• Current Optics and Photonics
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• 제7권6호
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• pp.608-637
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• 2023

The initial motivation in colloid science and engineering was driven by the fact that colloids can serve as excellent models to study atomic and molecular behavior at the mesoscale or microscale. The thermal behaviors of actual atoms and molecules are similar to those of colloids at the mesoscale or microscale, with the primary distinction being the slower dynamics of the latter. While atoms and molecules are challenging to observe directly in situ, colloidal motions can be easily monitored in situ using simple and versatile optical microscopic imaging. This foundational approach in colloid research persisted until the 1980s, and began to be extensively implemented in optics and photonics research in the 1990s. This shift in research direction was brought by an interplay of several factors. In 1987, Yablonovitch and John modernized the concept of photonic crystals (initially conceptualized by Lord Rayleigh in 1887). Around this time, mesoscale dielectric colloids, which were predominantly in a suspended state, began to be self-assembled into three-dimensional (3D) crystals. For photonic crystals operating at optical frequencies (visible to near-infrared), mesoscale crystal units are needed. At that time, no manufacturing process could achieve this, except through colloidal self-assembly. This convergence of the thirst for advances in optics and photonics and the interest in the expanding field of colloids led to a significant shift in the research paradigm of colloids. Initially limited to polymers and ceramics, colloidal elements subsequently expanded to include semiconductors, metals, and DNA after the year 2000. As a result, the application of colloids extended beyond dielectric-based photonic crystals to encompass plasmonics, metamaterials, and metasurfaces, shaping the present field of colloidal optics and photonics. In this review we aim to introduce the research trajectory of colloidal optics and photonics over the past three decades; To elucidate the utility of colloids in photonic crystals, plasmonics, and metamaterials; And to present the challenges that must be overcome and potential research prospects for the future.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.495-507
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• 2023

불연속면 거칠기는 암반의 기계적 특성에 큰 영향을 주며 열·수리 역학적 거동에도 많은 영향을 미치는 요소이다. 본 연구에서는 입체사진측량기법을 이용하여 불연속면에 대한 3차원 점군 데이터를 생성시키고 이를 이용하여 불연속면의 거칠기 특성화를 수행하였다. 3차원 점군 데이터로 재생성된 불연속면 프로파일과 프로파일 게이지를 이용하여 수동으로 측정한 프로파일을 비교하여 취득한 점군 데이터가 암반면의 실제 형상을 정확하게 재현하였는지 평가하였다. 또한, 측정 프로파일수가 거칠기 평가에 미치는 영향에 대해 분석하였고, 거칠기의 이방성 평가방법을 제안하고 실제 암반 불연속면에 대한 거칠기 이방성 평가를 수행하였다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권6_3호
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• pp.1289-1295
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• 2023

Polyurethane foam insulation required for storing and transporting cryogenic liquefied gas is already widely used as a thermal insulation material for commercial LNG carriers and onshore due to its stable price and high insulation performance. These polyurethane foams are reported to have different mechanical performance depending on the density, and the density parameter is determined depending on the amount of the blowing agent. In this study, density-dependent polyurethane foam was fabricated by adjusting the amount of blowing agent. The mechanical properties of polyurethane foam were analyzed in the room temperature and cryogenic temperature range of -163℃ at 1.5 mm/min, which is a quasi-static load range, and the cells were observed through microstructure analysis. The characteristics of linear elasticity, plateau, and densification, which are quasi-static mechanical behaviors of polyurethane foam, were shown, and the correlation between density and mechanical properties in a cryogenic environment was confirmed. The correlation between mechanical behavior and cell size was also analyzed through SEM morphology analysis. Polyurethane foam with a density of 180 kg/m³ had a density about twice as high as that of a polyurethane foam with a density of 96 kg/m³, but yield strength was about 51% higher and cell size was about 9.5% smaller.

• Corrosion Science and Technology
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• 제22권6호
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• pp.435-446
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• 2023

Corrosion behaviors of laser-welded super duplex stainless steel (SDSS) tubes after exposure to an actual power plant environment for one year and those of fin-tube welded SDSS were evaluated. Results showed that corrosion damage on the back side of the SDSS tube in the direction of hot air was higher than that on the front side regardless of weldment location. However, corrosion damage showed no difference between weldment and base metal due to recovery of phase fraction in the weldment through post weld heat treatment (PWHT). Nevertheless, the SDSS tube showed severe corrosion damage along grain boundary due to surface phase transformation (δ → γ) and Cr₂N precipitation caused by PWHT with a high N₂ atmosphere. Corrosion resistance of the SDSS tube was recovered when degraded surface was removed. Corrosion sensitivity of a fin-tube increased significantly due to pre-existing crevice, unbalanced phase fraction, and σ phase precipitation adjacent to the fusion line. Although corrosion resistance was improved by recovered phase fraction and sufficient dissolution of σ phase during PWHT, corrosion reaction was concentrated at the pre-existing crevice. These results suggest that welding conditions for fin-tube steel should be optimized to improve corrosion resistance by removing pre-existing crevice in the weldment.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권1호
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• pp.9-18
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• 2024

In-vessel retention through external reactor vessel cooling (IVR-ERVC) is a severe accident management (SAM) strategy that has been adopted and used in many nuclear reactors such as AP1000, APR1400, and light water reactor etc. Some reactor accidents have raised concerns about nuclear reactors among residents, leading to a decrease in residents' acceptability and many studies on SAM are being conducted. Experiments on IVR-ERVC are almost impossible due to its specificity, so fluid characteristics are analyzed through BALI experiments with similar condition. In this study, computational fluid dynamics (CFD) via Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) and large eddy simulation (LES) for BALI experiments were performed. Steady-state CFD analysis was performed on three turbulence models, and SST k-ω model was in good agreement with the experimental measurement temperature within the maximum error range of 1.9%. LES CFD analysis was performed based on the RANS analysis results and it was confirmed that the temperature and wall heat flux for depth was consistent within an error range of 1.0% with BALI experiment. The LES CFD analysis results were compared with those of the Lagrangian-based solver. LES matched the temperature distribution better than SOPHIA, but SOPHIA calculated the position of boundary between stratified layer and convective layer more accurately. On the other hand, Lagrangian-based solver predicted several small eddy behaviors of the convective layer and LES predicted large vortex behavior. The vibration characteristics near the cooling part of the BALI experimental device were confirmed through Fast Fourier Transform (FFT) investigation. It was found that the power spectral density for pressure at least 10 times higher near the side cooling than near the top cooling.

• 전기화학회지
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• 제3권1호
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• pp.44-48
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• 2000

상온에서 DC-magnetron sputtering으로 증착한 비정질의 $V_2O_5$ 박막을 양극물질로 하여 $V_2O_5/LIPON/Li$으로 구성된 박막형 리튬이차전지를 제작하였다. $V_2O_5$의 양극특성은 액체전해질을 이용한 half cell 구조에서 평가하였으며, $Ar/O_2$ 분압비의 변화에 따라 제작된 $V_2O_5$ 양극은 분압비 80/20에서 가장 좋은 특성을 보였다. 자체 제작한 $Li_3PO_4$ 타겟을 사용하여 RF-sputtering으로 순수한 질소 분위기 하에서 양극 위에 고체전해질 LIPON 박막을 형성하였으며, 1.2-4.0V vs. Li 구간에서 리튬에 대해 반응성이 없는 안정한 화합물임을 확인하였다. 음극으로 쓰인 약 $2{\mu}m$두께의 금속리튬박막은 진공 열 증착법으로 제조하였으며, $V_2O_5/LIPON/Li$의 박막형 리튬이차전지는 $1.2\~3.5V$ 구간에서 초기에 약 $150{\mu}A/cm^2{\mu}m$의 높은 방전용량을 나타내었다.

• 자원환경지질
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• 제45권2호
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• pp.79-88
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• 2012

최근 개발된 상용 X-선원들은 기존 선원들에 비하여 비약적으로 증가된 휘도와 집속율을 보임으로써 다양한 형태의 연구실 규모의 분말회절 분석을 가능하게 하고 있다. 더욱이, 개선된 소프트웨어 및 시료환경 장치와 더불어 2차원 검출기의 성능향상은 다양한 온도, 압력하에서의 상전이 현상 및 이온교환 반응과 같은 새로운 형태의 실시간 및 시간분해 회절실험을 가능하게 하고 있다. 본 논문에서는 (1) 나트로라이트의 이온교환 특성에 관한 실시간 측정, (2) 이온교환된 나트로라이트의 탈수 및 열팽창 특성에 관한 실시간 측정, (3) 이온교환된 나트로라이트의 정수압(靜水壓) 하에서의 상전이 현상의 관찰 등의 내용을 소개하고자 한다. 측정된 회절자료의 양과 품질은 각 반응의 진행경로를 확인할 수 있게 하고 선택된 자료의 리트벨트 분석을 통해 구조해석까지 가능케 한다. 이와 같은 형태의 개별 연구실 기반 실시간 회절분석 연구는 추후 연관되어 수행될 방사광가속기를 이용한 보다 특화된 실험에 대한 사전 예측성을 더욱 증가시킬 것으로 사료된다.

• 한국재료학회지
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• 제22권9호
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• pp.476-481
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• 2012

Among the various roll-to-roll printing technologies such as gravure, gravure-offset, and reverse offset printing, reverse offset printing has the advantage of fine patterning, with less than 5 ${\mu}m$ line width. However, it involves complex processes, consisting of 1) the coating process, 2) the off process, 3) the patterning process, and 4) the set process of the ink. Each process demands various ink properties, including viscosity, surface tension, stickiness, and adhesion with substrate or clich$\acute{e}$; these properties are critical factors for the printing quality of fine patterning. In this study, Ag nano ink was developed for reverse offset printing and the effect of polyvinylpyrrolidone(PVP), used as a capping agent of Ag nano particles, on the printing quality was investigated. Ag nano particles with a diameter of ~60 nm were synthesized using the conventional polyol synthesis process. Ethanol and ethylene glycol monopropyl ether(EGPE) were used together as the main solvent in order to control the drying and absorption of the solvents during the printing process. The rheological behavior, especially ink adhesion and stickiness, was controlled with washing processes that have an effect on the offset process and that played a critical role in the fine patterning. The electrical and thermal behaviors were analyzed according to the content of PVP in the Ag ink. Finally, an Ag mesh pattern with a line width of 10 ${\mu}m$ was printed using reverse offset printing; this printing showed an electrical resistivity of 36 ${\mu}{\Omega}{\cdot}cm$ after sintering at $200^{\circ}C$.

• 폴리머
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• 제30권4호
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• pp.338-349
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• 2006

셀룰로오스, 아밀로오스, 키토산, 키틴, 알긴산, 풀루란 또는 아밀로펙틴을 (8-콜레스테릴옥시카보닐)헵타 노일 클로라이드 (CH8C)와 반응시켜 전치환 또는 거의 전치환 (8-콜레스테릴옥시카보닐) 헵타노화 다당류 유도체들을 합성함과 동시에 이들의 열방성 액정의 거동들을 검토하였다. CH8C 의 경우와 같이, 아밀로펙틴 유도체를 제외한 모든 다당류 유도체들은 좌측방향의 나선구조를 지니며 온도상승에 의해 광학피치들 $({\lambda_m}'s)$이 감소하는 단방성 콜레스테릴 상들을 형성하였다. 아밀로펙틴 유도체도 좌측방향의 나선구조를 지닌 단방성 콜레스테릴 상을 형성하나 다른 다당류 유도체들과 달리 콜레스테릴 상의 전 범위에서 반사색깔들을 나타내지 않았다. 이러한 사실은 콜레스테릴 그룹에 의한 나선의 비틀림력은 아밀로펙틴 중의 분기구조에 민감하게 의존함을 시사한다. 다당류 유도체들에서 관찰되는 액정 상의 열적 안정성과 질서도, 동일한 온도에서의 ${\lambda}_m$ 의 크기 그리고 ${\lambda}_m$의 온도 의존성은 콜레스테릴 그룹들을 유연한 스페이서들을 통하여 유연한 흑은 반강직한 골격들에 도입시켜 얻은 고분자들에 대해 보고된 결과와 전혀 다르다. 이들의 결과를 주사슬과 곁사슬의 화학구조 그리고 주사슬의 유연성의 차이와 관련하에서 검토하였다.

• 한국광물학회지
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• 제15권4호
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• pp.243-257
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• 2002

Ca-형과 Na-형 벤토나이트는 물성의 차이로 인하여 그 용도를 달리하며, 국내에서는 Ca-형 벤토나이트만 산출되기 때문에 산업체에서는 Na-형으로 변환시켜 토목용이나 주물용으로 활용되고 있다. 이 연구는 Ca-형과 Na-형 벤토나이트의 몇 가지 물성을 비교하여 그 차별성을 명확히 밝히고자 한다. 또한 HDTMA(Hexadecyltrimethylammonium)나 CP(Cetylprydinium)와 같은 유기양이온을 Ca-형과 Na-형 벤토나이트에 치환시켜 유기 양이온과 벤토나이트와의 흡착 특성을 비교 하고자 시도되었다. Na-형 벤토나이트는 Ca-형 벤토나이트에 비해 강한 알카리성, 매우 높은 팽윤성과 점도를 나타내나, 양이온 교환능과 MB(Methylene Blue) 흡착양은 변화를 보이지 않는다. 탁도는 Na-형 벤토나이트가 높으며 시간의 변화에 따라서도 거의 변화가 초래되지 않았으나, Ca-형 벤토나이트는 단시간 내 급격하게 응집이 초래되었다. 열 분석 결과 큰 차이는 보이지 않으나 흡착수와 층간수의 분해는 Na-형 벤토나이트가 보다 저온에서 빨리 일어나며, 완전한 구조의 분해는 Ca-형 벤토나이트가 Na-형 벤토나이트보다 저온에서 용이하게 일어났다. HDTMA와 CP를 벤토나이트에 치환케 되면 대체적으로 강한 층간팽창이 초래되어 저면 간격이 40 $\AA$ 이상 늘어남으로써 공간을 제공하여 연속적인 흡착이 초래되었다. HDTMA의 흡착은 양이온 교환능의 200% 이상을 치환하였을 때 거의 포화상태에 달하여 저면 간격이 $37～38\AA$으로 팽창이 초래되었으나, CP의 흡착은 양이온 교환능의 140% 이상을 치환케 되면 저면 간격이 $40\AA$에 달하여 거의 포화되었다. 이는 CP가 HDTMA보다 용이하게 층간팽창을 초래시키고 흡착이 일어남을 의미한다. CP와 Ca-형 및 Na-형 벤토나이트와의 흡착거동은 L형의 흡착등온선을 나타내었으며, 매우 규칙적이고 일관성 있게 흡착이 일어남으로써 안정한 상태를 유지하였다. 또한 층간 교환성 양이온 종에 관계없이 유기양이온 흡착거동은 거의 동일하게 일어났다.