• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권3호
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• pp.233-237
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• 2024

본 연구는 유/무기 나노복합체를 이용한 PAN계 탄소섬유 토우(PAN-based carbon fibers tow) 기반의 유연 전극 제작 및 이를 활용한 비효소 전기화학 센서 개발에 대한 것으로, 전도성 고분자 polyaniline (PANI)와 금속 산화물 CuO을 유/무기 나노복합체 소재로 사용하였으며 글루코스를 전기화학 센서 타겟으로 적용하였다. 전극 제작을 위해 시판된 CFT는 열처리를 통한 사이징(sizing) 제거와 전기화학적 산화에 의한 표면 활성화의 전처리 공정을 거쳐 사용되었다. 유/무기 나노복합체는 전기화학적 중합 및 증착법을 통해 전처리된 CFT 표면 위에 순차적으로 합성되어 최종 CFT/PANI/CuO NPs 전극이 제작되었다. CFT/PANI/CuO NPs 전극의 전기화학적 특성 및 센싱 성능은 시간대전류법와 순환전압 전류법, 전기화학 임피던스 분광법을 이용하여 분석되었다. CFT/PANI/CuO NPs 전극은 전도성 고분자과 금속 산화물의 접목에 의해 전기 전도도 향상 및 우수한 전자 전달, 감응시간 단축, 비표면적 증가 등 개선된 전기화학적 특성과 증가된 감도, 넓은 선형 농도 구간, 높은 선택도 등 향상된 글루코스 센싱 성능을 보였다.

• 센서학회지
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• 제10권4호
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• pp.250-258
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• 2001

본 연구에서는 지상에서 전장의 세기를 측정하는 것에 의해 낙뢰 예측이 가능한 뇌경보시스템을 개발하였다. 뇌경보시스템은 전장센서로써 회전형 필드밀, 임피던스변환기, 2단 증폭기 및 마이크로프로세서로 구성되어 있다. 교정 실험결과로부터 뇌경보시스템의 주파수대역과 최대 분해능은 각각 $DC{\sim}200\;[Hz]$, 73[V/m]이었으며, 뇌운에 의한 대지전장의 세기를 18.7 [kV/m]까지 측정할 수 있음을 확인하였다. 실제 상황에서 본 뇌경보시스템의 감지능력을 평가하기 위하여 뇌운의 모델을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며. 그 결과 관측점으로부터 6 [km] 이내에 접근하는 뇌운의 움직임을 관측할 수 있었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제14권5호
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• pp.811-830
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• 2014

A numerical study has been carried out to simulate an innovative monitoring procedure to detect and localize damage in reinforced concrete beams retrofitted with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) unidirectional laminates. The main novelty of the present simulation is its ability to conduct the electromechanical admittance monitoring technique by considerably compressing the amount of data required for damage detection and localization. A FEM simulation of electromechanical admittance-based sensing technique was employed by applying lead zirconate titanate (PZT) transducers to acquire impedance spectrum signatures. Response surface methodology (RSM) is finally adopted as a tool for solving inverse problems to estimate the location and size of damaged areas from the relationship between damage and electromechanical admittance changes computed at PZT transducer surfaces. This statistical metamodel technique allows polynomial models to be produced without requiring complicated modeling or numerous data sets after the generation of damage, leading to considerably lower cost of creating diagnostic database. Finally, a numerical example is carried out regarding a steel-reinforced concrete (RC) beam model monotonically loaded up to its failure which is also retrofitted by a CFRP laminate to verify the validity of the present metamodeling monitoring technique. The load-carrying capacity of concrete is predicted in the present paper by utilizing an Ottosen-type failure surface in order to better take into account the passive confinement behavior of retrofitted concrete material under the application of FRP laminate.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1034-1035
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• 2015

Watertight 25.8 kV/600 A/12.5 kA fault current limiters (FCLs) have successfully installed in five areas (Incheon, Seoul, Gyeong-gi, Daejeon, Suwon) on KEPCO power distribution line for the purpose of commercial demonstrations. The fault current limiting operation of this FCL, which includes functions of sensing, commutation, and reduction of fault currents, is perfectly completed within 1 cycle immediately after fault occurs. The performance of FCL was verified by short circuit test, impedance test, insulation test, temperature-rise test, and control test, etc at PT&T in LS industrial systems, which is the official certification institute in Korea. In 2013, and also the FCL field test was performed in order to test the protection coordination between conventional relays and FCL, on the 1.5 kA and 5.0 kA faults, which were made by connecting the Artificial Fault Generator (AFG) to the distribution line in test grid at KEPCO Power Testing Center. The next step of this project is to check the FCL conditions caused by real external environment, and acquire the various data from five regions installed with FCL. In this paper, we intend to explain the FCL specifications and performance characteristics, and check the expected effect by application of FCL to power distribution line based on the power system analysis of an application site.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권3호
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• pp.202-210
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• 2016

열차폐코팅은 극한의 열환경에서 사용되는 기계요소를 고온으로부터 보호하기 위하여 널리 이용하는 코팅으로, 관련 산업의 경제적 이윤과 사용자 안전에 관련한 중요한 기술이다. 따라서 이런 열차폐코팅의 비파괴적 손상 평가는 그 중요성이 높이 평가되어 왔으나, 코팅 파쇄의 원인이 되는 내부의 미세한 조성 변화를 감지하기 위한 기술적 난제를 안고 있는 연구 주제이다. 본 논문은 열차폐코팅의 비파괴적 손상 평가를 위한 유한요소해석 기반 고감도 와전류 센서 설계 과정을 소개하고, 설계한 센서를 제작하여 진행한 성능 평가를 통해 설계 과정을 검증하였다. 와전류 센서의 성능을 예측하기 위하여 유한요소해석을 수행한 결과, 열차폐코팅의 손상 정도에 따른 센서의 임피던스가 증가와, 마그네틱 쉴드를 적용하였을 때 자속집속에 의한 검출능 향상을 관찰할 수 있었다. 또한 실제 실험결과와 비교를 통해 유한요소해석 결과를 검증하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.606-610
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• 2019

본 연구에서 우리는 보론 도핑된 다이아몬드 나노물질을 이용하여 유연성 탄소 섬유 기반의 전극(CF-BDD 전극)을 개발하고, 이를 비효소적 글루코스 센서에 적용하여 전기화학적 특성을 확인하였다. 이 전극은 탄소 섬유 표면에 정전하 자기조립법을 이용하여 BDD 층을 증착하여 제작하였다. 이 전극 물질의 표면 구조는 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 분석하였으며, 전기화학적 특성 및 센싱 성능 분석은 시간대전류법(CA)와 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스(EIS)으로 실행하였다. 제작된 CF-BDD 전극은 산화-환원 화학종과 전극 계면 간의 effective direct electron transfer와 large effective surface area, high catalytic activity의 우수한 특성들을 보였다. 결과적으로, CF 센서와 비교에서 CF-BDD 센서는 더 넓은 선형 농도 범위(3.75~50 mM)와 더 빠른 감응 시간(3초 이내), 더 높은 감도(388.8 nA/mM) 등의 향상된 센싱 특성을 보였다. 따라서, 본 연구에서 개발된 전극 물질은 다양한 전기화학 센서 뿐 아니라, 웨어러블 센서 소재로도 활용 가능할 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.52-57
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• 2023

본 연구는 고성능 유연 전극 소재 개발을 위한 기초 연구로, 유연 전극 소재의 성능을 향상시키기 위해 금속 산화물 CuO nanoparticles (CuO NPs)를 도입하여 탄소나노튜브 섬유(carbon nanotube fiber; CNT fiber) 표면 위에 전기화학적 증착시켜 CNT fiber/CuO NPs 전극을 합성하고, 이를 전기화학적 비효소 글루코스 센서에 적용하였다. 이 전극의 표면 및 elemental composition 분석은 주사전자 현미경(SEM)과 에너지분산형 분광분석법(EDS)을 이용하였으며, 전극의 전기화학적 특성 및 글루코스에 대한 센싱 성능은 순환전압 전류법(CV)과 전기화학 임피던스법(EIS), 시간대전류법(CA)을 통해 조사되었다. CNT fiber/CuO NPs 전극은 CNT fiber의 우수한 특성과 함께 CuO NPs 도입에 따른 약 2.6배의 유효 전극면적(active surface area) 증가 효과와 11배 정도의 향상된 전자전달(electron transfer) 특성 및 우수한 전기적 촉매 활성(electrocatalytic activity) 덕분에 CNT fiber 유연 기반 전극의 글루코스 검출에 대한 성능이 개선되었다. 따라서, 본 연구를 기반으로 다양한 나노구조체를 활용한 고성능 유연 전극 소재 개발이 기대된다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.59-66
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• 2024

본 논문에서는 임펄스 유사 신호 복사를 위한 안테나 설계 방법에 대하여 기술하였다. 임펄스 유사 신호의 스펙트럼은 수GHz의 대역을 가지는 파형으로 안테나의 설계도 광대역에 걸쳐 동작할 수 있도록 설계됨과 동시에 근거리 임펄스 레이더 응용에 활용되기 위해서는 시영역에서의 복사 펄스를 반영한 설계가 필요하다. 시영역에서의 복사 펄스 특성을 반영한 비발디 안테나를 설계하였고 안테나의 특성을 주파수 영역 및 시영역에서 검증하였다. 설계된 안테나는 약 1.8GHz에서 10GHz 이상의 광대역을 거쳐 동작함을 확인할 수 있으며 안테나의 입력임피던스는 1GHz 이후부터 10GHz까지 광대역에 걸쳐 100 Ω에 유사한 값으로 안정적으로 수렴함을 측정 및 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있다. 전방향으로 복사되는 파형의 특성을 시영역에서 30도 간격으로 확인하였으며 안테나로부터 복사되는 파형은 지향성을 가짐을 확인하였다. 본 연구의 결과는 근거리 탐지 응용분야와 같은 지표투과레이더 설계에 활용 가능할 것으로 보인다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.914-923
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• 2009

헬릭스 안테나는 관제, 관측, 탐사, 통신 위성 등에서 관제(TT&C), 데이터 통신, GPS 수신 시스템, 전술 시스템으로 활용되고 있다 위성의 Z축에서 최대 지향성과 방사 특성을 갖는 헬릭스는 광대역의 임피던스와 통신 커버리지 대역을 제공할 수 있다. 도파관 혼 구조는 흔히 레이다 분야에 이용되는데, 지반 탐사 레이다 및 전자파 장애 측정 등 초 광대역 펄스를 필요로 하는 곳에 사용된다. 또한 크기가 비교적 작고, 적은 방사 왜곡으로 인한 고효율과 낮은 반사 특성을 갖는 장점이 있다. 본 논문에서는 고용량의 데이터를 전송하여 넓은 주파수 대역폭을 사용하는 통신 및 원격 탐사 위성에 적합한 도파관 혼-헬릭스 결합 안테나를 설계한다. 설계된 변형 구조 안테나는 S 밴드에서 가변 빔 스캐닝 모드를 갖는 혼-헬릭스 결합 헬리콘 구조로 관제, 탐사, 고속 데이터 통신용 등의 다기능 안테나로 동작한다. 도파관 혼은 테이퍼된 헬릭스를 감싸는 접이식 반사체로 설계하여 구조물의 소형화를 유도한다. 현재 개발 중인 차세대 다목적 실용위성에서는 고성능의 탑재체를 활용하기 때문에 정밀하고 안정된 위성 자세 제어 능력을 요구하고, 위성 안테나의 지향성 요구 조건이 강화된다. 이를 위해 설계된 안테나의 위성 초기 배치에 따른 링크 분석을 통해 위성체의 자세 및 운용 모드에 따라 다른 결과를 갖는 빔 스캐닝을 산출하고 각 모드에서의 자료 전송률에 대해 연구한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.39-46
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• 2015

본 논문에서는 2.4 GHz에서 동작하는 $90^{\circ}$ 하이브리드 커플러 구조에 전도성 고분자 화합물을 적용한 가스 센서를 제안하였다. 가스 센서에서 전도성 고분자 화합물(Conducting Polymer: CP)는 특정 가스를 검출하는 검출 물질로 사용되며, 특정 가스와 반응할 때 대개 물질의 일함수(work function)와 전도도(conductivity) 및 임피던스가 변하게 된다. 이러한 물성변화 특성의 근거로 마이크로파 대역에서 $90^{\circ}$ 하이브리드 커플러 구조에 전도성 고분자를 적용하여 가변 감쇄기 및 가변 위상 천이기 형태의 센서를 제작하였다. 본 연구에서 제안한 센서는 전도성 고분자 화합물의 높은 전도도를 이용하여 기존 전송선로의 일부를 전도성 고분자 물질로 대체하였다. 실험은 온도 $28^{\circ}$와 상대습도 85 % 환경에서 진행되었으며, 센서에 100 ppm 농도의 에탄올 가스를 노출시켰다. 그 결과, $S_{21}$의 진폭 특성이 최대 0.13 dB 변하였고, ${\angle}S_{21}=360^{\circ}$를 만족하는 주파수가 2.875 MHz 이동한 것을 확인하였다.