• 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.

• 감성과학
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• 제24권4호
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• pp.129-138
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• 2021

본 연구의 목적은 본 연구에서는 탄소나노튜브 기반의 신축성 직물 센서의 모양과 의복 상 부착 위치가 아동의 사지 관절 동작 센싱 성능에 미치는 영향을 분석하고, 이를 통해 아동의 사지 동작 센싱에 적합한 직물 동작 센서의 요건을 규명하고자 하였다. 실험 대상 아동에게 2종의 센서 모양과 2개의 센서 부착 위치에 따라 조작된 실험복을 착의시킨 후 60 deg/sec의 속도로, 팔과 다리의 굽힘-폄 동작(60°, 90°의 동작 각도별로 10회씩 3회 반복 동작, 총 60회 동작)에 의한 직물 센서의 신장과 수축에 따른 전압의 변화량을 측정하였으며, 가속도 센서를 함께 부착하여, 센싱 결과의 일치도를 분석함으로써 신뢰도를 검증하였다. 실험 결과 아동의 팔과 다리 동작을 가장 효율적으로 측정할 수 있는 직물 센서의 구성 요건은 장방형 모양 센서 및 관절로부터 4cm 아래 부위에 부착된 센서로 나타났다. 본 연구에서는 아동의 사지 동작 측정에 적합한 직물 센서를 개발하고 관절동작 센싱에 적합한 센서의 모양과 의복 상 부착 위치에 대한 조건을 분석하였으며, 의복에 통합된 유연한 직물 센서를 활용하여 인체 부위별 동작 센싱이 가능하다는 것을 규명하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.1-7
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• 2021

본 연구에서는 건설공사시 시멘트 사용에 따른 탄소배출 저감과 천연모래 고갈에 따른 대응방안으로 산화그래핀 및 다공성 장석을 적용하였다. 산화그래핀은 부착특성을 증가시키기 위해 (3-aminopropyl)trimethoxysilane으로 기능화 시켰으며, 이를 적용하여 표준배합 모르타르 대비 시멘트 함량을 5% 감소시킨 배합조건으로 공시체를 제작하여 압축강도를 평가하였다. 다공성 장석과 기능화된 산화그래핀이 적용된 시편과 표준배합시편의 압축강도는 각각 26MPa, 28MPa로 큰 편차를 보이지 않았으며, 지반구조물에서 요구하는 시멘트 모르타르의 압축강도를 만족하는 것으로 평가되었다. 시멘트 함량감소에도 적정강도를 유지할 수 있는 원인으로는 다공성 장석에 대표적 포졸란 성분인 SiO₂와 Al₂O₃가 다량으로 함유되어 수화과정에서 Ca(OH)₂와의 반응을 증가시켰고, 나노크기의 그래핀 표면이 수화생성물이 활발히 반응할 수 있는 반응면으로 작용하였으며, Carboxyl 작용그룹의 강력한 공유결합 특성이 수화물의 결합강도를 증가시켰기 때문에 시멘트 함량을 감소시켰음에도 적정한 압축강도가 유지되었던 것으로 판단된다.

• 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.

• 전기화학회지
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• 제11권3호
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• pp.176-183
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• 2008

본 연구에서는 8족 금속 원소인 osmium을 중심금속으로 4가지의 착물을 합성하였다. 합성한 착물은 ${[Os(bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dme-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dmo-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dcl-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$이다. 합성된 착물을 순환전압전류법을 포함한 다양한 전기화학분석방법을 이용하여 전기적 성질을 조사하여 작용기에 따른 전위의 변화를 다음의 전위구간에서 $E_p$:$-0.06\;V{\sim}0.313\;V$ vs. Ag/AgCl 확인하였다. 합성한 화합물을 전기적 흡착방법으로 고정된 금나노입자(gold nano-particles)를 전극 위에 자기조립방식으로 고정화를 시켰다. 당과 당 분해효소(Glucose Oxidase, GOx)에 의한 촉매반응의 전류를 확인하였고, glucose농도에 따른 변화하는 전류의 양도 확인하였다. 마지막으로 고정된 4가지의 osmium complex는 서로 다른 전위로 인하여 촉매전류의 양이 달라지는 것을 알 수 있었고, 이로 인해 redox complex의 전위가 촉매반응에 미치는 영향을 확인 할 수 있었다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제7권2호
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• pp.119-124
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• 2008

Steel is generally not corrosion resistant to water with formation of non protective rusts on its surface. Rusts are composed of iron oxides such as $Fe_3O_4$, $\alpha-$, $\beta-$, $\gamma-$and ${\delta}-FeOOH$. However, steel, particularly weathering steel containing small amounts of Cu, Ni and Cr etc., shows good corrosion resistance against rural, industrial or marine environment. Its corrosion rate is exceedingly small as compared with that of carbon steel. According to the exposure test results undertaken in outdoor environments, the atmospheric corrosion rate for weathering steel is only 1 mm for a century. Atmospheric corrosion for steels proceeds under alternate dry and wet conditions. Dry condition is encountered on steel surface on fine or cloudy days, and wet condition is on rainy or snowy days. The reason why weathering steel shows superior atmospheric corrosion resistance is due to formation of corrosion protective rusts on its surface under very thin water layer. The protective rusts are usually composed of two layer rusts; the upper layer is ${\gamma}-FeOOH$ termed as lepidocrocite, and inner layer is nano-particle ${\alpha}-FeOOH$ termed as goethite. This paper is aimed at elucidating the atmospheric corrosion mechanism for steel in comparison with corrosion in bulky water environment by use of empirical data.The summary is as follows: 1. No corrosion protective rusts are formed on steel in bulky water. 2. Atmospheric corrosion for steel is the corrosion under wetting and drying conditions. Corrosion and passivation occur alternately on steel surface. Steel, particularly weathering steel with small amounts of alloying elements such as Cu, Ni and Cr etc. enhances forming corrosion protective rusts by passivation.

• 한국재료학회지
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• 제20권11호
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• pp.559-569
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• 2010

The liquid-phase sintering method was used to prepare a glass lens forming core composed of SiC-$Al_2O_3-Y_2O_3$. Spark plasma sintering was used to obtain dense sintered bodies. The sintering characteristics of different SiC sources and compositions of additives were studied. Results revealed that, owing to its initial larger surface area, $\alpha$-SiC offers sinterability that is superior to that of $\beta$-SiC. A maximum density of $3.32\;g/cm^3$ (theoretical density [TD] of 99.7%) was obtained in $\alpha$-SiC-10 wt% ($6Al_2O_3-4Y_2O_3$) sintered at $1850^{\circ}C$ without high-energy ball milling. The maximum hardness and compression stress of the sintered body reached 2870 Hv and 1110 MPa, respectively. The optimum ultra-precision machining parameters were a grinding speed of 1243 m/min, work spindle rotation rate of 100 rpm, feed rate of 0.5 mm/min, and depth of cut of $0.2\;{\mu}m$. The surface roughnesses of the thus prepared final products were Ra = 4.3 nm and Rt = 55.3 nm for the aspheric lens forming core and Ra = 4.4 nm and Rt = 41.9 for the spherical lens forming core. These values were found to be sufficiently low, and the cores showed good compatibility between SiC and the diamond-like carbon (DLC) coating material. Thus, these glass lens forming cores have great potential for application in the lens industry.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권4호
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• pp.353-360
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• 2015

상용차 운전자들은 운전시간이 길고, 엔진폭발에 의한 아이들 진동 등으로 인하여 일반인보다 많은 피로감을 느낀다. 본 논문에서는 아이들 진동에 의해 상용차 운전석에 전달되는 진동을 줄여 승차감을 향상시키기 위하여, 마그네틱 스프링을 이용한 시트현가장치를 제안하였다. 또한 최적설계를 통해 평행사변형 마그네틱 현가기구를 설계하였으며 이 제안된 시트를 장착한 차량의 진동 및 성능을 연구하였다. 그 결과 진동 전달률은 코일스프링 현가기구가 0.990, 평행사변형 마그네틱 현가기구는 0.823로 우수한 성능을 보여주었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.473-473
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• 2013

전자종이, 입을 수 있는 디스플레이, 플렉서블 터치 스크린, 투과성 면 등과 같은 차세대 플렉서블 투명 전자소자는 기계적으로 유연하고 광학적으로 투명하며 무게가 가벼운 특성을 지녀야 할 것으로 예상된다. 현재까지는Indium tin oxide (ITO), zinc tin oxide (ZTO), carbon nano tube (CNT)와 polyimide 계열의 물질들이flexible, wearable, and transparent electronics (FWTEs) 소자의 electrode, active channel, dielectric layers로 제안되어 활발히 연구되었다. 최근에는 높은 이동도(~200,000 cm2/Vs) 및 유연성(fracture strain of 30%), 투명도 (97.5% for monolayer)와 같은 특성을 갖는 그래핀에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 그래핀을 차세대 플렉서블 투명 전자소자 구현에 적용하기 위해서는 플렉서블하고 투명한 절연체의 확보 및 그래핀의 진성(intrinsic) 특성 유지 등과 같은 문제점들을 해결해야 한다. 따라서, 본 연구팀에서는 그래핀 기반 플렉서블 투명 전자소자의 게이트 절연층으로 적합한 poly-4-vinylphenol/poly (melamineco-formaldehyde) (PVP/PMF) 물질을 제시하고 이에 대한 전기적 재료적 분석을 수행하였다. 특히 다양한 PVP와 PMF의 비율 및 가열(annealing 혹은 curing) 온도에서 형성된 PVP/PMF 층의 화학 및 전기적 특성을 FT-IR, I-V, 그리고 C-V 측정을 통해 확인하였다. PVP/PMF는 유기절연 물질의 하나로서 높은 유연성과 투명도를 갖고 있을 뿐만 아니라 그래핀에 적용 시 그래핀의 진성 특성을 확보할 수 있다. 이는 PVP/PMF에 존재하는 hydroxyl (-OH) 그룹과 그래핀 상에서 정공(hole)을 공급하는 것으로 알려져 있는 -OH 그룹들간의 cross-linking 메커니즘에 의한 것으로 예상된다. 마지막으로 최적화된 PVP/PMF (낮은 hysteresis 전압)를 게이트 절연층에 적용하여 polyethylene terephthalate (PET) 기판 및 연구원의 손가락 위에 95.8%의 투명도 및 0에 가까운 Dirac point를 갖는 그래핀 기반 플렉서블 투명 전자소자를 성공적으로 집적하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.307-307
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• 2013

초고집적 회로에 적용되는 반도체 소자의critical dimension (CD)이 수 nano 사이즈로 줄어들고 있기 때문에, 다양한 물질의 식각을 할 때, 건식식각의 중요성이 더 강조되고 있다. 특히 $SiO_2$와 같은 유전체 물질을 식각할 때, plasma process induced damages (P2IDs)가 관찰되어 왔고, 이러한 P2IDs를 줄이기 위해, pulsed-time modulation plasma가 광범위하게 연구되어 왔다. Pulsed plasma는 정기적으로 radio frequency (RF) power on과 off를 반복하여 rf power가 off된 동안, 평균전자 온도를 낮춤으로써, 웨이퍼로 입사되는 전하 축적을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한 fluorocarbon plasmas를 사용하여 $SiO_2$를 식각하기 위해 Dual-Frequency Capacitive coupled plasma (DF-CCP)도 널리 연구되어 왔는데, 이것은 기존의 방법과는 다르게 plasma 밀도와 ion bombardment energy를 독립적으로 조절 가능하다는 장점이 있어서 미세 패턴을 식각할 때 효과적이다. 본 연구에서는 Source power에는 60 MHz pulsed radio frequency (RF)를, bias power에는 2 MHz continuous wave (CW) rf power가 사용된 system에서 Ar/$C_4$ F8/$O_2$ 가스 조합으로, amorphous carbon layer (ACL)가 hard mask로 사용된 $SiO_2$를 식각했다. 그리고 source pulse의 duty ratio와 pulse frequency의 효과에 따른 $SiO_2$의 식각특성을 연구하였다. 그 결과, duty ratio의 감소에 따라 $SiO_2$, ACL의 etch rate이 감소했지만, $SiO_2$/ACL의 etch selectivity는 증가하였다. 반면에 pulse frequency의 변화에 따른 두 물질의 etch selectivity는 크게 변화가 없었다. 그 이유는 pulse 조건인 duty ratio의 감소가 전자 온도 및 전자 에너지를 낮춰 $C_2F8$가스의 분해를 감소시켰으며, 이로 인해 식각된 $SiO_2$의 surface와 sidewall에 fluorocarbon polymer의 형성이 증가하였기 때문이다. 또한 duty ratio의 감소에 따라 etch selectivity뿐만 아니라 etch profile까지 향상되는 것을 확인할 수 있었다.