anode) 소재로 활용될 수 있는지 여부를 반쪽 전지(half-cell) 충방전(charge/discharge) 테스트를 통해 살펴보았으며, 최대 충전 용량은 약 750 mAh로 높게 나타났으나, 충전이 진행됨에 따라 빠른 감소를 보였다. 본 연구는 향후 목질계 폐기물의 활용에 대한 중요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.81-93
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• 2024

최근 국내는 다양한 대규모 사회기반 시설물 공사 및 택지 개발 등이 시행되고 있으나, 이에 반해 제한적인 국토 여건으로 철도 또는 도로 흙쌓기 비탈면 다짐 시공 또는 보강토 옹벽 뒤채움재 시공 시 기준에 부합하는 양질의 토사 수급이 어려운 실정이다. 특히, 다수의 보강토 옹벽은 부적절한 뒤채움재 다짐 시공으로 인한 지지력과 배수 성능 저하로 인한 구조물 피해사례 등이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 뒤채움재로 순환토사를 활용하는 보강토 옹벽에 대하여 3D 프린팅 기술 기반 실내 모형실험 및 2차원 수치해석을 수행하여 구조적 성능 및 안전성을 분석하고자 하였다. 그 결과, 순환토사 배합비 및 보강재 설치 방법에 따른 뒤채움재 성능을 확인하였으며, 3D 프린팅 기술을 통해 실제 보강토 옹벽 시공과 유사하게 보강재 체결이 쉬운 형태의 실험상 벽체를 제작하여 3D 프린터의 활용성을 확인하였다.

• 유기물자원화
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• 제17권1호
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• pp.58-72
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• 2009

본 연구에서는 하수 내에 존재하는 유기물과 미생물량 분액을 위해 미생물 호흡률 측정기(Respirometer)를 구동하여 미생물에 의한 산소 섭취율(OUR : Oxygen Uptake Rate)을 측정하고, CG-FID 혹은 LC를 활용하여 VFAs(Volatile Fatty Acids)를 측정하였다. 유기물은 IAWQ (International Association of Water Quality)의 ASM(Activated Sludge Model)에서 명시된 유기물 분류법에 따라 분액 하였으며, ASM 중에서도 ASM No.2d를 기초하여 분액을 수행하였다. 하지만 슬러지를 첨가하지 않은 하수 원액의 미생물 호흡률 측정과 더불어 기존의 방법과는 다르게 여과한 하수의 미생물 호흡률 측정과 VFAs 측정을 수행하여 하수에 포함된 유기물량을 추정하였다. 이는 기존의 하수 원액을 이용한 미생물 호흡률 측정 방법에 있어 천천히 생분해되는 용존성 유기물질(S_S)에 의한 산소섭취율과 천천히 생분해되는 입자성 유기물질(X_S)에 의한 산소섭취율이 동일 그래프 안에 형성되어 정확하게 구분되지 못하는 단점과 슬러지 세척으로 인한 실험의 오차를 보완하고자 하였다. 또한 용존성 난분해 COD(S_I)을 측정하는 기준이 명확하지 않는 문제점이 발생하여 미생물 호흡률 측정 과정에서 그래프의 변화를 보고 정확한 용존성 난분해 COD(S_I)의 측정 시간을 선택할 수 있는 방법을 제시하였다. 여과한 하수를 대상으로 미생물 호흡률 측정과 VFAs 측정을 통하여 추정한 유기물 분액 결과 용존성 난분해 COD인 S_I는 $12.2g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 6.9%, 발효 부산물인 S_A는 $24.76g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 14.1%, 발효 가능한 유기물질인 S_F는 $58.54g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 33.2%, 천천히 생분해되는 입자성 유기물질인 X_S는 $61.1g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 34.7%, 입자성 난분해 COD인 X_I는 $10.2g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 5.8%로 추정되었다. 종속영양 미생물량인 X_H는 $9.3g/m^3$로 Total $COD_{Cr}$ 기준으로 5.3%로 추정되었다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제28권2호
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• pp.139-154
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• 2008

본 연구는 수입사료가 우리나라 농업환경의 오염부하에 미치는 영향을 파악하고자 2005년을 기준년도로 하여 수입사료 품목별 수입량 및 비료성분량, 수입사료로 인한 가축 사양단계에서 비료성분 발생량을 추산하고, 농경지 작물별 재배면적과 양분요구도 분석을 통해 수입사료로 인한 농경지의 오염부하도를 분석하였다. 수입사료를 통해 국내로 도입되는 비료성분량은 질소 371천톤, 인산 140천톤, 가리 143천톤, 주요 수입품목인 곡류 및 식물성 유박류에서 유래하는 비료성분 국내도입량은 성분별로 질소 93%, 인산 89%,가리 84%를 차지하였으며, 양돈급여를 기준으로 한, 수입사료 유래 가축분뇨 중 비료성분 함량은 질소 148천톤, 인산 84천톤, 가리 86천톤으로 수입사료를 통한 국내 양분 도입량의 52%, 인산 52%, 가리 42%의 비중을 차지하였다. 가축으로부터 배설되는 비료성분 중 퇴 액비화를 통한 자원화량은 질소 81천톤, 인산 74천톤, 가리 76천톤 이었으며, 퇴 액비로 투여된 비료성분의 무기 화율을 고려한 성분별 작물유효량은 질소 44천톤, 인산 48천톤, 가리 69천톤이었다. 또한 작물에 흡수 이용되지 못하고 토양에 축적되거나 지하수 등으로 용탈되는 비료성분은 질소 37천톤, 인산 27천톤, 가리 7천톤으로 추산되었다. 총수입가축사료로 도입되는 비료성분량 질소 371천톤, 인산 140천톤, 가리 143천톤과 비교할 때, 총비료성분 도입량 대비 농경지에서 작물에 흡수되는 비료성분량은 질소 12%, 인산 34%, 가리 48% 이었으며, 농경지에 축적 유출되는 비료성분량은 질소 10%, 인산 34%, 가리 5%로 가축분뇨 처리과정에서 대기 및 수계로의 유출량 등을 고려할 때 우리나라 환경 전반에 대한 오염부하 영향을 줄 우려가 있는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제9권3호
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• pp.55-69
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• 2001

수산가공폐수슬러지를 이용한 고품질의 퇴비생산을 위하여 현장 퇴비화공장에서 슬러지와 가축분의 혼합 비율에 따른 퇴비화 과정중의 온도는 모든 처리에서 퇴비화 3~5일간 급격히 상승하여 최고온도에 도달하였으며 그후 서서히 감소하는 경향이었다. 퇴비화 19일후 하강온도가 $40{\sim}50^{\circ}C$되었을 때를 1차 퇴비화 종료시점으로 판단하고 1차 뒤집기를 실시하고 후숙을 시켰으며 그후 퇴비화조내의 온도가 다시 상승하였다. 그후 2차 및 3차 뒤집기를 실시하였으나 온도의 상승폭이 작아 퇴비화가 완료된 것으로 판단하였다. 그리고 퇴비화과정중 온도는 슬러지 첨가율이 높을수록 높았다. 퇴비화 종료시점에서의 퇴비중 총 탄소함량은 퇴비화 초기에 비해 약 4.5~8.0% 감소하였고, 그 감소폭은 수산가공폐수슬러지의 첨가율이 높을수록 증가하였다. 퇴비화과정 중 유기물중 ether추출물질, resins 및 hemicellulose함량은 각각 약 35~77%, 32~69% 및 19~30%감소하였으나, 수용성 polysaccharides함량은 별 변화가 없었고, cellulose, lignins 및 미동정태 유기물함량은 약간 증가하였다. 퇴비화 종료시점에서의 총 질소, amino sugar태 및 amino acid태 질소함량은 퇴비화재료에 비해 각각 약 20~42%, 11~40% 및 23~65% 감소하였다. 퇴비화과정 중 humic acid함량은 별 변화가 없었으나, fulvic acid함량은 퇴비화가 진행될수록 감소하여 전체 humus 중 humic acid가 차지하는 비율이 증가하였다. 수산가공폐수 슬러지의 퇴비화과정 중 시기별 무우, 배추 및 오이의 발아율 및 뿌리 생장율을 조사한 결과 모든 처리에서 발아율은 퇴비화 30일 이후에는 90%이상으로서 완숙퇴비기준치 이상이었고, 뿌리생장율도 30일 이후에는 대조구와 비슷하였으며 퇴비화 30일 이후에는 각 처리 조건 및 시기별 별 영향이 없었다.

• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.19-30
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• 2019

본 연구는 국내산 우각이 혼합된 유기질비료를 개발하여 가장 많은 유기재배 면적을 차지하고 있는 벼를 포함하여 가지에 대한 시용효과를 조사하고 수입 유박을 대체할 유기자원으로 우각의 활용가능성을 구명하고자 실시하였다. 질소함량이 높은 국내산 유기자원 선발을 위하여 계분, 어분, 콩깻묵, 참깻묵, 들깻묵, 혈분, 우각, 맥주오니 등 8종을 분석하여 질소함량이 높은 유기자원을 선발하였고 보조제로 왕겨 바이오차, 미강 등을 원료별, 혼합비율별로 혼합하고 성분을 분석하여 유기농업에 사용 가능한 유기질비료 제조조건을 확립하였다. 우각은 전질소(T-N) 함량이 12.0 %로 높아 혈분 13.5 % 다음으로 높았으며 어분 및 깻묵은 전질소 함량이 5.9~7.9 % 수준이었다. 계분은 유기농업에 사용가능한 무항생제 산란계 계분을 사용하였으며, 맥주오니는 질소함량이 3.4 %로 나타났다. 무항생제 계분, 우각, 맥주오니 등을 주재료로 바이오차, 미강 등을 보조제로 사용하여 유기질비료를 제조한 결과. 수입유박의 질소함량(4.0~4.2 %) 대비 개발한 유기질비료의 질소함량은 7.5 %로 높고 중금속함량은 Zn 400 mg/kg, Cu 120 mg/kg 이하 등으로 나타나 질소 함량이 높고 유기농업자재 품질기준에 적합한 유기질비료를 개발하였다. 우각이 포함된 유기질비료를 사용하여 벼와 가지를 재배하면서 시용효과를 조사한 결과 토양검정질소시비량 기준 100 % 시용시 혼합유박 대비 시용량을 40 % 감소하였음에도 벼 생육 및 수량이 대등하였으며, 가지 재배시에도 동일한 결과를 나타내었다. 우각 등 국산 유기자원을 이용한 새로운 고농도 질소원 선발 및 이를 이용한 유기재배 적합 유기질비료 개발은 친환경농업 확대 보급의 중요성이 높아지고 있는 현 시점에서 지역자원을 이용한 기존 수입 혼합유박 대체 연구의 출발점이자 폐기되고 있는 국내 유기자원의 활용 방안 모색에서 큰 의미를 가지며 향후 확대 보급된다면 친환경농산물의 안정적 생산에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.69-84
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• 2023

폐기물처리시설의 지속적인 설치·정기검사에도 불구하고 현장 처리시설에서는 과다소각, 불법투기 악취 등에 대한 민원이 지속적으로 발생하는 것으로 보아 현재의 폐기물처리시설 설치정기 검사방법의 개선이 필요하다고 판단되었다 이에 현재 운영중인 폐기물처리시설(6개분야)을 대상으로 현장조사를 실시하여 각 분야별 폐기물처리공정을 파악하고 검사에 적용된 주요한 운영인자를 파악하고, 주요공정별 물질·에너지수지를 산정하여 폐기물처리시설의 적정 운영 여부를 확인하였다. 주요 운영인자 조사 결과 소각 및 시멘트 소성로, 소각열회수시설 등의 경우 소각에 필요한 소각로의 온도 유지 및 발생되는 대기오염물질의 처리가 가장 주요한 인자였으며, 매립시설의 경우 옹벽의 안정성, 매립 후 발생되는 침출수 및 배출가스 관리가 주요한 인자로 나타났다. 멸균·분쇄시설의 경우 멸균여부(아포균검사)가 가장 중요한 주요인자 이었으며, 음식물류폐기물처리시설의 경우 발효(소화, 부숙) 시 체류시간 및 악취관리가 주요한 인자로 나타났다. 또한 물질에너지수지 산정 결과 소각시설의 경우 폐기물 투입량 대비 바닥재 발생량은 약 14%, 비산재 발생량은 약 3%로 적정 운영되고 있을을 확인하였다. 또한 음식물류폐기물시설 중 혐기성분해시설의 경우 유입량 대비 바이오가스 발생량은 약 17%, 바이오가스 전환효율은 약 81%로 나타났고, 퇴비화시설의 경우 유입폐기물 대비 약 11%의 퇴비가 생산되어 모두 적정운영 되고있음을 확인하였다. 이에 따라 폐기물처리시설 검사방법의 고도화를 이루기 위해 세부검사방법의 정량적 기준 적립 뿐만 아니라 각 시설의 정기검사 시 1년간의 운영자료 등을 수집하여 폐기물의 흐름을 파악하고 처리시설의 적정운영 여부를 판단한다면, 처리시설의 운영 및 관리효율이 상승할 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.35-45
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• 2023

본 연구에서는 어드밴스드 패키징 공정 중에 배관과 드레인에서 발생하는 슬러지의 형성 인자 및 메커니즘을 확인하고 계면활성제를 활용한 슬러지 방지법에 대해 제안하고자 하였다. 어드밴스드 패키징 공정은 기존의 컨벤셔널 패키징 공정과 다르게 전공정(Fabrication)에서 진행되는 공정들이 동일하게 적용되기에 폐액이 발생할 수 있는공정들이 다수 존재한다. 상세히는, 캐리어 웨이퍼 본딩, 포토, 현상, 및 캐리어 웨이퍼 디본딩 공정에서 다량의 폐액들이 발생하게 된다. 어드밴스드 패키징 공정의 폐액에서 슬러지가 형성되는 주요 인자를 확인하기 위해 6종의 화학 소재들인 Bonding glue, HMDS, Photoresist, PR developer, Debonding cleaner 및 수분을 활용하여 혼합 평가를 진행하였다. 그 결과, 검은색의 고체 슬러지가 형성이 됨을 확인할 수 있었으며, 이는 HMDS의 가수화/탈수 반응을 통한 Sludge seed의 제공 및 PR과의 소수성-소수성 결합을 통해 슬러지가 성장에 의한 것으로 추정된다. 이러한, 슬러지의 형성을 방지하기 위해 3종의 계면활성제들인 CTAB, PEG 및 샴푸를 슬러지의 주요 인자들과 함께 혼합한 결과, 슬러지가 형성되지 않았음을 확인할 수 있었다. 이는, 계면활성제의 탄소꼬리들이 PR과 소수성-소수성 결합하여 HMDS 기반의 Sludge seed와의 반응 및 슬러지의 형성을 억제하기 때문이다. 따라서, 계면활성제의 드레인 투입을 통해 어드밴스드 패키징 공정 중에 발생할 수 있는 슬러지의 형성 억제를 진행하여 드레인과 배관에서의 막힘과 같은 다양한 문제들을 해결할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국포장학회지
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• 제29권3호
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• pp.153-161
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• 2023

최근 소비자들의 소비 형태가 온라인 쇼핑 및 간편식, 배달 음식 등 비대면 소비를 위한 서비스 시장이 크게 확대됨에 따라 플라스틱 일회용 제품의 소비가 급증하게 되면서, 사용한 플라스틱 폐기물에 의한 여러 환경오염 문제들이 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국제적으로 플라스틱 사용을 줄이고, 환경친화성 및 재활용성이 높은 지속 가능 물질로 대체하려는 움직임을 보이고 있다. 본 연구에서는 재활용성이 높은 종이에 다양한 종류의 배리어 코팅을 적용한 종이 시료의 물성과 배리어 특성 및 재활용성 등을 평가하여 실제로 식품용으로 사용되는 종이의 코팅층 종류와 이에 따른 물성 및 배리어성 개선 효과 및 재활용성에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 배리어 코팅종류는 PE와 PP, 개질 아크릴 코팅이 된 종이 시료를 사용하였으며, 코팅 처리하지 않은 종이를 대조군으로 하여 평가를 진행하였다. 형태학적 분석을 통해 PE의 코팅층은 약 30 ㎛, PP는 약 20 , 개질 아크릴은 10 ㎛의 코팅층 두께를 보여주었으며, 섬유조직 형태를 보여주던 대조군의 표면과 달리 배리어 코팅 종이는 코팅층으로 인하여 매끈한 표면 형태를 보여주었다. 기계적 물성 평가에서는 PE 코팅 종이와 개질 아크릴 코팅 종이에서 대조군이 비해 인장강도와 파열강도에서 개선되는 결과를 보여주었으며, PP 코팅 종이에서는 파열강도 외에 대조군과 유의적 차이를 보여주지 않았다. 공기 투기도 평가로 배리어 코팅층이 없는 대조군에서 약 2.24 ㎛/Pa·s로 가장 높은 투기도 값을 보여주었으며, 배리어 코팅 종이의 경우 모두 0.003 ㎛/Pa·s 이하의 상대적으로 낮은 투기도 값을 보여주었다. 또한 Cobb 사이즈도 대조군에서 약 43.77 g/m²로 가장 높은 흡수 특성을 보였으며, 배리어 코팅 종이 시료에서는 2.80 g/m² 이하의 흡수 특성을 보여주었다. 이는 이미 내수성 및 기체 차단 특성을 가진 고분자의 특성으로 종이의 차단 특성도 개선된 것으로 판단된다. 내유성 평가에서도 PE 코팅 종이와 PP 코팅 종이에서 최고 측정값인 12 등급으로 내유성이 높은 특징을 보여주었으며, 개질 아크릴 코팅 종이는 5 등급으로 PE, PP 코팅 종이 보다 상대적으로 낮은 내유성을 보여주긴 하였으며, 대조군은 0 등급으로 내유성이 없는 모습을 보여주었다. 코팅 처리별 종이의 재활용성 평가에서 대조군의 리젝트율은 5.25%로 모든 시료 중 미해리분이 가장 낮은 모습을 보여주었으며, PE 코팅 종이와 PP 코팅종이는 각각 19.04%, 16.57%로 리젝트율이 증가함을 나타냈다. 상대적으로 높은 리젝트율 값은 PE 코팅 종이와 PP 코팅 종이는 해리 시 코팅 층이 작은 크기로 조각나 미분화되어 슬릿에 걸러지는 것으로 확인하였으며, 이는 미해리분으로 인해 재활용에 어려움이 발생할 것으로 판단된다. 개질 아크릴 코팅 종이의 리젝트율은 6.25%로 대조군과 유사하게 미해리분 없이 스크린을 거의 통과되는 현상을 보여주었다. 이 결과는 개질 아크릴 수지의 수해리성이 높아 발생한 것으로 판단된다. PE 및 PP 코팅 종이에 비교하여 개질 아크릴 코팅 종이가 재활용성 평가에서 더 효율적인 결과를 가짐을 나타내며, 추가 해리되어 스크린 업셉트된 펄프 슬러리를 사용하여 제조한 재활용지에 대한 종이의 품질 변화는 향후 보강 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.83-89
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• 2020

지난 수십년간 인류에게 핵심적인 에너지 자원이었던 화석연료가 갈수록 고갈되고 있고, 산업발전에 따른 오염이 심해지고 있는 환경을 보호하기 위한 노력의 일환으로, 친환경 이차전지, 수소발생 에너지 장치, 에너지 저장 시스템 등과 관련한 새로운 에너지 기술들이 개발되고 있다. 그 중에서도 리튬이온 배터리 (Lithium ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 인해, 대용량 배터리로 응용하기에 적합하고 산업적 응용이 가능한 차세대 에너지 장치로 여겨진다. 하지만, 친환경 전기 자동차, 드론 등 증가하는 배터리 시장을 고려할 때, 수명이 다한 이유로 어느 순간부터 많은 양의 배터리 폐기물이 쏟아져 나올 것으로 예상된다. 이를 대비하기 위해, 폐전지에서 리튬 및 각종 유가금속을 회수하는 공정개발이 요구되는 동시에, 이를 재활용할 수 있는 방안이 사회적으로 요구된다. 본 연구에서는, 폐전지의 재활용 전략소재 중 하나인, 리튬이온 배터리의 대표적 양극 소재 Li2CO3의 나노스케일 패턴 제조 방법을 소개하고자 한다. 우선, Li2CO3 분말을 진공 내 가압하여 성형하고, 고온 소결을 통하여 매우 순수한 Li2CO3 박막 증착용 3인치 스퍼터 타겟을 성공적으로 제작하였다. 해당 타겟을 스퍼터 장비에 장착하여, 나노 패턴전사 프린팅 공정을 이용하여 250 nm 선 폭을 갖는, 매우 잘 정렬된 Li2CO3 라인 패턴을 SiO2/Si 기판 위에 성공적으로 형성할 수 있었다. 뿐만 아니라, 패턴전사 프린팅 공정을 기반으로, 금속, 유리, 유연 고분자 기판, 그리고 굴곡진 고글의 표면에까지 Li2CO3 라인 패턴을 성공적으로 형성하였다. 해당 결과물은 향후, 배터리 소자에 사용되는 다양한 기능성 소재의 박막화에 응용될 것으로 기대되고, 특히 다양한 기판 위에서의 리튬이온 배터리 소자의 성능 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.