• 센서학회지
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• 제32권5호
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• pp.290-294
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• 2023

Among various types of harmful gases, hydrogen sulfide is a strong toxic gas that is mainly generated during spillage and wastewater treatment at industrial sites. Hydrogen sulfide can irritate the conjunctiva even at low concentrations of less than 10 ppm, cause coughing, paralysis of smell and respiratory failure at a concentration of 100 ppm, and coma and permanent brain loss at concentrations above 1000 ppm. Therefore, rapid detection of hydrogen sulfide among harmful gases is extremely important for our safety, health, and comfortable living environment. Most hydrogen sulfide gas sensors that have been reported are electrical resistive metal oxide-based semiconductor gas sensors that are easy to manufacture and mass-produce and have the advantage of high sensitivity; however, they have low gas selectivity. In contrast, the electrochemical sensor measures the concentration of hydrogen sulfide using an electrochemical reaction between hydrogen sulfide, an electrode, and an electrolyte. Electrochemical sensors have various advantages, including sensitivity, selectivity, fast response time, and the ability to measure room temperature. However, most electrochemical hydrogen sulfide gas sensors depend on imports. Although domestic technologies and products exist, more research is required on their long-term stability and reliability. Therefore, this study includes the processes from electrode material synthesis to sensor fabrication and characteristic evaluation, and introduces the sensor structure design and material selection to improve the sensitivity and selectivity of the sensor. A sensor case was fabricated using a 3D printer, and an Ag reference electrode, and a Pt counter electrode were deposited and applied to a Polytetrafluoroethylene (PTFE) filter using PVD. The working electrode was also deposited on a PTFE filter using vacuum filtration, and an electrochemical hydrogen sulfide gas sensor capable of measuring concentrations as low as 0.6 ppm was developed.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.39-46
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• 2024

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 공정압력을 1에서 7mTorr 로 변화시켜 가며 GTZO (Ga-Ti-Zn-O)박막을 제작하여, 구조적 특성과 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD측정을 통해 공정압력에 무관하게 모든 GTZO박막이 c-축으로 우선 성장함을 확인할 수 있었고, 1mTorr 에서 제작한 GTZO 박막이 반가폭 0.38˚ 로 가장 우수한 결정성을 나타내었다. 가시광 영역(400~800 nm)에서의 평균 투과도는 공정압력에 상관없이 80% 이상의 값을 나타내었고, 공정압력이 증가함에 따라 캐리어 농도가 감소하고 이로 인해 에너지 밴드갭이 좁아지는 Burstein - Moss 효과도 관찰할 수 있었다. 공정압력 1mTorr 에서 증착한 GTZO박막의 재료 평가 지수는 9.08 × 10³ Ω^-1·cm^-1 로 가장 우수한 값을 나타내었고 이때 비저항과 가시광 영역에서의 평균 투과도는 각각 5.12 × 10^-4 Ω·cm 과 80.64 % 이었다.

• 한국재료학회지
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• 제34권4호
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• pp.202-207
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• 2024

In this study, we undertook detailed experiments to increase hydrogen production efficiency by optimizing the thickness of titanium dioxide (TiO₂) thin films. TiO₂ films were deposited on p-type silicon (Si) wafers using atomic layer deposition (ALD) technology. The main goal was to identify the optimal thickness of TiO₂ film that would maximize hydrogen production efficiency while maintaining stable operating conditions. The photoelectrochemical (PEC) properties of the TiO₂ films of different thicknesses were evaluated using open circuit potential (OCP) and linear sweep voltammetry (LSV) analysis. These techniques play a pivotal role in evaluating the electrochemical behavior and photoactivity of semiconductor materials in PEC systems. Our results showed photovoltage tended to improve with increasing thickness of TiO₂ deposition. However, this improvement was observed to plateau and eventually decline when the thickness exceeded 1.5 nm, showing a correlation between charge transfer efficiency and tunneling. On the other hand, LSV analysis showed bare Si had the greatest efficiency, and that the deposition of TiO₂ caused a positive change in the formation of photovoltage, but was not optimal. We show that oxide tunneling-capable TiO₂ film thicknesses of 1~2 nm have the potential to improve the efficiency of PEC hydrogen production systems. This study not only reveals the complex relationship between film thickness and PEC performance, but also enabled greater efficiency and set a benchmark for future research aimed at developing sustainable hydrogen production technologies.

• 청정기술
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• 제29권2호
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• pp.126-134
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• 2023

직접촉매분해기술은 반도체 및 디스플레이 산업에서 아산화질소(N₂O)의 배출을 완화할 수 있는 유망한 기술이다. 본 연구는 7대 온실가스 중에 하나인 N₂O 직접촉매분해를 위한 γ-Al₂O₃ 촉매에 관한 것이다. 실험에 사용한 γ-Al₂O₃ 촉매는 뵘석 분말을 사용하여 압출 성형하여 제조하였으며, 반응은 직경 약 5 mm 크기로 분쇄한 촉매를 직경 25.4 mm (1인치) 반응기를 사용하여 수행하였다. N₂O 농도는 약 1%가 되도록 공급하였으며, 온도는 550-750 ℃, 압력은 상압, GHSV는 1800-2000 h-1에서 촉매반응 특성을 확인하였다. 분위기 가스로는 질소, 공기 그리고 공기+수분을 공급하여 N₂O 분해 특성과 산소의 영향 및 스팀의 영향을 확인하였다. 촉매 내구성은 N₂ 분위기에서 수행하였는데, 700 ℃에서 350 시간 동안 연속 운전을 통해 확인하였다. 실험결과 불활성 분위기(N₂)일 경우 700 ℃에서 N₂O 분해율이 100%에 가까운 수준까지 도달함을 확인하였고, 공기와 수분을 공급할 경우 분해율이 낮아짐을 확인하였다. 내구성 실험 결과 350 시간동안 촉매성능저하는 없었다. 따라서 뵘석 분말로 제조한 γ-Al₂O₃ 촉매는 N₂O 분해 특성에 우수할 뿐만 아니라 내구성 또한 우수하여 전자 산업을 비롯하여 질산제조공정 등 산소와 수분이 존재하는 경우에도 적용 가능할 것으로 기대한다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제31권1호
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• pp.75-81
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• 2019

목 적: 두피 악성종양의 치료에 광자선을 사용할 때 필요한 Bolus 재질들의 단점으로 인하여 3D Printer용 헬멧형 bolus가 제작되고 있다. 하지만 사용되는 재질인 PLA은 조직등가물질에 비해 높은 밀도를 가지고 있으며 환자가 착용할 경우 불편한 점들이 발생한다. 이에 본 연구에서는 3D Printer를 이용한 M3 wax 헬멧을 제작하여 악성 두피종양을 치료하는 방법을 시도해 보고자 한다. 대상 및 방법: 헬멧형 M3 wax의 모델링을 위해 두부인체모형팬텀을 CT로 촬영해 DICOM file로 획득하고, 두피 위에 헬멧이 위치할 부위를 Helmet contour로 제작하였다. M3 Wax 헬멧의 제작은 paraffin wax를 녹이고, 산화마그네슘, 탄산칼슘을 섞어 용해시킨 후 PLA 3D 헬멧의 내부에 넣고 표면의 PLA 3D 헬멧을 제거하였다. 치료계획은 총 10 Portal의 Intensity-Modulated Radiation Therapy(IMRT)로 세웠으며, 치료선량은 200 cGy로 eclipse의 Analytical Anisotropic Algorithm(AAA)를 사용하였다. 그 후 EBT3 film과 Mosfet(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor: USA)를 이용해 선량검증을 실시하였으며, CT 모의치료실과 동일한 조건으로 두부인체모형팬텀을 재현해 IMRT Plan을 측정하였다. 결 과: CT상에서 측정된 Bolus의 Hounsfield unit(HU)는 $52{\pm}37.1$으로 나타났다. M3 wax bolus 측정점 A, B, C에서 TPS의 선량은 186.6 cGy, 193.2 cGy, 190.6 cGy으로 확인되었고, Mostet으로 3회 측정한 선량은 $179.66{\pm}2.62cGy$, $184.33{\pm}1.24cGy$, $195.33{\pm}1.69cGy$, 오차율은 -3.71 %, -4.59 %, +2.48 %였다. EBT3 Film으로 측정된 선량은 $182.00{\pm}1.63cGy$, $193.66{\pm}2.05cGy$, $196{\pm}2.16cGy$이었으며, 오차율은 -2.46%, +0.23 %, +2.83 %로 확인되었다. 결 론: M3 wax bolus는 2 cm의 두께로 제작되어 뇌 부분의 선량을 보다 쉽게 낮추어 치료계획을 수립할 수 있었다. 치료선량 검증에서의 EBT3 Film과 Mosfet의 선량계의 A, B, C 측정값에서도 두피의 표면선량 최대 오차율은 5 % 이내로 측정되었으며, 일반적으로 3 % 이내로 정확하게 측정되었다. M3 wax bolus는 제작과정 기간이 3D Printer보다 빠르고 비용이 저렴하며, 재사용 가능하고, 인체조직 등가물질로서 두피 악성종양 치료에 매우 유용한 Bolus이다. 따라서 3D Printer의 대용량 Bolus, Compensator의 제작시간 및 비용이 비싼 단점을 극복하는 주조형 M3 wax bolus의 사용이 추후 확대될 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제30권1_2호
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• pp.49-63
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• 2018

목 적 : 왼쪽 유방암 세기변조방사선 치료 시 Skin flash를 적용함에 있어 치료계획의 변화를 알아보고, 적용하지 않았을 경우와 적용 했을 시 피부선량의 변화를 비교해 보고자 하였다. 또한 Skin flash를 다양한 두께별로 적용하여 두께별 피부선량의 변화를 비교, 분석해 보고, 적절한 Skin flash의 적용에 대해 알아보고자 한다. 대상 및 방법 : 실험대상은 Anthropomorphic phantom을 이용하였고, 치료계획을 위한 영상획득은 전산화 단층촬영(CT)으로 하였다. 전산화치료계획은 Eclipse(ver 13.7.16, Varian, USA)의 RTP 시스템을 이용하여 2 field hybrid IMRT와 6 field static IMRT의 두 가지 치료계획을 하였다. 위의 치료계획을 바탕으로 각 치료계획마다 Skin flash 두께를 0.5 cm, 1.0 cm, 1.5 cm, 2.0 cm, 2.5 cm으로 변경하여 추가치료계획을 수립하였고, 추가치료계획에 대해 총 MU값과 최대선량의 변화를 알아보았다. 치료 장비는 $VitalBeam^{TM}$(Varian Medical System, USA)의 6 MV를 이용하였다. 측정 장비는 MOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor)을 이용하였고, 측정지점은 phantom의 왼쪽 유방의 센터를 기준으로 위(1번), 중간(2번), 아래(3번) 세 부위에 위치시켜 피부선량을 측정하였다. 그리고 인위적으로 좌표를 0.5cm 내측(medial), 외측(lateral)으로 이동시켜 피부선량의 변화를 비교 분석하였다. 결 과 : Skin flash를 적용하지 않은 치료계획 2F-hIMRT, 6F-sIMRT의 측정값을 기준선량으로 하였다. 2F-hIMRT의 1번 측정점 206.7 cGy, 2번 186.7 cGy, 3번 222 cGy였고, 6F-sIMRT의 기준값은 1번 192 cGy, 2번 213 cGy, 3번 215 cGy로 측정되었다. 이 기준값들과 비교하여 2F-hIMRT에서 1번 측정점은 Skin flash 2.0 cm, 2.5 cm 적용시 평균 261.3 cGy로 26.1 %diff로 가장 많은 선량차를 보였고, 2번 측정점은 Skin flash 2.0 cm일 때 평균 197.3 cGy, 5.6 %diff의 선량차가 났고, 3번 측정점은 Skin flash 2.5 cm일 때 최대 245.3 cGy, 10.5 %diff였다. 6F-sIMRT에서는 1번 측정지점이 Skin flash 2.0 cm 적용시에 216.3 cGy, 12.7 %diff로 가장 큰 선량차이를 보였고 측정지점별로 Skin flash 2.5 cm 적용시가 아닌 2.0 cm 적용시 선량차가 가장 크게 나타났다. 2F-hIMRT, 6F-sIMRT에서 각각 내측 0.5 cm 이동 후 Skin flash를 사용하지 않았을 때 측정치는 2F는 기준값과 비교시 1번, 3번 측정지점에서 -75.2 %diff, -70.1 %diff 차이였고, 6F는 1번, 2번, 3번 측정 지점에서 -14.8, -12.5, -21.0 %diff로 처방선량에 미치지 못하는 저선량이 측정되었다. 두 치료계획 모두 Skin flash 두께가 커질수록 총 MU와 최대선량이 증가하는 것으로 나타났고, 몇몇 결과를 제외하면 전체적으로 %diff도 증가했다. 모든 조건에서 0.5 cm의 Skin flash 두께 사용이 기준값의 피부선량과 약 20 % 이하의 차이로 가장 적은 것으로 나타났다. 결 론 : 결과에 따라 Skin flash의 두께를 0.5 cm으로 최소화 하는 것이 최대선량이나 MU의 증가를 최소화할 수 있었고, 기준이 되는 치료계획과도 가장 적은 피부선량차이를 보였기에 0.5 cm으로 최소화 하여 적용하는 것이 가장 이상적이라 할 수 있을 것이다. 또한 Skin flash 두께를 무한정 크게 한다고 해서 MU나 최대선량, 피부선량차가 증가하지 않고 수렴한다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 유방암 환자의 호흡에 의한 PTV의 변화와 여러 오차의 인자들을 고려한다면 0.5~1.0 cm Skin flash 범위에서 Skin flash를 사용한다면 적용하지 않는 것보다는 더 많은 이점이 있을 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.115-116
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• 2012

The demand for flexible electronic systems such as wearable computers, E-paper, and flexible displays has increased due to their advantages of excellent portability, conformal contact with curved surfaces, light weight, and human friendly interfaces over present rigid electronic systems. This seminar introduces three recent progresses that can extend the application of high performance flexible inorganic electronics. The first part of this seminar will introduce a RRAM with a one transistor-one memristor (1T-1M) arrays on flexible substrates. Flexible memory is an essential part of electronics for data processing, storage, and radio frequency (RF) communication and thus a key element to realize such flexible electronic systems. Although several emerging memory technologies, including resistive switching memory, have been proposed, the cell-to-cell interference issue has to be overcome for flexible and high performance nonvolatile memory applications. The cell-to-cell interference between neighbouring memory cells occurs due to leakage current paths through adjacent low resistance state cells and induces not only unnecessary power consumption but also a misreading problem, a fatal obstacle in memory operation. To fabricate a fully functional flexible memory and prevent these unwanted effects, we integrated high performance flexible single crystal silicon transistors with an amorphous titanium oxide (a-TiO2) based memristor to control the logic state of memory. The $8{\times}8$ NOR type 1T-1M RRAM demonstrated the first random access memory operation on flexible substrates by controlling each memory unit cell independently. The second part of the seminar will discuss the flexible GaN LED on LCP substrates for implantable biosensor. Inorganic III-V light emitting diodes (LEDs) have superior characteristics, such as long-term stability, high efficiency, and strong brightness compared to conventional incandescent lamps and OLED. However, due to the brittle property of bulk inorganic semiconductor materials, III-V LED limits its applications in the field of high performance flexible electronics. This seminar introduces the first flexible and implantable GaN LED on plastic substrates that is transferred from bulk GaN on Si substrates. The superb properties of the flexible GaN thin film in terms of its wide band gap and high efficiency enable the dramatic extension of not only consumer electronic applications but also the biosensing scale. The flexible white LEDs are demonstrated for the feasibility of using a white light source for future flexible BLU devices. Finally a water-resist and a biocompatible PTFE-coated flexible LED biosensor can detect PSA at a detection limit of 1 ng/mL. These results show that the nitride-based flexible LED can be used as the future flexible display technology and a type of implantable LED biosensor for a therapy tool. The final part of this seminar will introduce a highly efficient and printable BaTiO3 thin film nanogenerator on plastic substrates. Energy harvesting technologies converting external biomechanical energy sources (such as heart beat, blood flow, muscle stretching and animal movements) into electrical energy is recently a highly demanding issue in the materials science community. Herein, we describe procedure suitable for generating and printing a lead-free microstructured BaTiO3 thin film nanogenerator on plastic substrates to overcome limitations appeared in conventional flexible ferroelectric devices. Flexible BaTiO3 thin film nanogenerator was fabricated and the piezoelectric properties and mechanically stability of ferroelectric devices were characterized. From the results, we demonstrate the highly efficient and stable performance of BaTiO3 thin film nanogenerator.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.39-46
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• 2017

본 연구는 평판형 히터용 금속방열판상의 세라믹 절연층 제조, 즉 절연성 금속기판에 관한 것이다. 반도체나 디스플레이의 열처리 공정 등에 사용되는 평판형 히터를 제조함에 있어서, 온도 균일도를 높이기 위해 금속 방열판으로서 열전도율이 높고, 비교적 가벼우며, 가공성 좋은 알루미늄 합금 기판이 선호된다. 이 알루미늄 기판에 발열 회로 패턴을 형성하기 위해서는 금속 기판에 절연층으로서 고온 안정성이 우수한 세라믹 유전체막을 코팅하여야 한다. 금속 기판상에 세라믹 절연층을 형성함에 있어서 가장 빈번히 발생하는 첫 번째 문제는 금속과 세라믹의 이종재료 간의 큰 열팽창계수 차이와 약한 결합력에 의한 층간박리 및 균열발생이다. 두 번째 문제는 절연층의 소재 및 구조적 결함에 따른 절연파괴이다. 본 연구에서는 이러한 문제점 해소를 위해 금속소재 기판과 세라믹 절연층 사이에 완충층을 도입하여 이들 간의 기계적 매칭과 접합력 개선을 도모하였고, 다중코팅 방법을 적용하여 절연막의 품질과 내전압 특성을 개선하고자 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.188.2-188.2
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• 2015

The presence of the conduction interface in epitaxial $LaAlO_3/SrTiO_3$ thin films has opened up challenging applications which can be expanded to next-generation nano-electronics. The metallic conduction path is associated with two adjacent insulating materials. Such device structure is applicable to frequency-dependent impedance spectroscopy. Impedance spectroscopy allows for simultaneous measurement of resistivity and dielectric constants, systematic identification of the underlying electrical origins, and the estimation of the electrical homogeneity in the corresponding electrical origins. Such unique capability is combined with the intentional control on the interface composition composed of $SrTiO_3$ and $CaTiO_3$, which can be denoted by $SrxCa1-_xTiO_3$. The underlying $Sr_xCa1-_xTiO_3$ interface was deposited using pulsed-laser deposition, followed by the epitaxial $LaAlO_3$ thin films. The platinum electrodes were constructed using metal shadow masks, in order to accommodate 2-point electrode configuration. Impedance spectroscopy was performed as the function of the relative ratio of Sr to Ca. The respective impedance spectra were analyzed in terms of the equivalent circuit models. Furthermore, the impedance spectra were monitored as a function of temperature. The ac-based characterization in the 2-dimensional conduction path supplements the dc-based electrical analysis. The artificial manipulation of the interface composition will be discussed towards the electrical application of 2-dimensional materials to the semiconductor devices in replacement for the current Si-based devices.

• 한국지구과학회지
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• 제34권6호
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• pp.588-601
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• 2013

최근 지구물리 물리탐사 분야에서 경사각과 방위각 정보는 시추공 물리검층 및 물리탐사 자료보정을 위한 시추공 편차검층, 이동형 실시간 자료획득 시스템, 기타 지구물리 모니터링 시스템 등 다양하게 활용되면서 그 중요성이 높아지고 있다. 특히 최근 셰일가스의 개발이 가능하게 한 방향시추 기술에서도 경사각과 방위각 정보는 필수일 정도로 그 응용범위가 매우 넓다. 따라서 여러 분야에 응용될 수 있는 경사각과 방위각 측정 시스템의 초소형 옥외 저전력 운용이 절실해졌다. 본 논문에서는 최신 CMOS 저전력, 고성능 MCU 및 멤스(MEMS) 자세방위기준장치(AHRS)를 도입하여 초소형, 저전력으로 제작된 다용도 야외시험용 실시간 경사각과 방위각 연속 측정 시스템 개발 연구의 결과를 제시하고자 한다. 시스템은 최소 지름 42 mm의 존데 내에 설치될 수 있도록 초슬림 형태로 제작되었으며 실시간 데이터 획득이 가능할 뿐만 아니라 엔코더, DGPS 연동으로 운용 확장이 가능하여 다양한 응용이 기대된다.