• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.153.2-153.2
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• 2010

화력발전 분야에서 $CO_2$ 분리는 크게 연소전 탈탄소화(pre-combustion capture)와 연소후 포획(post-combustion capture)으로 나누어진다, 연소후 포획은 연료를 연소한 후 발생하는 $CO_2$와 $N_2$가스에서 $CO_2$를 분리하는 기술로 흡수나, 흡착, 막분리 등을 주로 이용한다, 연소전 탈탄소화는 연소 전에 $CO_2$가 발생되지 않도록 하는 기술로써, 부분 산화나 개질 및 수성가스 변위반응 등이 포함되며 생성된 $H_2$와 $CO_2$를 분리하여 수소를 생산하는 기술($CO_2/H_2$분리가 핵심)이다. 우리나라는 대부분 연소후 포획 위주로 많은 연구가 진행되어 왔다, 하지만 최근 고유가 시장이 형성되면서 석탄화력 발전 및 복합가스발전(IGCC)에 필요한 연소전 탈탄소화($H_2/CO_2$ 가스로부터 $CO_2$ 회수) 연구에 산업적 관심이 급상승되고 있다. 특히, 연소전 탈탄소화 과정에서는 높은 자체압력(약 2.5 - 5.0MPa)과 비교적 높은 농도의 $CO_2$(약 40%의)가 발생되기 때문에, 연소전 탈탄소화는 가스하이드레이트 형성/분해 원리가 가장 잘 적용될 수 있는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 THF(Tetrahydrofuran)와 TBAB(Tetra-n-butyl ammonium bromide)를 첨가하여 각각 0.5, 1, 3mol% 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 또한 라만 분석을 통하여 $CO_2$ 회수 분리에 대한 연구도 병행하였다. 이러한 연구는 연소전 탈탄소화 기술에서의 $CO_2$ 회수 분리에 대한 핵심 연구임과 동시에 탄소배출권 규제에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.375.2-375.2
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• 2016

그래핀(Graphene)은 원자 한 층 두께의 얇은 특성에 기인하여 우수한 투과도(~97.3%)를 나타내며, 높은 전자 이동도($200,000cm^2V^{-1}s^{-1}$)로 인하여 전기 전도도가 우수한 2차원 전자소재이다. 또한 유연하고 우수한 기계적 물성을 가지고 있어 실제로 다양한 소자에서 활용되고 있다. 그래핀을 이용하여 다양한 소자로 응용하기 위한 과정 중 하나인 포토리소그래피 공정(Photolithography process)은 원하는 패턴을 만들기 위해 제작하고자 하는 기판 위에 포토레지스트(Photoresist)를 코팅하는 과정을 거치게 된다. 하지만 이러한 과정은 소자 제작에 있어서 포토레지스트 잔여물을 남기게 된다. 그래핀 위에 남은 포토레지스트 잔여물은 그래핀의 우수한 전기적 특성을 저하시켜 소자특성에 불이익을 주게 된다. 본 연구에서는 수소 플라즈마를 이용하여 그래핀 위에 남은 중합체(Polymer) 잔여물을 제거한다. 사용한 그래핀은 화학 기상 증착법(Chemical vapor deposition)을 이용하여 성장시켰으며, PMMA(Poly(methyl methacrylate))를 이용하여 이산화규소(silicon dioxide) 기판에 전사하였다. 그래핀의 손상 없이 중합체 잔여물을 제거하기 위해 플라즈마 처리시간을 15초부터 1분까지 늘려가며 연구를 진행하였으며, 플라즈마 처리 시간에 따른 중합체 잔여물의 제거 정도와 그래핀의 보존 여부를 확인하기 위해 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 원자간력현미경(Atomic force microscopy)을 사용하였다. 본 연구 결과를 통해 간단한 플라즈마 처리로 보다 나은 특성의 그래핀 소자를 얻게 됨으로써, 향상된 특성을 가진 그래핀 소자로 산업적 응용 가능성을 높일 수 있을 것이라 생각된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.119.1-119.1
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• 2016

크라이오 워터펌프(CWP)는 크라이오 펌프(CP)와 달리 10 K 활성탄 어레이는 장착하지 않고 100 K 정도로 냉각시킨 배플만을 사용하여 물의 배기속도를 최적화 하는 데 초점을 맞춘 진공펌프다. 용기 압력이 10-9 mbar 대가 될 때까지는 잔류기체의 90% 이상이 수분이므로 다른 기체들의 배기 보다는 물을 잘 배기하는 것이 배기시간을 단축하고 도달 진공도를 낮추는 첩경이라는 아이디어에 근거를 두고 있다. CWP는 물 흡착확률을 거의 1에 가깝게 만들어서 오리피스 컨덕턴스에 육박하는 이상적인 펌프를 제작할 수 있지만 용도상 직부형(close type), 통과형(in-line type) 및 내장형(in-vessel type) 등 세 가지 다른 형태에 따라 성능도 약간씩 다르다. CWP는 모든 기체에 반응하는 정통적인 CP에 비해 훨씬 간단하고 저렴하게 만들 수 있으면서도 진공 시스템에 큰 영향을 미칠 수 있지만 물 이외의 기체들을 배기할 펌프가 필요하다는 측면에서 활용에 제약이 있다. 만일 TMP를 이미 사용하고 있거나 작은 TMP를 추가로 달아서 충분히 작동이 가능한 시스템이면서 수분 발생이 많은 곳이나, 또 활성탄의 오염이나 산소 분위기 등 CP 투입이 꺼려지는 환경이라면 CWP 사용이 좋은 선택이 될 수 있다. CWP의 물 배기용량은 CP의 알곤이나 질소 배기용량에 준하는 크기로 0.5g/cm2 이상임이 실험적으로 입증되었다. 따라서 일반적인 상황에서 정상 작동시 대부분의 기체는 TMP로 배출하고 잔류 수분만 포집하므로 CP처럼 주기적인 재생이 필요 없다. 필요하다면 CWP는 금속 표면에 응축된 물을 드라이펌프 작동만으로 쉽게 제거할 수 있고 혹시 오염 물질이 붙어도 세척이 용이하다. 이런 사용상 융통성과 여러 가지 장점에도 불구하고 그동안 물배기에 대한 인식이 미흡하고, 또 부수적이고 추가적인 비용이 드는 것으로 생각되어 주목을 받지 못했지만 디스플레이와 반도체 산업을 필두로 물 분압을 낮추고 생산수율을 높이는 것에 점점 더 관심이 높아지면서 CWP에 대한 수요도 높아지고 있다. 본 보고에서는 20인치 통과형 CWP를 만들고 14인치 TMP에 얹어 복합 진공배기시스템을 구성한 후 물 배기속도와 알곤, 질소 및 수소 배기속도를 측정하고 예측치와 비교했다. 아울러 물 배기용량 측정 및 CWP의 온도제어와 펌프재생 특성 평가 결과도 정리했다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.212-212
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• 2016

2차원 탄소나노재료인 그래핀은 우수한 물성으로 인하여 광범위한 분야로 응용이 가능할 것으로 예상되어 많은 주목을 받아왔다. 이러한 그래핀의 응용가능성을 실현시키기 위해서는 보다 손쉽고 신뢰할 수 있는 합성방법의 개발이 필요한 실정이다. 그래핀의 합성 방법들로 흑연을 물리적 및 화학적으로 박리하거나, 특정 결정표면 위에 방향성 성장의 흑연화를 통한 합성, 그리고 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition; T-CVD) 등의 합성방법들이 제기되었다. 이중 T-CVD법은 대면적으로 두께의 균일성이 높은 그래핀을 합성하기 위한 가장 적합한 방법으로 알려져 있다. 그러나 일반적으로 T-CVD공정은 원료 가스인 탄화수소가스를 효율적으로 분해하기 위하여 $1000^{\circ}C$부근의 온공정이 요구되며, 이는 산업적인 응용의 측면에서 그래핀의 접근성을 제한한다. 따라서 대면적으로 고품질의 그래핀을 저온합성 할 수 있는 공정의 개발은 필수적이다. 본 연구에서는, 플라즈마를 이용하여 원료가스를 효율적으로 분해함으로써 그래핀의 저온합성을 도모하였다. 퀄츠 튜브로 구성된 수평형 합성장치는 플라즈마 방전영역과 T-CVD 영역으로 구분되며, 방전되는 유도결합 플라즈마는 원료가스를 효율적으로 분해하는 역할을 한다. 합성을 위한 기판과 원료가스로는 각각 전자빔 증착법을 통하여 300nm 두께의 니켈 박막이 증착된 실리콘 웨이퍼와 메탄가스를 이용하였다. 저온합성공정의 변수로는 인가전력과 합성시간으로 설정하였으며, 공정변수의 영향을 확인함으로써 그래핀의 저온합성 메커니즘을 고찰하였다. 연구결과, 인가전력이 증가되고 합성시간이 길어짐에 따라 원료가스의 분해효율과 공급되는 탄소원자의 반응시간이 보장되어 그래핀의 합성온도가 저하가능함을 확인하였으며, $400^{\circ}C$에서 다층 그래핀이 합성됨을 확인하였다. 또한 플라즈마 변수의 보다 정밀한 제어를 통해 합성온도의 저온화와 그래핀의 결정성 향상이 가능할 것으로 예상된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.12
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• pp.1297-1303
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• 2015

The internal chromium plating of a long-axis tube is widely used in military and industrial application, with the thick hard plating formed using a mixed solution of Chromium acid and catalytic $H_2SO_4$. A large-caliber gun can endure a high explosive force as a result of the increased stiffness and wear resistance provided by this internal hard chromium surface. The internal chromium layer of a tube is prone to exfoliation caused by the high kinetic energy of the projectile and high pressure of the explosion. Therefore, we reviewed the plating process. Chromium plating comprises many steps, including the removal of Grease, water cleaning, electrolytic abrasion, etching, plating, water cleaning, and hydrogen brittleness removal. The exfoliated chromium plating layer is affected by the adhesion property of the plating. In particular, the Fe concentration of the electrolyte affects the adhesion property. The optimum Fe concentration for effectively suppressing the exfoliation of the plating layer was established by using a scanning electron microscope to determine the surface roughness, and the effectiveness was proved in an adhesion test, etc.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.3
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• pp.164-175
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• 2009

CFD is used to analyze gas flow characteristics, power absorption, electron temperature, electron density and chemical species profile of an internal antenna type inductively coupled plasma system. An optimized grid generation technology is used for a complex real-scale models for industry. A bare metal antenna shows concentrated power absorption around rf a feeding line. Skin depth of power absorption for a system is modeled to 50 mm, which is reported 53 mm by experiments. For an application of bipolar plates for hydrogen fuel cells, multi-sheet loading ICP nitriding system is proposed using an internal ICP antenna. It shows higher atomic nitrogen density than reported simple pulsed dc nitriding systems. Minimum gap between sheets for uniform nitriding is modeled to be 39 mm.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.14 no.2
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• pp.511-516
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• 2013

The thickness and deflection of melting parts of the glass edge reach the biggest effect on the intensity and thermal insulation performance. During the sealing process using a hydrogen mixed gas torch, the thickness and the deflection effect of the edge part are affected by process parameters. In order to analyze the correlative relationship of the thickness prediction and the deflection of the edge part according to the process parameters, data was obtained by conducting sealing experiments. The main effects and interaction effects of process parameters for the thickness and the shape of the glass edge parts were analyzed through the design of experiment. A mathematical experiment equation that can predict the thickness and deflection of the edge part according to the process parameters was developed by conducting multiple regression equations.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.119-119
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• 2012

섬유염색산업 중 면섬유의 염색과정에서 발생되는 머서라이징 폐액은 폐수처리장의 pH(수소이온농도)를 올리는 주원인이 되고 있어, 높은 pH에 따른 폐수처리 부과금이나 황산을 이용한 폐수 중화에 사용되는 약품비용이 과다하게 소요되고 있으며, 머서라이징공정에 사용되는 약품인 가성소다 비용이 계속 증가하고 있어, 기업의 환경처리비용 및 약품소모비용에 대한 부담이 매우 큰 실정이다. 본 기술은 머서라이징 폐액에 멤브레인 공정에 적용하여 폐가성소다로부터 가성소다를 회수할 뿐만 아니라, 회수된 가성소다를 다시 머서라이징 공정에 재이용할 수 있도록 하여 약품 절감효과 뿐만 아니라 폐수의 발생량과 오염물질의 농도의 획기적인 저감이 가능한 것이다. 본 연구에서는 서로 다른 기공크기를 갖는 막을 적용하여 투과플럭스, 부피회수율, 부유물질 및 유기물 제거율, 가성소다회수율, 파울링지수 등을 고려하여 폐수 특성에 맞는 가장 적합한 막을 선정하고, 각각의 막에 대하여 온도조건, 압력조건, 화학세정 등의 운전변수를 최적화, 고효율 폐알카리 회수 장치의 경제성 및 기술적 타당성 평가를 통한 가성소다 회수공정을 구성하였다.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• v.34 no.2
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• pp.233-243
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• 2018

This study was carried out to characterize the ambient levels of PAH concentrations in Pohang city, where steel industry has been intensively developed. A large amount of PAH emissions from steel production and related industries in Pohang are concerned about the environmental health hazards of nearby residents. TSP samples were seasonally collected during 10 days at four sites in Pohang from April to December 2010. Each sample was collected for 24 hours using high-volume air sampler. All samples were extracted by $soxtec^{TM}$ before concentration of 1.0 mL. The concentrates were analyzed by GC/MS. The prevailing wind direction was southwest and west-southwest in Pohang during the measurement period. Variations of TSP concentrations appeared to be similar between four sites. The highest TSP concentration was found in fall, while the lowest in summer. The highest PAH concentration was found at an industrial site, while the lowest at a residential/commercial site. In the case of BaP, the average concentration at the industrial site was $0.63{\pm}0.66ng/m^3$, which was approximately 2 times of the residential/commercial site. The paired t-test (p<0.05) showed significant differences between industrial and residential area. Particulate PAH concentrations were higher in the winter and lower in the summer. The concentrations of BaP in winter were 2~10 times higher than those in the other three seasons. This study clearly demonstrated the impact of steel industry on the elevated levels of PAH in Pohang city.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.21 no.2
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• pp.94-101
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• 2017

Tow Prepreg is the intermediate material for filament winding process that has been "pre-impregnated fiber tow" with resin system. As "dry filament winding" process emerges as a reliable alternative to conventional filament winding (called "wet filament winding") process, interest in tow prepreg as a material for dry filament winding is rising as well. In this article, we have reviewed the recent research trends in carbon fiber tow prepreg for high-performance rocket motor cases, fuel tanks for hydrogen vehicles and other high-quality commercial pressure vessels.