하수슬러지의 해양투기가 금지됨에 따라 하수슬러지의 적정처리에 대한 요구가 커지고 있다. 따라서 본 연구에서는 하수슬러지와 폐유리를 이용하여 경량벽돌을 제조하고자 하였다. 건축자재인 벽돌은 통상 $1,200^{\circ}C$ 이상의 고온에서 제조되기 때문에 벽돌 제조시 다량의 에너지가 소비된다. 본 연구에서는 하수슬러지와 폐유리를 이용하여 경량벽돌 제조시 $CO_2$ 배출량을 줄이기 위해 $800^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 지오폴리머 기술을 이용하여 벽돌을 제조하였다. 경량벽돌 제조시 소성온도, 하수슬러지와 폐유리 및 물유리와 물의 혼합비 등이 주요 영향 인자이며, 이들의 변화에 따른 경량벽돌의 특성을 평가하였다. 본 연구결과에 따르면 경량벽돌의 최적 제조조건은 소성온도 $750^{\circ}C$, 물유리/물 혼합비 1.5, 하수슬러지/폐유리 비 10 : 90 wt%였다. 이때 제조한 경량벽돌의 압축강도 5.1 MPa, 비중 0.46으로 발포세라믹 경량벽돌 기준을 만족시키는 것으로 나타났다.
Solid oxide fuel cell(SOFC) is an electrochemical energy conversion system with high efficiency and low-emission of pollution. In order to reduce the operating temperature of SOFC system under $800^{\circ}C$, the thickness reduction of YSZ electrolyte to be as thin as possible, e.g., less than 10 ${\mu}m$ are considered with the microstructure control and optimum design of unit cell. Methods for reducing the thickness of YSZ electrolyte have been investigated in coin cell. Moreover, a large unit cell($8cm{\times}8cm$) for SOFC was fabricated using an anode-supported electrolyte assembly with a thinner electrolyte layer, which was prepared by a tape casting method with a co-sintering technique. we studied the design factors such as active layer, electrolyte thickness, cathode composition, etc,. by the coin type of unit cell ahead of the fabrication process of a large unit cell and also reviewed about the evaluation technique of a large size unit cell such as interconnect design, sealing materials and current collector and so forth. Electrochemical evaluations of the unit cells, including measurements such as power density and impedance, were performed and analyzed. Maximum power density and polarization impedance of coin cell were 0.34W/$cm^2$ and $0.45{\Omega}cm^2$ at $800^{\circ}C$, respectively. However, Maxium power density of a large unit cell($5cm{\times}5cm$) decreased to 0.21W/$cm^2$ at $800^{\circ}C$ due to the increase of ohmic resistance. However, It was found that the potential value of a large unit cell loaded by 0.22A/$cm^2$ showed 0.76V at 100hrs without the degradation of unit cell.
페놀수지 표면에서의 트래킹 방전에 대한 화재원인을 규명하기 위하여 검증실험, FT-IR, DTA, 사진촬영 등의 다양한 방법으로 분석하였다. 페놀수지는 유기질 절연재료 중 저전압기기의 외함재료로 가장 많이 이용된다. 본 실험에서는 외부열에 의해 탄화질로 변화되는 것과 전기적 원인에 의해 흑연질이 되는 것에 대해 재료분석을 통한 방법으로 규명하였다. FT-IR을 이용하여 표면방전에 의해 탄화된 시료는 $150[^{\circ}C]$에서 열처리된 시료로부터 약 $1730[cm^{-1}]$ 부분과 $1680[cm^{-1}]$부근의 적외선흡광피크를 확인하였다. DTA를 이용하여 페놀수지는 약 $450[^{\circ}C]$ 부근에서 발열피크가 나타났으며, 방전에 의해 탄화된 재료는 약 $610[^{\circ}C]$ 부근에서 발열피크가 나타나는 것을 알 수 있었다. 이로써 전기화재원인을 규명하는 것이 가능하게 되었다. 이 결과들로부터, 전기화재의 예방과 국민의 생명과 재산을 지키는 중요한 자료가 될 것으로 기대된다.
고출력 LED 조명용 패키지를 제조함에 있어서 발열은 LED의 광출력과 수명에 매우 중요한 영향을 주는 인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 가로등용 고출력 LED 패키지를 개발함에 있어서 효과적인 방열을 하기 위하여 방열효과가 상대적으로 우수한 구조인 chip-on-a-heat sink 구조를 가지는 세라믹-메탈 기반의 패키지를 제조하였다. 열확산 기능을 하는 heat sink 기판소재는 알루미늄 합금을, LED 어레이 회로를 형성하는 절연막으로는 저온동시소성용 glass-ceramics을 사용하였다. 특히 열처리 시 가장 이슈가 되는 세라믹-금속 하이브리드 패키지 기판의 휨을 억제하기 위한 수단으로서, glass-ceramic 절연막을 부분 코팅함으로써 휨현상을 용이하게 줄일 수 있게 되었다. 또한, LED 패키지의 방열특성의 향상 즉 열저항도 기존의 MCPCB 패키지나 전면 코팅형 절연막 패키지에 비해 훨씬 낮아지는 효과를 얻었을 뿐 아니라, 세라믹 코팅소재의 절감효과도 볼 수 있게 되었다.
석탄가스화 복합발전(IGCC) 시스템의 공정 시뮬레이션의 일환으로서 석탄가스용 복합발전 플랜트의 성능해석을 하였다. Texaco 가스화기와 저온가스 정제공정에서 생성된 가스를 연료로 하는 가스터빈/증기터빈/폐열회수보일러로 구성된 복합사이클발전시스템을 구성한 후, ASPEN(Advanced System for Process Engineering) Code를 이용하여 정상상태 성능해석을 수행하였다. 가스터빈 사이클(GE MS 7001FA)은 공기분리 공정과의 연계성(Integration)이 고려되었고, 증기사이클은 가스화공정과 가스정제 공정과의 연계성(Integration)을 고려하여 구성하였다. 공정해석결과 가스터빈출력(MWe)은 천연가스를 사용하는 경우에 비하여 동일 입열량(연소기 입구기준)기준으로 약 20%의 증가를 가져왔다. 본 연구의 결과를 Bechtel Canada Inc.에서 Nova Scotia 발전소를 대상으로 1991년에 수행한 연구결과와 비교하였을때 잘 일치하였으며, 이를 통하여 본 연구에서 사용된 해석방법이 상용화 공정의 시뮬레이션에 적정하게 이용될 수 있음을 확인하였다.
A series of $La_2O_3$-added zincborosilicate glasses was fabricated by systematically varying $La_2O_3$ addition up to 15mol% under the constraint of a ZnO:$B_2O_3$ ratio of 1:2. The degree of water leaching after ball milling of the prepared glasses in water medium was relatively quantified by the change in zinc peak intensity in energy dispersive spectroscopy. 8mol% of $La_2O_3$ was the most efficient addition in inhibiting the glass leaching by water. The role of $La_2O_3$ in inhibiting the leaching was explained in terms of change of structural units in the glass network. When the optimum 8mol% $La_2O_3$-added ZnO-$B_2O_3$ glass was used as sintering aid for $Al_2O_3$, the fabricated alumina-glass composite at $875^{\circ}C$ demonstrated dielectric constant of 6.11 and quality factor of 15470 GHz, indicating the potential of leaching-minimized $La_2O_3-ZnO-B_2O_3$ glass for application to low temperature co-firing ceramic technology.
Varying quantities of a high-thermal-expansion glass, 50CaO-20ZnO-$20B_2O_3-10SiO_2$ (CZBS), were added to alumina and sintered at $875^{\circ}C$ for 2 h for low temperature co-firing ceramic (LTCC) applications. As the amount of glass addition increased from 40 wt% to 70 wt%, the apparent density of the sintered product increased from 88.8% to 91.5%, which was also qualitatively confirmed by microstructural observation. When the glass addition was very high, e.g., 70 wt%, an apparent formation of secondary phases such as $CaZn_2AlZnSiAlO_7$, $Ca_2Al(AlSi)O_7$, $Ca_2Al_2SiO_7$, $Ca_2ZnSi_2O_7$ and ZnO, was observed. Both the dielectric constant and the coefficient of thermal expansion increased with the glass addition, which was qualitatively consistent with the analytical models, while the experimental values were lower than the predicted ones due to the presence of pores and secondary phases.
유기금속분해법(MOD, Metal Organic Decomposition)에 의하여 ITO 박막을 제조하고 SnO$_2$의 조성과 소성온도의 변화에 따른 박막의 특성변화를 고찰하였다. SnO$_2$의 양이 변하여도 ITO는 In$_2$O$_3$의 결정구조를 유지하고 있었으며, 이로부터 Sn이 In자리를 치환하여 고용체를 형성함을 알 수 있었다. SnO$_2$를 9wt.% 첨가 하였을때 비저항이 2.5$\times$$10^{-3}$$\Omega$-cm로 가장 낮은 값을 보였으며, 이는 타 연구자들의 결과치 보다 약 10배정도 큰 값이다. 이러한 비저항값의 차이는 작은 입경으로 인한 이동도의 감소 때문인 것으로 판단되었다. 투광도는 SnO$_2$의 첨가량 및 소성온도에 크게 의존하지 않았으며 가시영역에서 90% 이상을 보였다. 광흡수단으로부터 계산된 optical energy gap은 4.51-4.96eV 이었다.
최근 20년 동안 스핀 스프레이 방법으로 제조된 페라이트 필름이 갖는 여러 가지 우수한 점들이 보고되어 왔다. 기존의 벌크 페라이트 재료와 달리 고주파 특성이 우수하며, $100^{\circ}C$ 이하에서 저온 공정이 가능한 점이 그것이다. 따라서 상기의 방법을 이용하여 micro DC-DC 컨버터용 Ni-Zn 페라이트 인턱터를 제조하였으며, 기판재료는 폴리이미드를 사용하였고, 라미네이션과 비아홀 가공, 도금 공정을 이용하여 임베디드 형태를 완성하였다. 또한 Ni-Zn ferrite는 절연체이므로 다른 절연층을 형성하지 않았다. 제조된 Ni-Zn ferrite 는 약 0.61 T의 포화자화, 약 110의 실수 투자율을 보였고, 인덕터의 특성은 스파이럴 16턴 디자인의 경우 5 MHz에서 1.52 H에 Q-factor 24.3, 정격전류 863 mA였다.
15세기 말과 16세기 초에 철화분청을 생산했던 곳으로 잘 알려진 공주 학봉리에서 수습된 12 도편의 분청사기를 과학적으로 분석하였다. 태토와 유약의 성분은 각각 X선 형광분석기와 전자현미분석장치로 분석하였고, 미세구조분석은 광학현미경, 편광현미경, 전자현미분석장치, 그리고 X선회절분석기를 이용하였다. 태토와 유약의 성분은 학봉리에서 지리적으로 가까운 곳에 위치한 보령 용수리분청과 비교하여 통계분석을 하였으며, SPSS프로그램을 사용하였다 태토는 보령 송수리 분청에 비해 실리카와 용융제는 높게 나타났으나, 알루미나는 낮은 수치를 보였고, 유약은 실리카, 소다. 철산화물은 높은 반면, 알루미나와 칼슘산화물의 양은 낮게 나타났다. 학봉리 분청 자체도 두 그룹으로 나뉘었다. 유약은 라임계열이었으며, 태토내에는 석영, 둘레가 일부 녹은 큰 장석덩어리, 사장석, 흑운모와 철산화물과 같은 결정들이 많이 남아있음을 관찰할 수 있었다. 이러한 미세구조로 보아 원료의 수비상태가 좋지 않았고, 번조온도도 비교적 낮았음을 예측할 수 있다. 철화안료의 원료는 성분과 X선 회절분석에 의해 Mg/Fe/Al 스피넬로 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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