• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.819-825
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• 2018

본 연구는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 중공입자로 구성된 다공성 1차원 나노구조체를 전기방사 공정 및 두단계의 후 열처리 과정을 통해 주형법과 커켄달 효과를 동시 적용하여 합성했다. 열처리 과정 중, 수 nm의 치밀한 Fe 금속입자는 커켄달 효과에 의해 중공구조를 갖는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자로 최종 변환되었다. 또한, 전기방사 용액에 첨가한 PS 나노비드는 첫 열처리 과정 중 분해되어 구조체 내 수많은 기공을 형성, 환원 및 산화를 위한 가스들이 구조체 내부로 원활히 침투될 수 있는 역할을 했다. 최종 생성물인 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 중공입자로 구성된 다공성 1차원 구조체를 리튬 이차전지의 음극활물질로 적용한 결과, $1.0A\;g^{-1}$의 높은 전류밀도에도 불구하고 30 사이클 후 $776mA\;h\;g^{-1}$의 높은 방전 용량을 나타냈다. 이와 같은 우수한 리튬 저장특성은 본 구조체를 구성하는 중공형 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자와 입자들 사이의 나노기공으로부터 기인한 결과이다. 본 연구에서 제안한 중공 입자로 구성된 다공성 1차원 나노구조체 합성 방법은 다양한 전이금속 화합물 조성에 적용 가능하므로 에너지 저장 분야를 포함한 여러 분야에 응용 가능하다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권5호
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• pp.187-191
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• 2019

고체전지, 산화물연료전지, 센서, 산화물 분리막 등 에너지 재료로 활용이 무궁한 산소 이온 전도체 중 acceptor가 첨가된 $LaAlO_3$의 전기적 특성과 고온에서의 혼합전도체로 사용 가능성을 연구하였다. Sr과 Mg을 $LaAlO_3$에 동시에 첨가하여 만든 LSAM의 전기적 특성을 교류(a.c.)와 직류(d.c.) 방법을 이용하여 다양한 산소 분압에서 측정하였다. 교류 임피던스 방법을 이용하여 LSAM의 전체 저항에서 입자(grain) 저항과 입계(grain boundary) 저항을 분리한 결과, $550^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 입계 저항이 지배적이나 $800^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 입자 저항이 대부분임을 알 수 있었다. 또 산소분압에 따른 전도도 측정을 물질의 결함모델(defect model)을 이용하여 분석해 전체 전도도를 이온 전도도와 전자 전도도로 분리하였다. 그 결과, $800^{\circ}C$ 이상의 고온에서 LSAM은 낮은 산소분압($Po_2$ < $10^{-10}atm$)에서는 산소이온 전도체이고 높은 산소분압($Po_2$ > $10^{-5}atm$)에서는 혼합전도체의 거동을 보였다. 또 온도가 증가하여도 산소이온 전도가 주도적인 산소분압의 영역은 줄어들지 않았고 낮은 산소분압에서도 안정적인 전기적 특성을 보이는 등으로 보아, LSAM은 고온의 낮은 산소분압(T > $1500^{\circ}C$, $Po_2$ < $10^{-10}atm$) 조건에서 용강에서의 산소이온센서와 같은 산소이온체로의 사용 가능성이 높다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.938-943
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• 2018

고전압 정전방사 장치를 이용하여 나노 섬유를 직조하였다. 정전방사장치는 액상의 고분자를 방출하는 펌프, 노즐과 노즐회전자 등의 부품으로 구성되어 있으며, 알루미늄 재질의 포집판을 설치하여 방사되는 섬유를 포집하였다. 정전방사방법을 이용하여 매우 미세한 나노굵기의 섬유를 제조하고,화학적으로 활성화시킴으로써 미세공을 형성함과 동시에 화학작용기를 분포시켜 저농도의 이산화탄소 분자를 포집하는 실험을 실시하여 실내공기중에 존재하는 저농도 이산화탄소 가스를 포집하는 섬유상 흡착제를 제조해보고자 하였다. 이러한 화학작용기는 이산화탄소 분자와의 상호 인력을 향상시킬 수 있고, 궁극적으로는 포집효율을 증가시킬 수 있었다. 정전방사식으로 제조한 섬유의 굵기는 250-350 nm 였으며, 생성된 미세공은 0.6에서 0.7 nm 이고, 평균 비표면적은 $569m^2/g$였다. 순수 이산화탄소 흐름과 실내공간에서 흔히 발견되는 0.3% 수준의 농도에 대하여 포집실험을 한 결과, 각각 1.08 mmol/g과 0.013 mmol/g에서 2.2 mmol/g과 0.144 mmol/g으로 향상되었다. 이러한 포집량 증가는 나노섬유상 흡착제의 비표면적 대비 미세공의 비율과 관계가 있음이 밝혀졌다. 특히 화학적 상호인력의 특성을 활용하여 저농도에서의 선택도를 향상시킬 수 있음을 간접적으로 파악하였다.

• 한국산업보건학회지
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• 제31권3호
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• pp.226-236
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• 2021

Objectives: Concerns have been raised about the possible health effects of radon on both workers and consumers with the spread of social attention to the impact of radon exposure. Thus, an entire raw material handling workshop was investigated, and standards for radon levels in the workplace were newly established at 600 Bq/m³. However, regulations on the management of workers exposed to radon are still insufficiently developed. Therefore, by comparative analysis of overseas and domestic radon-related regulations for workplaces, this study aims to suggest improvement plans of protection regulations under the Occupational Safety and Health Act (OSH Act) for the prevention of health disorders of radon-exposed workers. Methods: For overseas case studies, we consulted radon-related laws and reports officially published on the websites of the European Union (EU), the United States (U.S.) and the United Kingdom (UK) government agencies. Domestic law studies were conducted mainly on the Act on Protective Action Guidelines against Radiation in the Natural Environment and the OSH Act. Results: In Europe, the basic safety standards for protection against risks arising from radon (Council Directive 2013/59/EURATOM of 5 December 2013) was established by the EU. They recommend that the Member States manage radon level in workplaces based on this criterion. In the U.S., the standards for workplaces are controlled by the Occupational Safety and Health Administration (OSHA) and the Mine Safety and Health Administration (MSHA). Action on radon in the UK is specified in "Radon in the workplace" published by the Health and Safety Executive (HSE). Conclusions: The Act on Protective Action Guidelines against Radiation in the Natural Environment mainly refers to the management of workplaces that use or handle raw materials but does not have any provisions in terms of protecting naturally exposed workers. In the OSH Act, it is necessary to define whether radon is included in radiation for that reason that its current regulations have limitations in ensuring the safety workers who may be exposed to naturally occurring radon. The management standards are needed for workplaces that do not directly deal with radon but are likely to be exposed to radon. We propose that this could be specified in the regulations for the prevention of health damage caused by radiation, not in Article 125 of the OSH Act.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권4호
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• pp.159-165
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• 2021

본 연구에서는 CNT 첨가에 따른 유리섬유/에폭시의 강도 변화를 관찰하기 위해서 에폭시 기지 상에 CNT를 분산 시켜 유리섬유 표면에 도포하였다. 제작된 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 특성을 강도 측정기를 이용해 평가하고, 파괴 메커니즘을 분석하기 위해서, 원자힘현미경과 전자현미경을 활용하여 분석하였다. 원자힘현미경 이미지들을 기반으로 line trace 분석을 통해 CNT 소재의 굵기 및 길이를 분석한 결과, 대부분의 CNT는 약 10 ㎛ 이상의 길이와 평균적으로 47.72 ± 4.0 nm의 두께를 가진것으로 확인되었다. 3 wt%로 혼합한 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 경우 대조 시편인 유리섬유/에폭시와 비교 시, 740.17 ± 111.05 N/mm²에서 816.56 ± 200.26 N/mm²로 약 10 % 이상의 인장 강도 향상이 관측되었다. 전자 현미경을 이용한 파단면 분석 결과, 에폭시 기지 층에 분산된 CNT가 복합재의 길이 방향으로 배열되어 있음이 관찰되었으며, 유리섬유/에폭시/CNT에 하중 인가 시, 에폭시 층에서 생성된 크랙들의 성장을 에폭시 수지상에 분산된 CNT들이 넥킹 역할을 하면서, 복합재의 인장 강도 향상이 되었다고 판단된다.

• 새물리
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• 제68권11호
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• pp.1196-1202
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• 2018

고상 반응법을 이용하여 처음으로 $Li_2SrSiO_{4-{\alpha}}N_{\alpha}:Eu^{2+}$ 형광체를 제조하고, 제조된 시료들에 대한 결정성 및 광학적 특성을 비교, 분석하였다. 제조된 시료들은 모두 230~530 nm의 넓은 영역에서 효율적인 여기 특성을 보이고 있다. 본 연구에 사용된 시료들 모두 568 nm에서 최대 발광 세기를 보이는데 이는 현재 상용 중인 $YAG:Ce^{3+}$에 비하여 최대 발광 세기가 약 18 nm 장파장 영역으로 이동함을 의미한다. 따라서 450 nm의 빛을 발하는 청색 LED와 결합하면, $YAG:Ce^{3+}$를 사용하여 상용화된 기존의 백색광보다 보다 따듯한 느낌의 백색광원용 형광체로 활용될 수 있으리라 판단한다. 또한 질소의 원료 물질로 사용된 $Si_3N_4$의 분말크기가 마이크론인 경우에 광활성 이온인 $Eu^{2+}$가 첨가되지 않아도 모체발광이 일어난다는 것을 처음으로 알게 되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.1-6
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• 2022

최근 웨어러블 디바이스에 대한 수요가 증가하면서 유연 전극 소재 개발에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히, 헬스케어용 웨어러블 센서들은 체온이나 심장 박동, 혈당, 혈중 산소 농도 등 신체 정보들의 실시간·지속적인 모니터링과 정확한 진단, 검출이 가능해야 하기 때문에 고성능 유연 전극 소재의 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 탄소나노튜브 섬유(carbon nanotube fiber; CNT fiber) 기반의 유연 전극 소재의 성능을 개선시키기 위해 CNT fiber 위에 전기화학적 중합(electrochemical polymerization) 공정을 통해 polyaniline (PANI) layer를 합성하고, 이에 대한 전기화학적 특성 분석과 비효소적 글루코스(glucose) 검출 특성을 확인하였다. 제작된 PANI/CNT fiber 전극의 표면 분석은 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 진행되었으며, 전극의 전기화학적 특성 및 글루코스에 대한 센싱 성능은 시간대전류법(CA)과 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스법(EIS)을 이용하여 분석되었다. PANI/CNT fiber 전극의 전기화학적 특성은 bare CNT fiber 전극에 비해 작은 electron transfer resistance와 낮은 peak separation potential, 증가된 전극 면적을 나타내며, 이런 향상된 특성들 덕분에 글루코스 검출에 대한 센싱 성능이 개선되었다. 따라서, 본 연구를 기반으로 다양한 나노구조체를 도입하고 접목을 통해 고성능 CNT fiber 기반의 유연 전극 소재 개발이 가능할 것으로 기대된다.

• 산업융합연구
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• 제20권10호
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• pp.33-38
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• 2022

본 논문에서는 용액 기반의 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano-tube)를 전자기기의 전도성 소재로 사용하기 위하여 쉽고 빠르게 형성하는 방법에 대해 연구하였다. 이를 위해 스핀 코팅 방법 및 아르곤 상압플라즈마 공정을 적용하여 글라스 위에 CNT 박막 코팅을 진행하였다. 코팅 횟수에 따른 전기적, 물리적 특성 변화를 관찰하기 위하여 1회부터 5회까지 동일한 방법으로 형성된 샘플을 제작하였고, 각 샘플에 대해 표면 형상, 반사도, 투과도, 흡수율 및 표면 저항을 측정하였다. 현미경을 이용하여 관찰했을 때 횟수가 늘어날 때 글라스 상에 검은 형상이 더 잘 관찰되며, 특히 스핀코팅에 의해 가운데 영역이 더 검게 관찰되는 것을 알 수 있다. 코팅 수가 증가함에 따라 측정 파장의 전 영역에서 투과도는 감소, 반사도 및 흡수율은 증가하였다. 또한, 파장이 감소함에 따라 투과율은 감소, 반사도 및 흡수율은 증가한다. 전기적인 특성의 경우, 2번 코팅했을 때 전도도가 상당히 향상됨을 확인할 수 있었으며, 추가 코팅에 의해서 전도도 감소가 관찰되지만, 큰 변화를 보이지는 않았다. 결론적으로 CNT를 투명전극으로 대체하기 위해서는 반사도 및 전기전도도를 함께 고려하여 코팅 횟수를 고려해야 하며, 2회가 최적임을 알 수 있다.

• 한국재료학회지
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• 제32권11호
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• pp.496-507
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• 2022

For the selective catalytic reduction of NOx with ammonia (NH₃-SCR), a V₂O₅WO₃/TiO₂ (VW/nTi) catalyst was prepared using V₂O₅ and WO₃ on a nanodispersed TiO₂ (nTi) support by simple impregnation process. The nTi support was dispersed for 0~3 hrs under controlled bead-milling in ethanol. The average particle size (D₅₀) of nTi was reduced from 582 nm to 93 nm depending on the milling time. The NOx activity of these catalysts with maximum temperature shift was influenced by the dispersion of the TiO₂. For the V_0.5W₂/nTi-0h catalyst, prepared with 582 nm nTi-0h before milling, the decomposition temperature with over 94 % NOx conversion had a narrow temperature window, within the range of 365-391 ℃. Similarly, the V_0.5W₂/nTi-2h catalyst, prepared with 107 nm nTi-2h bead-milled for 2hrs, showed a broad temperature window in the range of 358~450 ℃. However, the V_0.5W₂/Ti catalyst (D₅₀ = 2.4 ㎛, aqueous, without milling) was observed at 325-385 ℃. Our results could pave the way for the production of effective NOx decomposition catalysts with a higher temperature range. This approach is also better at facilitating the dispersion on the support material. NH₃-TPD, H₂-TPR, FT-IR, and XPS were used to investigate the role of nTi in the DeNOx catalyst.

• 한국분말재료학회지
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• 제29권1호
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• pp.47-55
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• 2022

Tungsten carbide is widely used in carbide tools. However, its production process generates a significant number of end-of-life products and by-products. Therefore, it is necessary to develop efficient recycling methods and investigate the remanufacturing of tungsten carbide using recycled materials. Herein, we have recovered 99.9% of the tungsten in cemented carbide hard scrap as tungsten oxide via an alkali leaching process. Subsequently, using the recovered tungsten oxide as a starting material, tungsten carbide has been produced by employing a self-propagating high-temperature synthesis (SHS) method. SHS is advantageous as it reduces the reaction time and is energy-efficient. Tungsten carbide with a carbon content of 6.18 wt % and a particle size of 116 nm has been successfully synthesized by optimizing the SHS process parameters, pulverization, and mixing. In this study, a series of processes for the high-efficiency recycling and quality improvement of tungsten-based materials have been developed.