• 자원리싸이클링
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• 제26권1호
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• pp.22-29
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• 2017

본 연구에서는 코발트 염화물($CoCl_2$) 용액을 원료로 하여 분무열분해 반응에 의하여 평균입도 50 nm 이하의 코발트 산화물($Co_3O_4$) 분말을 제조하였으며 분위기 기체인 공기의 압력 변화에 따른 입자들의 특성 변화를 파악하였다. 공기압력이 $0.1kg/cm^2$인 경우에는 형성된 액적형태들은 구형이 거의 없었으며 매우 심하게 분열된 상태를 나타내고 있었다. 액적형태를 구성하는 나노 입자들의 평균입도는 약 40 nm이었다. 공기압력이 $0.5kg/cm^2$으로 증가된 경우에는 액적형태를 구성하는 나노 입자들의 평균입도는 약 35 nm로 감소되었다. 공기압력이 $3kg/cm^2$으로 증가된 경우에는 액적형태에서 구형의 비율이 현저하게 증가하였고 분열된 정도는 감소하였으며 나노 입자들의 평균입도는 약 30 nm로 감소하였다. 공기압력이 $0.1kg/cm^2$로부터 $1kg/cm^2$로 증가하는 경우에는 XRD 피크들의 강도가 거의 변화가 없는 반면 비표면적은 감소함을 나타내었다. 공기압력이 $3kg/cm^2$로 증가하는 경우에는 XRD 피크들의 강도는 약간 감소하는 반면 비표면적은 증가하고 있었다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제18권1호
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• pp.74-82
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• 2019

4차 산업혁명을 통해 지능형 연결 사회를 기반으로 한 스마트 시티가 형성되고 있다. 스마트 시티에서 태양 에너지를 비롯한 신재생 에너지의 사용이 증가하고 있으나, 신재생 에너지의 모니터링 및 관리의 어려움으로 인한 시스템 수요가 증가하고 있다. 또한 환경 및 물리적 요인에 대한 데이터를 수집하고 모니터링하기 위한 무선 센서네트워크 기반 IoT 기술이 접목되고 있으나, 실시간 측정을 위한 안정적인 전원 공급이 필수적인 상황이다. 이에 본 논문에서는 LoRaWan을 비롯한 IoT 기술 기반의 스마트 시티에 적용할 수 있는 효율적인 태양 에너지 기반 전력 관리 기법에 대하여 제안하였으며, 이를 기반으로 태양광 패널 시스템의 오동작 방지 및 모니터링을 수행할 수 있다. 제안한 기술을 통해 태양광 패널 시스템에서 생성된 전력을 최대로 출력하여 각 그리드에 분배할 수 있으며, Simulink 기반 시스템 모델링과 실시간 에뮬레이션을 기반으로 효율성을 입증하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.819-825
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• 2018

본 연구는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 중공입자로 구성된 다공성 1차원 나노구조체를 전기방사 공정 및 두단계의 후 열처리 과정을 통해 주형법과 커켄달 효과를 동시 적용하여 합성했다. 열처리 과정 중, 수 nm의 치밀한 Fe 금속입자는 커켄달 효과에 의해 중공구조를 갖는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자로 최종 변환되었다. 또한, 전기방사 용액에 첨가한 PS 나노비드는 첫 열처리 과정 중 분해되어 구조체 내 수많은 기공을 형성, 환원 및 산화를 위한 가스들이 구조체 내부로 원활히 침투될 수 있는 역할을 했다. 최종 생성물인 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 중공입자로 구성된 다공성 1차원 구조체를 리튬 이차전지의 음극활물질로 적용한 결과, $1.0A\;g^{-1}$의 높은 전류밀도에도 불구하고 30 사이클 후 $776mA\;h\;g^{-1}$의 높은 방전 용량을 나타냈다. 이와 같은 우수한 리튬 저장특성은 본 구조체를 구성하는 중공형 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자와 입자들 사이의 나노기공으로부터 기인한 결과이다. 본 연구에서 제안한 중공 입자로 구성된 다공성 1차원 나노구조체 합성 방법은 다양한 전이금속 화합물 조성에 적용 가능하므로 에너지 저장 분야를 포함한 여러 분야에 응용 가능하다.

• 멤브레인
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• 제28권6호
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• pp.379-387
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• 2018

본 연구에서는 한외여과 polysulfone (PSf) 중공사막에 첨가제를 섞는 방법을 통해 친수성 증가에 따른 분리막 특성 및 성능을 향상하고자 하였다. 15 nm 크기의 fumed silica (FS)를 0.1, 0.3, 0.5 wt%로 방사 용액에 분산시켜 혼합 매트릭스 분리막을 제조하였다. 단면 및 표면상태를 확인하기 위해 SEM 분석을 진행하였으며, FS가 함유될수록 중공사막의 평균 기공 반경이 4 nm 이상 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 분리막의 친수성 분석을 위해 접촉각 측정을 진행하였으며, FS 함유로 분리막의 친수성이 높아진 것을 확인하였다. 수투과도의 경우 FS가 섞인 분리막은 91~96 LMH 수준을 보였으며 PSf 분리막보다 5~11%의 증가율을 보였다. 내오염성 평가에서도 친수도가 상승한 FS 혼합 중공사막 표면에 소수성을 띄는 BSA가 흡착되지 못하여 상대 유량 감소율이 PSf 단일막 보다 낮아졌음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.365-370
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• 2020

항공기에서의 결빙은 동체 전체의 무게증가로 인한 연료 효율 감소, 거칠기 생성으로 인한 항력 증가, 센서의 오작동 등과 같은 문제의 원인이다. 폴리우레탄 탑코트의 경화온도인 60℃에서의 경화시간에 따른 폴리우레탄 탑코트의 점도를 실시간으로 측정하였고 이 데이터를 통해 폴리우레탄 탑코트의 시간 별 점도에 대해 파악하였다. 실리카 나노입자는 초음파분산을 통해 에탄올 내에 분산을 진행하였고, 각기 다른 선경화 조건을 진행한 폴리우레탄 탑코트 위에 도포를 진행하였다. 실리카/폴리우레탄 탑코트 나노복합재료의 표면 거칠기는 표면 거칠기 테스터를 사용하여 측정하였고 표면 거칠기 데이터는 3차원 매핑을 사용하여 시각화 하였다. 선경화 시간에 따른 실리카와 폴리우레탄 탑코트 간의 접착력은 인발접착시험(Adhesion pull-off test)를 통하여 평가를 진행하였고, 표면 소수성은 증류수를 이용한 정적 접촉각을 통해 평가하였다. 최종적으로 소수성 표면을 위한 폴리우레탄 탑코트의 최적 선경화 시간을 파악할 수 있었다.

• 산업융합연구
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• 제20권10호
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• pp.33-38
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• 2022

본 논문에서는 용액 기반의 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano-tube)를 전자기기의 전도성 소재로 사용하기 위하여 쉽고 빠르게 형성하는 방법에 대해 연구하였다. 이를 위해 스핀 코팅 방법 및 아르곤 상압플라즈마 공정을 적용하여 글라스 위에 CNT 박막 코팅을 진행하였다. 코팅 횟수에 따른 전기적, 물리적 특성 변화를 관찰하기 위하여 1회부터 5회까지 동일한 방법으로 형성된 샘플을 제작하였고, 각 샘플에 대해 표면 형상, 반사도, 투과도, 흡수율 및 표면 저항을 측정하였다. 현미경을 이용하여 관찰했을 때 횟수가 늘어날 때 글라스 상에 검은 형상이 더 잘 관찰되며, 특히 스핀코팅에 의해 가운데 영역이 더 검게 관찰되는 것을 알 수 있다. 코팅 수가 증가함에 따라 측정 파장의 전 영역에서 투과도는 감소, 반사도 및 흡수율은 증가하였다. 또한, 파장이 감소함에 따라 투과율은 감소, 반사도 및 흡수율은 증가한다. 전기적인 특성의 경우, 2번 코팅했을 때 전도도가 상당히 향상됨을 확인할 수 있었으며, 추가 코팅에 의해서 전도도 감소가 관찰되지만, 큰 변화를 보이지는 않았다. 결론적으로 CNT를 투명전극으로 대체하기 위해서는 반사도 및 전기전도도를 함께 고려하여 코팅 횟수를 고려해야 하며, 2회가 최적임을 알 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.472-478
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• 2023

본 연구에서는 공기청정기 필터용 활성탄의 아세트알데하이드 제거 특성이 금속 촉매 첨착 및 관능기 도입 방법을 사용하여 조사되었다. 야자각 차의 KOH 활성화를 통해 고 비표면적(1700 m²/g)과 미세기공이 발달한 활성탄을 제조하였으며, 금속촉매 첨착과 관능기 개질을 위해 침지 후 기공 내 건조조건에 따른 첨착 효율을 조사하였다. 제조된 활성탄의 물성은 비표면적 및 기공 분석(BET), 유도결합 플라즈마 분광 분석(ICP), 유기 원소 분석(EA) 및 푸리에변환 적외선 분광 분석(FT-IR) 등을 통해 분석하였으며, 활성탄 성능 확인을 위해 침지 농도에 따른 아세트알데하이드 흡착성능을 가스크로마토그래피(GC)로 분석하였다. 첨착용액의 농도가 증가함에 따라 금속촉매 첨착량은 증가하였으며, 비표면적은 감소하는 경향을 보였다. 각 금속촉매 첨착 및 표면개질 활성탄의 파과시험 결과 MgO10@AC, CaO10@AC, EU10@AC, H-U3N1@AC 조성에서 우수한 아세트알데하이드 흡착성능을 보여주었다. 흡착성능이 가장 뛰어난 MgO10@AC에 대해 파과 시간은 533.8 분, 흡착량은 57.4 mg/g으로 측정되었으며, 이는 활성탄에 나노 크기의 MgO 촉매를 첨착할 경우 아세트알데하이드의 카보닐기와 상호작용하여 흡착성능이 개선됨을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.126-131
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• 2023

기존의 상용 플라스틱으로 인한 환경 오염에 대한 우려가 높아지면서 대체 재료로서 생분해성 고분자에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구는 생분해성 열가소성 수지인 폴리 젖산에 유기 핵제의 도입으로 물성 강화 및 100% 생분해 가능한 나노복합재 개발을 목표로 한다. 그에 따라 무기 핵제의 대체재로 친환경 소재인 셀룰로오스 나노섬유를 채택하였다. 폴리 젖산 내 셀룰로오스 나노섬유의 균일한 분산을 위해 동결 건조 방식으로 나노화된 섬유 형상을 유지시켰으며, 이축압출기로 1차 교반을 진행하고, 사출 성형을 통해 이중 교반된 물성 시험용 시편을 제작하였다. 보강된 결정성을 확인하기 위해 시차주사 열량분석법을 사용하였고 1 wt%의 셀룰로오스 나노섬유가 보강재 및 핵제로서 작용하여 냉결정화온도가 약 14℃ 가량 감소하며, 결정화되는 정도 또한 증가한 것을 확인하였다. 본 연구는 기존 생분해성 고분자의 무기 핵제를 유기 나노소재로 대체함으로써 100% 생분해 가능한 친환경 나노복합재 개발하여 강화된 물성의 플라스틱 소재 개발을 위한 친환경적 대안을 제시한다.

• 스마트미디어저널
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• 제12권5호
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• pp.36-45
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• 2023

최근 디지털 농업에 있어서 IoT를 기반으로 한 온실의 종류 및 활용이 확산되고 있으며, 온실의 현대화, 대형화와 스마트 기술을 활용한 공장화까지 진행되고 있다. 그러나 스마트 온실에서의 데이터 수집을 위한 장비와 온실의 크기나 모양과 같은 형태에 따른 구체적 규격화 방안이 제시되지 못하고 있다. 즉, 온실의 규모에 따른 센서와 장비의 종류 및 개수, 작물 및 탄소 중립에 부합하는 온실 시공 필름 종류와 자재 등 시설 설비를 위한 표준 자료가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 데이터 수집을 위한 IoT 장비의 구현, 설치 및 수량의 적합성에대하여 시험하였으며, 데이터 수집과 통신 방식의 구현을 통해 일부 표준기술을 제시하였다. 또한, 기존 온실의 90% 정도를 차지하고 있는 PE, PVC, EVA에 대한 충격강도, 인장, 인열, 신장율, 광투과성 및 수명 문제를 제시하였고, 필름으로 만들어지는 온실의 형태나 규모, 환경적 문제점을 본문에 제시하였다. 본 연구 논문에서는 온실 규모나 농가작물의 형태, 온실 수명 및 필름의 환경적 문제의 해결책으로 나노 소재 필름을 활용한 규격화된 탄소중립 모듈형 스마트 온실을 구현하고 기존 온실과의 성능을 분석·제시하였다. 이를 통해 온실의 규모나 농가작물의 형태에 구분이 없고, 수명이 연장되고 규격화되어 확장 및 축소가 자유로운 묘듈화된 온실을 제안한다. 최종적으로 기존PE, PVC, EVA 필름을 사용한 온실의 평균적 특성과 새로운 탄소중립형 나노 소재를 사용한 온실의 특성을 비교 검토하고, 탄소중립을 지원하는 확장 가능형 IoT 온실의 구현 방안을 제시하고자 한다.

• 산업융합연구
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• 제21권9호
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• pp.33-39
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• 2023

나노 크기의 물질은 여러 기판에 코팅이 가능하며, 이 소재는 투명하며, 전도성이 있기 때문에 전자소자의 투명전극이나 전원 공급용 전극으로 활용이 가능하다. 본 연구에서는 CNT와 Ag 나노와이어를 실크스크린 기법을 이용하여 반복적으로 코팅하였으며, 5번까지 형성한 샘플을 제작하여, 광학 및 전기 특성을 측정하고, 분석하였다. 실크스크린 코팅된 샘플 표면은 코팅 방향에 의한 자국이 형성되었음을 확인하였으며, 코팅한 횟수에 따른 투과도 및 표면 저항의 경향성을 조사하였다. 코팅 횟수가 늘어남에 따라 투과도 및 표면 저항은 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 투과도의 경우 2번과 5번에서 변화폭이 컸으며, 이러한 변화는 Ag 나노와이어 코팅에 의한 것으로 확인되었다. 또한, 700nm를 기점으로 이전 파장 영역에서는 파장에 따라 증가하는 반면 이상에서는 감소하는 경향을 보였다. 표면 저항은 1번 코팅했을 때 9Ω/cm² 에서 5번 코팅을 진행하였을 때 0.856Ω/cm² 으로 낮아졌다. 투과도와 유사하게 Ag에 의하여 저항값이 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 향후 Ag 나노와이어의 Ag 농도 및 다른 방법으로 코팅하여 투명도가 높은 CNT와의 융합을 통하여 원하는 투명 전극을 구현하여 전자소자에 적용할 필요가 있다.