• 대한환경공학회지
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• 제35권9호
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• pp.636-642
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• 2013

광촉매인 나노크기의 산화아연(ZnO)과 흡착기능의 지지체인 Laponite, 결합제인 poly vinyl alcohol (PVA)를 혼합하여 붕산(boric acid)과 가교반응(crosslinking)을 통해 흡착과 광분해가 동시에 발생하며 회수가 불필요한 nano-ZnO/Laponite/PVA (ZLP) 광촉매 흡착볼을 개발하였다. ZLP 광촉매 흡착볼 제작을 위한 최적의 배합비는 Nano-ZnO:Laponite:PVA:deionized water의 구성비가 3:1:1:16 (by weight)으로 도출되었으며, PVA가 붕산과의 가교결합을 통해서 다층의 망(mesh network)과 막(film)을 형성하여 Laponite의 팽윤과 ZnO의 탈리 현상을 억제하는 것으로 사료된다. 수중안정성을 개선하고 비표면적을 높이기 위한 최적의 건조방법은 microwave를 활용하는 방법이며, SEM과 TEM의 분석을 통해 다양한 크기(55~500 ${\mu}m$)의 공극(pore)이 분포하며 ZnO의 균질한 분포를 확인할 수가 있었다. 메틸렌블루 광분해 특성은 반응 초기(40분)에는 Laponite와 메틸렌블루의 이온결합에 따른 흡착제거가 주요 제거 기작이며, 메틸렌블루의 흡착이 포화상태에 도달 후 광분해를 통한 제거가 발생함을 확인하여 흡착과 광분해가 동시에 발생하여 수중에 용해된 메틸렌 블루를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 짧은 시간에 흡착과 광분해가 동시에 진행되어 난분해성 오염물질을 효과적으로 제거하는 광촉매 흡착볼의 제작이 가능하며, 나노물질의 탈리로 인해 발생하는 환경 및 수용체에 미치는 위해성도 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.371-371
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• 2011

본 연구에서는 황화납(PbS)과 황화카드뮴(CdS)을 감응물질로 하는 양자점 감응형 태양전지를 만들고 효율을 측정하였다. Sputter를 이용하여 고진공의 상태에서 산화아연(ZnO) film을 seed layer로 증착한 후 수열합성법으로 ZnO 나노선을 합성한다. 합성된 나노선을 successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) 법으로 PbS, CdS 양자점을 합성하고 이를 주사전자 현미경(SEM), X-선 회절(XRD)을 통해 확인하였다. 또한 PbS와 CdS의 co-sensitizer를 합성하고 diffused reflectance spectra (DRS)를 측정함으로써 넓은 범위의 광흡수도를 확인할 수 있었다. Co-sensitizer의 합성 방법을 달리하여 PbS/CdS를 합성한 후 각각의 효율을 측정해보고, 더 높은 효율을 내기 위한 방안에 대해 고찰하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.399.1-399.1
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• 2016

p-type 반도체 물질로 알려진 $Cu_2O$에 Li 이온을 doping하면 Cu 이온 자리에 Li이온이 치환되어 p-type의 특성이 더욱 강하게 나타내는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 RF magnetron sputtering방법으로 성막한 p-type형 $Li:Cu_2O$박막의 특성을 연구하고 이를 $Li:Cu_2O-ZnO$ pn 접합 유연 나노제너레이터에 적용하였다. $Li:Cu_2O$ 성막시 $O_2$ 분압을 변수로 100nm 두께의 $Li:Cu_2O$ 박막을 성막하여 전기적, 광학적, 구조적, 표면 특성을 분석하였다. Hall measurement 측정 결과 $Li:Cu_2O$ 박막은 정공을 Major Carrier로 갖는 p-type 반도체임을 확인하였고, $O_2$의 분압이 증가할수록 Mobility 및 Carrier Concentration이 증가함을 확인하였다. 최적조건에서 광학적 투과도는 약 45%를 보였으며, 투과도를 통해 계산한 band gap은 약 2.03eV로써 일반적인 산화물 반도체의 작은 밴드갭을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 Ellipsometer분석을 통해 $Ar:O_2$ 비가 $Li:Cu_2O$ 굴절률 및 흡광도에 미치는 영향을 연구하였으며, FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)을 통해 표면을 분석하였다. 또한 XRD(X-ray diffractometer), TEM(Transmission Electron Microscope) 분석을 통하여 상온에서 성막한 $Li:Cu_2O$ 박막의 미세구조를 연구하였다. UPS(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) 분석을 통해 일함수를 측정하였다. 이렇게 제작된 p 타입 $Li:Cu_2O$ 박막을 이용하여 $Li:Cu_2O-ZnO$ pn 접합을 구현하고 이를 이용해 유연 나노제너레이터를 제작하였다. 다양한 특성 분석을 통해p-type을 이용한 산화물 박막 기반 유연 나노 제너레이터 특성 향상 메커니즘을 제시하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권6호
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• pp.270-275
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• 2021

ZnO는 출발물질인 황산아연과 알칼리 침전제인 NaOH와 Na₂CO₃에 의해 생성된 아연 중간생성물의 변이 거동과 결정화 조건에 따라 제조하였다. ZnO 결정화를 위해 아연 중간생성물인 Zn₄(OH)₆SO₄·H₂O, Zn₅(OH)₆(CO₃)₂·H₂O를 각각 400℃, 800℃에서 1시간 하소하였고, 하소 온도는 열중량 분석을 기반으로 하였다. 아연 중간생성물인 Zn₄(OH)₆SO₄·H₂O은 400℃에서 Zn₄(OH)₆SO₄·H₂O, ZnO 결정상이 혼재됨을 확인하였고, 800℃에서 완전히 열분해되어 순수한 ZnO만 형성되었다. Na₂CO₃와 반응하여 생성된 아연 중간생성물인 Zn₅(OH)₆(CO₃)₂·H₂O는 400℃ 이상에서 완전한 ZnO의 결정상을 확인하였다. Na₂CO₃와 반응을 통해 상대적으로 낮은 하소 온도에서 나노 입자의 ZnO를 합성할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.91-91
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• 2012

We aim in synthesizing various functional thin films thinner than ~ 10 nm for environmental applications and photovoltaic devices. Atomic layer deposition is used for synthesizing inorganic thin films with a precise control of the film thickness. Several examples about application of our thin films for removing volatile organic compounds (VOC) will be highlighted, which are summarized in the below. 1) $TiO_2$ thin films prepared by ALD at low temperature ($<100^{\circ}C$) show high adsorption capacity for toluene. In combination with nanostructured templates, $TiO_2$ thin films can be used as building-block of high-performing VOC filter. 2) $TiO_2$ thin films on carbon fibers and nanodiamonds annealed at high temperatures are active for photocatalytic oxidation of VOCs, i.e. photocatalytic filter can be created by atomic layer deposition. 3) NiO can catalyze oxidation of toluene to $CO_2$ and $H_2O$ at $<300^{\circ}C$. $TiO_2$ thin films on NiO can reduce poisoning of NiO surfaces by reaction intermediates below $200^{\circ}C$. We also fabricated inverted organic solar cell based on ZnO electron collecting layers on ITO. $TiO_2$ thin films with a mean diameter less than 3 nm on ZnO can enhance photovoltaic performance by reducing electron-hole recombination on ZnO surfaces.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.48-48
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• 2018

습도는 대기중에 분포되어있는 물 분자의 양으로 사람이 살아가는데 있어 막대한 영향을 주는 환경적 요소중 하나이다. 산업적 가스의 순도에 막대한 영향을 끼치기도 하고, 반도체 산업에서 불량률과도 밀접한 관련이 있다. 또한, 식품학이나 기상학, 농사와도 밀접한 관련이 있어서 습도를 측정하는 것은 중요시 되고 있다. 이를 위해서 많은 물질들이 사용되고, 연구되었다. 산화 구리, 산화 아연, 산화 납 등의 산화금속 물질들이나 전도성 고분자, 실리콘 기반의 물질들이 주로 사용되고 있는데, 그 중 산화 금속이 쉬운 합성 방법과 낮은 단가, 명확한 작동 원리로 인해 널리 사용되고 있다. 산화 아연의 경우 넓은 direct band gap energy와 우수한 내화학성으로 인해 주로 사용되는데 그 중 1차원 물질인 nanowire의 경우 비등성 구조와 높은 비표면적을 갖는 특성으로 인해 산화 아연의 nanowire 구조가 많이 사용된다. 본 연구에서는 열처리 공정을 이용하여 산화아연의 nanowire 구조를 합성하였고, 합성된 nanowire는 양쪽의 미세전극을 직접적으로 연결하여 간편한 방식으로 소형 소자를 만들 수 있다는 장점이 있다. 열처리 공정 이전에 전기도금 방식을 이용하여 아연층을 증착 하였다. 전기도금 조건은 0.1 M의 염화 아연과 1 M의 염화 칼륨으로 구성된 용액에 -1.1 V를 인가하였다. 합성된 아연층은 열처리 공정에 의해 산화아연의 nanowire 구조체로 변환되고, SEM (scanning electron microscope)를 통해 표면 형상을 관찰 하였고, XRD (X-ray diffraction)을 통해 미세구조를 확인하였다. -1 V부터 1 V 범위의 전압을 흘려주어 형성된 소자의 전기적 특성을 확인하였고, 1 V를 인가하였을 때, 습도 변화에 따른 센서 소자의 저항변화를 통해 습도 센서로서의 특성을 확인 하였다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2011년도 제45차 학술발표회
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• pp.55-55
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• 2011

국내의 등산용 아웃도어 제품의 경우, 기능성인 투습도와 내수압만을 증대시키려는 연구가 주류를 이루고 있었다. 하지만, 실제 등산용 아웃도어의 경우 산악지형인 고지대에서 사용시간이 많으므로, 이에 따른 장시간의 직접적인 태양광 노출로 인한 인체에 치명적인 영향을 야기시키고 있지만, 인체 보호용 헬스케어 아웃도어 제품에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 태양광은 자외선 2.5%, 가시광선 51.5%, 적외선 46.0%의 광량 비율을 가지고 있으며, 이 중 자외선은 광량은 적지만 에너지적으로 높아 유기물 분해 및 열화를 일으킨다. 이러한 자외선을 차단하기위해 아웃도어 의류에서는 유무기하이브리드 소재를 표면에 코팅시키게 되며, 기능성 코팅액내에 함유되어 있는 나노분말의 경우 이산화티타늄($TiO_2$), 산화세륨(CeO), 산화아연(ZnO), 삼산화텅스텐($WO_3$), 산화마그네슘(MgO) 등이 주로 사용되어 진다. 본 연구에서는 자외선 흡수소재로 나노산화아연분말을 이용하여, 그 입도 및 코팅용 희석 용매내의 분산성을 확인하고, 함유량을 달리한 코팅 수지를 제조하여, 코팅시편 제조 후 그 특성을 비교/분석하여 자외선 차단 효과를 확인하고자 한다.

• 한국환경보건학회지
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• 제43권3호
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• pp.194-201
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• 2017

Objectives: Zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) are widely used in various commercial products, but they are exposed to the environment and can induce toxicity. In this study, we investigated the environmental fate and bioaccumulation of ZnO NPs in a microcosm. Methods: The microcosm was composed of water, soil (Lufa Soil 2.2) and organisms (Oryzias latipes, Neocaridina denticulata, Semisulcospira libertina). Point five and 5 mg/L of ZnO NPs were exposed in the microcosm for 14 days. Total Zn concentrations were measured using an Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (ICP-MS) and intracellular NPs were observed using Transmission Electron Microscopy (TEM). Results: In the initial stages of exposure, the Zn concentrations in water increased in all exposure groups and then decreased, while the Zn concentration in soil increased after three hours for the 5 mg/L solution. Zn concentrations also showed increasing trends in N. denticulata and S. libertina at 0.5 and 5 mg/L, and in O. latipes at 5 mg/L. Accumulation of NPs was found in the livers of O. latipes and hepatopancreas of N. denticulata and S. libertina. Conclusions: In the early stages of exposure, ZnO NPs remained in the water, and then were transported to the soil and test species. Unlike other species, total Zn concentrations in N. denticulata and S. libertina increased for both 0.5 mg/L and 5 mg/L. Therefore, ZnO NPs were more easily accumulated in zoobenthos than in fish.

• 공업화학
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• 제27권6호
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• pp.555-564
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• 2016

대기 중 이산화탄소의 재활용 기술과 재생에너지에 의한 물 분해 기술의 접목이 최근 가능해지면서 메탄올은 많은 관심을 받고 있다. 경제성이 유리하도록 메탄올 경제를 실현하기 위해서는 고활성 메탄올 합성 촉매를 제조하여야 하며, 이를 위해서는 논리적인 접근법이 필요하다. 공침법을 통해 제조하는 Cu/ZnO 기반의 촉매는 침전, 숙성, 여과, 세척, 건조, 소성, 환원 등의 복잡한 단계로 제조되며, 100년의 역사를 가지고 있음에도 불구하고 최근에야 침전 화학과 촉매 나노구조에 대한 기초적인 이해가 이루어지고 있다. 이에 본 고에서는 단계별로 합성 변수가 침전, 소성, 환원상태 물질의 물성에 미치는 영향에 대한 최근 결과들을 리뷰하고, 화학적 기억 효과라고 부르는 이들 물성들과 최종 촉매의 활성 사이의 관련성을 논의하였다. 제조 변수별 설명은 메탄올 합성을 위한 Cu/ZnO 기반 고활성 촉매를 제조하는 방법에 초점이 맞추어져 있다. 논의된 합성 전략은 공침법을 기반으로 하는 타 금속 또는 금속 산화물 담지 촉매의 제조에 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권6호
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• pp.220-225
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• 2020

반응부, 이송부, 포집부로 이루어진 기상합성장치를 구축하여 Oxide TFT의 대표적인 물질인 IGZO 반도체용 타겟의 기초 소재인 산화갈륨 나노분말을 기상합성법으로 제조하였다. 반응부에서 갈륨 금속을 증발시켜 1150℃ 이상의 온도에서 산화갈륨 나노분말이 만들어지는 것을 확인하였다. 갈륨 금속은 증발 즉시 반응부에서 산화갈륨 나노분말로 합성되었으며, 반응부의 온도가 증가함에 따라 높은 결정도와 큰 입자 크기를 보였다. 또한, 합성된 산화갈륨 나노분말은 구형의 모양을 가지면서 매우 낮은 응집성을 가졌다. 기상합성법으로 얻은 산화갈륨 나노분말을 상용 산화인듐, 산화아연 분말(몰비 = 1 : 1 : 1)과 혼합하여 소결을 시행한 결과, 소결온도 1450℃에서 5.83 g/㎤의 최대밀도를 얻어 같은 조건하에서 상용 산화갈륨 분말을 이용해 만든 IGZO 소결체(5.61 g/㎤)보다 높은 밀도를 얻음을 볼 수 있었다.