• 세라미스트
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• 제23권1호
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• pp.54-88
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• 2020

Global effort has resulted in tremendous progress with energy harvesters that extract mechanical energy from ambient sources, convert it to electrical energy, and use it for systems such as wrist watches, mobile electronic devices, wireless sensor nodes, health monitoring, and biosensors. However, harvesting a single energy source only still pauses a great challenge in driving sustainable and maintenance-free monitoring and sensing devices. Over the last few years, research on high-performance mechanical energy harvesters at the micro and nanoscale has been directed toward the development of hybrid devices that either aim to harvest mechanical energy in addition to other types of energies simultaneously or to exploit multiple mechanisms to more effectively harvest mechanical energy. Herein, we appraise the rational designs for multiple energy harvesting, specifically state-of-the-art hybrid mechanical energy harvesters that employ multiple piezoelectric and triboelectric mechanisms to efficiently harvest mechanical energy. We identify the critical material parameters and device design criteria that lead to high-performance hybrid mechanical energy harvesters. Finally, we address the future perspectives and remaining challenges in the field.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제10권10호
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• pp.1041-1047
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• 1997

In this paper the dielectric properties of (0.8-x)Pb(Mb$_{1}$3//Nb/2/3)O$_3$/BaTiO$_3$-CaZrO$_3$(x=0.1, 0.15, 0.2, 0.25) ceramics were investigated. Specimens were prepared by the conventional mixed oxide method and sintering temperature and time were 1000~115$0^{\circ}C$ 2hr, respectively. The structural and dielectric properties with variation of sintering temperature and composition were investigated. All the specimens sintered at 115$0^{\circ}C$ for 2hr showed the highest value of 1043. With increasing the contents of CZ and frequency dielectric constant was decreased and which was decreased with increasing temperature from 3$0^{\circ}C$ to 15$0^{\circ}C$.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 춘계학술대회 논문집 유기절연재료 전자세라믹 방전플라즈마 연구회
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• pp.92-95
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• 2001

고분자 복합체 절연재료는 porcelain 이나 glass 같은 세라믹 소재의 재료와 비교하여 옥외사용 시간의 관점에서 더 뛰어난 특정을 발휘한다. 그러나 노화되었을 때, 이들 옥외용 절연재료의 성질은 발수성이나 흡수성등과 같은 절연재료의 표면특성에 의해 변화한다. 이러한 표면특성의 변화는 누설전류에 의한 트래킹 (tracking), 침식 (erosion) 및 섬락현상(flashover) 등의 유전체 파괴에 이르게 한다. 본 연구에서는 고분자 복합체 절연재료로 널리 이용되고 있는 EPDM의 발수특성을 향상시키기 위해 기존에 이용되던 무기물 첨가제인 alumina hydrate(ATH)이외에 발수성이 뛰어난 실리콘 고무를 상용화제를 이용하여 블렌드하고, 각종 유기 첨가제 및 무기물 보강제를 이용하여 EPDM/Silicone 복합체를 제조하였다. EPDM/Silicone 복합체의 인장강도 및 유전강도는 실리콘의 함량이 증가할수록 낮아졌으며, 촉진 노화시험을 실시한 결과 $120^{\circ}C$까지 인장강도 및 신율을 유지하였다. 유전강도의 측정결과 복합체의 접촉각과 표면에너지 측정결과 Silicone 고무의 함량이 증가할수록 접촉각은 증가하고, 표면에너지는 낮아졌다. 경사평판법에의한 내트래킹성 측정결과 실리콘 함량이 증가할수록 내트래킹성은 우수하였으며, 실리콘 함량이 30%인 복합체에서는 트래킹 및 침식이 진행되지 않았다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제27권1호
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• pp.15-23
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• 2024

In order to avoid the high observability due to the cavity resonance or electromagnetic wave leakages from the bridge of a battleship or the cockpit of an aircraft, this paper presents a transparent conductive oxide coated structure to prevent the incoming/outgoing electromagnetic waves. Currently, most of the RCS reduction technologies were focused on radar absorbing material such as paints based on conductive or magnetic materials in the fuselage, and there is not much research on countermeasures for achieving the low observability of materials that required optical transparency in actual weapon systems. In this study, the transmission/reflection and absorption performance of the ITO coated structure according to the change of the surface resistance of the transparent conductor were analyzed. Finally, the relationship between the electromagnetic and optical characteristics was established through fabrication and measurement.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.270-276
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• 2020

3D 프린팅은 고분자, 세라믹, 금속 등 다양한 소재를 대상으로 복합적인 형상을 한 번의 공정으로 제작할 수 있는 적층 기반 제작 기술이다. 최근의 3D 프린팅 기술은 프린팅 속도의 향상과 적용 가능 소재의 지속적인 개발에 의해 양산형 제품 생산이 가능한 수준으로 발전하였다. 본 연구에서는 레이저를 활용한 3D 프린팅 기술을 적용하여 철도 차량용 공기 압축기에 쓰이는 열교환기 제작을 진행하였다. 먼저 3D 프린팅에 적합한 형상으로 경량화 및 컴팩트화를 주안점으로 열교환기의 최적 설계를 진행하였다. 그로부터 도출된 설계안을 기반으로 SLM 기법을 적용하여 AlSi10Mg 합금 소재로 열교환기 시작품을 제작하였다. 다음으로, 제작된 시작품을 기존 공기 압축기에 부착하여, 압축공기의 열교환 성능을 시험하였다. 3D 프린팅 시작품의 시험 결과는 기존 열교환기 대비하여 저압부와 고압부에서 열교환 성능은 각각 약 80% 및 85% 수준을 보였다, 하지만 외부 냉각공기 조건을 기존 열교환기와 유사한 조건으로 가정하였을 때 𝓔-NTU 법을 활용하여 계산한 열전달량은 기존 열교환기 대비하여 유사한 성능을 보여 주었다. 결과적으로, 3D 프린팅 제작 열교환기의 성능 효과 및 경량화 등의 장점을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.255-255
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• 2015

국제핵융합실험로(ITER)의 3대 목표 중 하나는 핵융합로 개발을 위한 삼중수소증식블랑켓 개념을 시험하고 검증하는 것이며, 이를 위해 시험증식블랑켓(TBM, Test Blanket Module) 프로그램을 마련, 각국이 참여할 수 있도록 하고 있다. 한국도 2012년 국가핵융합위원회 결정에 따라, EU, 일본, 중국, 인도와 함께 TBM 프로그램에 참여하고 있으며, 2021년 설치를 목표로 헬륨냉각 고체증식재 개념의 HCCR (Helilum Cooled Ceramic Reflector) TBM을 설계, 개발하고 있다. 한국형 TBM은 총 4개의 서브모듈과 하나의 후벽(Back Manifold, BM) 으로 구성되며, 각 서브모듈은 플라즈마와 대면하는 일차벽(First Wall, FW), 증식재와 증배재, 반사재를 담고 있는 증식영역(Breeding Zong, BZ), 냉각재 매니폴드 및 구조물 역할을 하는 측벽(Side Wall, SW) 등의 기능부품으로 구성되어 있다. 냉각재는 8 MPa, $300-500^{\circ}C$의 고온고압헬륨을 사용하고, Li2SiO4 혹은 Li2TiO4 형태의 Li 세라믹 증식재를 사용하며, 중성자 증배를 위해 Be 증배재 및 흑연 반사재를 사용한다 [1-3]. 2015년 2월 개념설계검토(CDR, Conceptual Design Review)를 위해, TBM-shield를 포함한 TBM-set 설계가 완료되었으며, 열수력, 구조, 지진, 전자기, 복합하중에 대한 평가가 진행되었다. 본 논문에서는 이 중 H/He-phase에 시험될 EM-TBM과 D-T phase에 시험될 INT-TBM에 대한 열수력 성능 결과를 소개하였다[5]. 각각의 열부하 조건은 0.17과 $0.3MW/m^2$이며, 중성자 조사는 D-T phase 에서만 고려되었다. 구조재 및 사용된 기능소재별 온도 요건을 정의하고, 성능해석 결과와 비교하였으며, 이를 통해 모든 온도 요건을 만족함을 최종 확인하였다. 이러한 온도 분포는 열응력 평가를 위해 구조해석 입력자료로 활용되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.420-425
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• 2012

Lead-free piezoelectric ceramic/epoxy composites with '0-3' connectivity were prepared by cold-pressing with a temperature controlled curing method. A ceramic powder with a composition of $(Na_{0.51}K_{0.47}Li_{0.02})(Nb_{0.8}Ta_{0.2})O_3$ was synthesized by a conventional solid state reaction route. The dielectric and piezoelectric properties of ceramic/epoxy composites were characterized as a function of the volume fraction (${\phi}$) of piezoelectric ceramics, which was varied from 70 to 95 vol%. The results indicated that the piezoelectric properties of composites were significantly affected by the volume fraction of ceramics. In terms of the piezoelectric properties, specimens showed the best performance at ${\phi}$= 85 vol%, resulting in the piezoelectric constant $d_{33}$ of 39 pC/N and the figure of merit as a piezoelectric energy harvester ($d_{33}{\cdot}g_{33}$) of 1.24 $pm^2/N$.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권2호
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• pp.73-77
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• 2024

스피넬계 산화물 중 (Ni_x, Mn_y, Co_3-x-y)O₄(NMC)는 부온도계수 온도센서 소재로 활용되어 전기자동차용 배터리 관리 시스템을 포함한 다양한 산업적 응용이 가능하다. 일반적으로 NMC는 Ni, Mn, Co 화합물 분말을 이용하여 고상반응법을 통해 제조되는데 이 중 소결 공정을 통한 치밀화 과정이 온도센서 소재의 온도에 따른 전기적 특성을 결정하는 중요한 인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 NMC 펠렛을 고상반응법을 통해 제조하고 결정구조 및 미세구조를 관찰하였다. 또한, 소결 과정 동안의 치밀화 거동 분석을 위한 활성화 에너지를 도출하였다. 분석 결과에 따르면, NMC 펠렛의 상온 저항은 10.03 Kohm이었으며 센서민 감도인 B-value는 3601.8 K로 다양한 산업군에 온도센서로 적용이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 치밀화를 위한 활성화 에너지는 273.3 ± 0.4kJ/mol로 도출되었으며, 이는 소결 과정의 열역학적 특성을 이해하는데 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 멤브레인
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• 제26권5호
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• pp.337-350
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• 2016

향후 우리 사회의 혁신적 변화를 가져올 휴대용 전자기기, 전기자동차 및 스마트 그리드 에너지 저장장치 등의 비약적인 발전에 따라, 그 전원으로서 리튬이차전지에 대한 관심이 더욱 증대하고 있다. 본 총설에서는, 리튬이차전지 핵심 소재 중 하나인 분리막에 대해 기공 구조 및 물리화학적 물성 관점에서 고찰하고, 이와 함께 최신 연구 동향을 소개하고자 한다. 리튬이차전지 분리막은 양극과 음극 사이에 위치하는 다공성 막으로서, 두 전극 간의 전기적 단락을 방지하고, 이온의 흐름을 가능하게 하는 기능을 갖는다. 분리막 자체는 전지 내 전기화학 반응에는 직접적으로 참여하지 않으나, 앞서 언급한 기능들에 의해 전지 성능 및 안전성에 큰 영향을 끼친다. 최근 들어, 이러한 분리막의 기본 특성 이외에, 전지 안전성 강화 및 금속 이온 흡착 등을 비롯한 다양한 기능 부여를 위한 노력들이 활발히 진행되고 있다. 본 총설에서는 현재 상업화된 폴리올레핀 분리막에 대한 이해를 토대로, 개질 폴리올레핀 분리막, 부직포 분리막, 세라믹 복합 분리막 및 화학 활성 분리막 등으로 대표되는 최신 분리막 기술들을, 차세대 전지 개발 방향과 관련 지어 기술하고자 한다.