• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.550-556
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• 2022

당, 알코올, 유기산 및 아미노산 등과 같은 다양한 유기물에 포함된 화학에너지를 전기에너지로 전환시키는 효소 연료전지의 성능은 anode 뿐만 아니라 cathode에도 큰 영향을 받는다. 본 연구의 목적은 laccase 기반의 고성능 cathode 전극을 개발하는데 있다. 효소, 전자전달체 및 탄소나노튜브로 구성된 효소 복합체를 제조하고 이를 전극 표면에 다층으로 부착하며 층수 및 탄소나노튜브의 첨가 유무가 전극 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 전극 표면에 효소-전자전달체(Lac-(PVI-Os-dCl))의 층수가 증가할수록 전극에서 발생되는 환원 전류량이 증가하였다. 탄소나노튜브가 첨가된 효소-전자전달체 복합체 전극(Lac-SWCNTs-(PVI-Os-dCl))이 Lac-(PVI-Os-dCl) 전극에 비하여 1.7배 많은 환원 전류를 생성하였다. Lac-SWCNTs-(PVI-Os-dCl)과 Lac-(PVI-Os-dCl)의 비율을 변화시키며 적층한 전극들에서 2층의 Lac-(PVI-Os-dCl)과 2층의 Lac-SWCNTs-(PVI-Os-dCl)으로 구성된 전극이 가장 많은 양의 환원 전류(10.1±0.1 µA)를 생성하였다. 단일 층의 Lac-(PVI-Os-dCl)로 구성된 cathode를 사용하는 셀과 최적화된 cathode를 사용하는 셀의 최대 생산 전력밀도는 각각 0.46±0.05와 1.23±0.04 µW/cm²였다. 본 연구 결과는 전극 표면에 laccase, 전자전달체 및 탄소나노튜브로 구성된 복합체의 적층 최적화를 통해 cathode 및 이를 이용하는 효소 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있음을 시사한다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.31-38
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• 2022

심전도(electrocardiogram)는 심장의 주기적인 활동을 전기적인 신호로 기록한 것으로 심근의 리듬을 측정하고 판단하여 개인건강을 진단할 수 있는 중요한 신체정보이다. 특성상 대용량의 정보를 발생하는데 특정 질병의 진단을 목표로 하는 경우 상당한 기간의 누적 신호를 필요로 한다. 따라서 의학적인 손실 없이 정보용량을 대폭 줄이기 위한 압축 및 저장 처리에 관한 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 최근 일상생활에서 착용할 수 있고 신호를 실시간 전송할 수 있는 스마트한 측정기기의 개발로 심전도는 그 활용도가 더욱 높아지고 있다. 측정기기는 일반적으로 사용자의 편리성을 위해 성능과 전력소모가 제한적인데, 이런 환경에서 대용량의 신호를 수 초안에 처리하고 전송할 수 있는 기법의 개발이 요구되고 있다. 본 논문에서는 심전도의 단위 파형의 누적 평균(template)을 활용하여 효율적으로 신호를 압축 전송하는 기법을 제안한다. 압축은 템플릿 매칭을 활용하며 무손실(lossless)이 가능하다. 제안하는 기법은 기존의 대표적인 압축방식과 비교해서 고압축 환경에서 우수한 성능을 보여주며, 복잡도는 상대적으로 높지 않은 것으로 분석된다. 그리고 template 매칭 차이 값에 대한 기존의 압축 기술의 적용도 가능하다.

• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.357-372
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• 2021

에너지 수확장치는 석유자원의 고갈로 인한 자원난을 해결할 수 있는 대안으로 유망하다고 알려져 있다. 기계적 움직임을 전기 에너지로 전환할 수 있는 압전 소자들의 한계(환경오염 및 낮은 기계적 특성)를 극복하기 위하여, 고분자 기지재 기반 복합재료 압전 에너지 수확장치에 대한 많은 연구들이 수행되었다. 본 논문에서는 사용된 재료 및 공정에 기초하여, 보고된 압전 복합재료의 출력 성능 및 관련된 응용 분야를 검토하였다. 압전 필러는 티탄산 지르콘산 연 및 티탄산바륨 기반의 세라믹 필러뿐만 아니라, 친환경, 생체적합성 및 유연성 측면에서 유리한 산화아연을 검토하였다. 기지재는 폴리비닐리덴플로오라이드 및 공중합체로 구성된 압전 고분자 및 에폭시 및 폴리디메틸실록산 기반의 유연한 고분자로 분류하여 복합재료의 압전 시너지 및 높은 외력 적용에 의한 압전 출력 향상을 논의하였다. 또한, 금속 혹은 탄소 소재 기반 2차 필러의 적용에 의한 복합재료의 전도성 혹은 기계적 특성의 향상이 압전 수확장치의 출력 성능에 미치는 영향을 복합재료의 구조 측면에서 검토하였다. 향상된 성능으로 소형 전자기기, 스마트 센서, 의학 분야 등에 응용 가능한 복합재료 기반 압전 수확장치는 미래의 일상에서 접할 수 있는 무선 전자 장치의 전원으로써 잠재적인 통찰을 제공할 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.296-301
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• 2023

고온 운전이 가능한 고체산화물 연료전지의 최대의 장점은 내부개질을 통한 연료의 다양성에 있다. 하지만 기존의 Ni/SYZ전극은 탄소침적에 대한 단점을 가지고 있고, 이를 해결하기 위해 페로브스카이트 구조의 연료극 개발이 진행되었다. 본 연구에서는 페로브스카이트 대체 연료극의 낮은 전기전도도 및 촉매활성을 향상시키기 위해 rGO(reduced graphene oxide)를 Sr_0.92Y_0.08TiO₃(SYT)와 혼합하여 연료극에 대한 성능 평가를 진행하였다. Ni/YSZ(yttria stabilized zirconia)와 SYT에 1wt%rGO를 첨가하여 연료극을 합성하였다. 고온 산화조건에서 전극 제조 후 rGO의 유무 확인은 XPS 및 라만 분석을 통해 확인하였다. rGO/SYT 연료극은 rGO 대비 H₂에서 3배, CH₄에서 6배의 매우 큰 성능 향상을 보여주었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.644-649
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• 2023

DRAM(Dynamic Random Access Memory) 스케일링 과정에서 발생하는 셀간 거리의 감소에 따라 STI(Shallow Trench Isolation)두께 감소는 문턱이하 누설이 증가되는 패싱워드라인 효과를 유발한다. 인접한 패싱워드라인에 인가된 전압으로 인한 문턱이하누설 전류의 증가는 데이터 보존시간에 영향을 주며, 리프레시의 동작 횟수가 증가되어 DRAM의 소비 전력을 증가시키는 요인이 된다. 본 논문에서는 TCAD Simulation을 통해 패싱워드라인 효과에 대한 원인을 확인한다. 결과적으로, 패싱워드라인 효과가 발생하는 DRAM 동작상황을 확인하고, 이때 패싱워드라인 효과로 인해 전체 누설전류의 원인에 따른 비중이 달라지는 것을 확인하였다. 이를 통해, GIDL(Gate Induced Drain Leakage)에 의한 누설전류뿐만 아니라 문턱이하 누설전류를 고려의 필요성을 확인하며 이에 따른 DRAM 구조의 개선 방향의 지침이 될 수 있다.

• 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.

• 전기전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.97-103
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• 2024

일부 약물은 피부의 표피층 이하로 주입될 때 훨씬 더 효과적인 의료 효과를 제공할 수 있다. 그러나 전통적인 비침습 주입 장치는 피부의 한 부분에 상대적으로 많은 양의 약물을 전달하며, 이는 조직층 구조를 분리하여 멍과 출혈을 유발할 수 있다. 피부의 큰 표면적에 빠른 반복율로 소량을 주입함으로써 환자의 부상과 통증을 감소시킬 수 있다. 이를 위해서 약액을 분사하는 압력은 빠른 속도로 침투 가능 압력까지 상승되고 빠르게 하강하여 주입되지 않는 되튀김량을 줄이고, 주입량을 최소화해야한다. 이러한 형태의 비침습 주사 장치가 개발되었지만 그 장치들의 의학적 효능은 분석된 바가 거의 없다. 따라서 이 연구에서는 속도가 ~310m/s인 마이크로젯을 분사하는 레이저 유도 마이크로젯 장치를 개발했다. 펄스 시간은 400~800 ㎲이며 각 분사가 초당 10번 반복되는 속도로 약물을 약 1 µL 분사할 수 있습니다. 이러한 원리를 사용하여 우리는 마우스 모델에 대한 약물 주사의 효과를 평가했다. 마우스 모델에 인슐린 용액을 주입한 후 혈중 인슐린 농도를 측정하였으며, 일반 바늘 주사 주법과 동일한 값을 얻었다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제10권3호
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• pp.141-154
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• 2004

자연에너지인 태양열을 동력원으로 하여 구동되는 물펌프는 물이 많이 필요한 여름철에 과 열원인 태양에너지가 강하므로 매우 이상적인 장치라 할 수 있다. 본 연구에서는 태양열 물펌프의 자동화운전을 실현하고자 작동물질의 압력변화를 감지하여 자동 운전되도록 하였으며, 이에 필요한 제어논리를 개발하고 회로론 구성하였다. 실험에서는 장치를 제작. 실험, 분석하였고 분석항목은 양수량과 효율, 압력, 온도를 분석하였다. 또한 자동화에 필수적인 응축기 진공을 위한 응축기의 최소 전열면적을 설계하였으며, 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 복사에너지를 동력으로 변환하여 물을 양수할 수 있었고, 자동화 제어회로에 의해 사이클을 반복할 수 있었다. 2 양수는 60분 동안에 13사이클을 수행하였으며, 사이클 당 소요시간은 약 4.9분이었다. 총 양수량은 69,200cc, 사이클 당 평균 5,320cc를 양수하였다. 이 과정동안 장치의 열효율은 $0.030\%$로 나타났다. 3. 실험과정에서 기액 분리탱크 내의 작동물질 증기의 온도는 물탱크로 증기를 배출하기 전후에 따라 약 $41\~49^{\circ}C$ 범위에 있었으며, 상당히 균일하게 변동하고 있었다. 물탱크와 공기탱크내의 온도는 약 $30^{\circ}C$ 정도 부근에서 유지되고 있었으며, 응축기 냉각수공급온도는 실험기간 중 $10\~13^{\circ}C$ 범위를 나타내었다. 응축기 출구온도는 $14\~17^{\circ}C$ 정도로서 응축기 냉각수의 입출구 온도차는 실험초기를 제외하면 약 $4^{\circ}C$ 전후로 나타났다 4. 기액 분리탱크 내의 압력은 자동화 프로그램 된 범위인 150$\~$450hPa(gauge)를 매우 정확하게 유지하였으며, 공기탱크내의 압력은 약 1200hPa로 나타났다. 응축기내의 압력은 약 600hPa로서 진공을 잘 유지함으로서 사이클을 반복하는데 문제가 없었다. 5. 한국의 전국 하루 평균 3.488kWh/($m^2{\cdot}day$)의 태양에너지를 기준으로 장치의 열효율이 $0.1\%$를 적용하고 전 양정을 10m로 보면 태양열복사 단위면적 $m^2$ 당 약 128kg의 물을 양수할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권6호
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• pp.229-236
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• 2014

수평 전기로에서 $MnAl_2S_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $MnAl_2S_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100)기판에 성장시켰다. $MnAl_2S_4$ 단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 $630^{\circ}C$, 기판의 온도 $410^{\circ}C$였고 성장 속도는 $0.5{\mu}m/hr$였다. 이때 $MnAl_2S_4$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 132 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. $MnAl_2S_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수를 293 K에서 10 K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=3.7920eV-(5.2729{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+786K)$였다. $MnAl_2S_4$ 단결정 박막의 응용소자인 photocell로 사용할 수 있는 pc/dc 값이 가장 큰 광전도셀은 S 증기분위기에서 열처리한 셀로 $1.10{\times}10^7$이었으며, 광전도 셀의 감도(sensitivity)도 S 증기분위기에서 열처리한 셀이 0.93로 가장 좋았다. 또한 최대 허용소비전력(MAPD)값도 S 증기분위기에서 열처리한 셀이 316 mW로 가장 좋았으며, S 증기분위기에서 열처리한 셀의 응답시간은 오름시간 14.8 ms, 내림시간 12.1 ms로 가장 빠르게 나타나, $MnAl_2S_4$ 단결정 박막을 S 분위기에서 $290^{\circ}C$로 30분 열처리한 photocell이 상용화가 가능할 것으로 여겨진다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.1461-1464
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• 2019

본 논문에서는 위치추적과 방사선 측정이 가능한 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드 개발을 제안한다. 제안하는 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기의 임베디드 보드는 신호 처리부, 통신부, 전원부, 메인 제어부 등으로 구성된다. 신호 처리부에서는 차폐설계, 노이즈 저감 기술 및 전자파 차감 기술 등을 적용한다. 통신부에서는 WiFi 방식을 사용하여 통신하도록 설계한다. 메인 제어부에서는 전력 소모를 최소한으로 줄이고 작고 밀도가 높으면서도 낮은 발열성을 통하여 높은 고성능 시스템을 구성한다. 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드는 재난 및 화재현장 등 열악한 환경에 노출되어 운영하는 장비이므로 방수와 내열성을 고려한 외형도 설계 및 제작을 한다. 제안된 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드의 효율을 판단하기 위하여 공인시험기관에서 실험하였다. 방수 등급은 소방관용 장비의 특성 상 재해 현장에서 물에 의한 침수 시에도 안정적인 성능을 유지할 수 있는 IP67 등급을 달성하였다, 동작 온도는 재해현장에서의 폭넓은 환경변화에 대응할 수 있는 -10℃~50℃의 범위에서 측정이 되었다. 배터리 수명은 붕괴사고 등의 비상 재난 상황에 대처할 수 있는 1회 충전 후 144시간 사용 가능함이 측정되었다. PCB를 포함한 최대 통신 거리는 재난 상황 시 지휘통제 차량과의 직선거리에서 기존의 50m보다 넓은 범위인 54.2m에서 작동하는 것이 측정되었다. 따라서 일체형 방사선 피폭 방호 소방관 인명구조 경보기를 위한 임베디드 보드의 그 효용성이 입증되었다.