• 한국자기학회지
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• 제13권3호
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• pp.103-108
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• 2003

미시자기모델과 Stoner-Wohlfarth 모델을 이용하여 미크론 크기로 패터닝(patterning) 된 퍼멀로이 박막의 자기소거장 효과를 분석하였다. 또한 20 $\mu\textrm{m}$$\times$(40 $\mu\textrm{m}$~200 $\mu\textrm{m}$) 크기의 퍼멀로이 박막 시료를 DC 마그네트론 스퍼터링과 광 리소그라피(photo littlography)로 제작하였고, 제작된 시료의 자기저항 특성과 전산시늉에 의한 결과를 비교하였다. 미시자기모델에 의한 결과가 Stoner-Wohlfarth모델에 의한 결과보다 측정 데이터에 더 잘 일치하였다. 전산시늉 결과 미크론 크기로 패터닝 된 자기박막 시료의 경우 Stoner-Wohlfarth 모델에서의 자기소거장 근사식이 수정되어야함을 제안하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.109-110
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• 2014

주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy: SEM)은 고체상태에서 미세조직과 형상을 관찰하는 데에 가장 다양하게 쓰이는 분석기기로서 최근에 판매되고 있는 고분해능 SEM은 수 나노미터의 분해능을 가지고 있다. 그리고 SEM의 초점심도가 크기 때문에 3차원적인 영상의 관찰이 용이해서 곡면 혹은 울퉁불퉁한 표면의 영상을 육안으로 관찰하는 것처럼 보여준다. 활용도도 매우 다양해서 금속파면, 광물과 화석, 반도체 소자와 회로망의 품질검사, 고분자 및 유기물, 생체시료 nnnnnnnnn와 유가공 제품 등 모든 산업영역에 걸쳐 있다(Fig. 1). 입사된 전자빔이 시료의 원자와 탄성, 비탄성 충돌을 할 때 2차 전자(secondary electron)외에 후방산란전자(back scattered electron), X선, 음극형광 등이 발생하게 되는 이것을 통하여 topography (시료의 표면 형상), morphology(시료의 구성입자의 형상), composition(시료의 구성원소), crystallography (시료의 원자배열상태)등의 정보를 얻을 수 있다. SEM은 2차 전자를 이용하여 시료의 표면형상을 측정하고 그 외에는 SEM을 플랫폼으로 하여 EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), WDS (Wave Dispersive X-ray Spectroscope), EPMA (Electron Probe X-ray Micro Analyzer), FIB (Focus Ion Beam), EBIC (Electron Beam Induced Current), EBSD (Electron Backscatter Diffraction), PBMS (Particle Beam Mass Spectrometer) 등의 많은 분석장치들이 SEM에 부가적으로 장착되어 다양한 시료의 측정이 이루어진다. 이 중 결정구조, 조성분석을 쉽고 효과적으로 할 수 있게 하는 X선 분석장치인 EDS를 SEM에 일체화시킨 장비와 EDS 및 PBMS를 SEM에 장착하여 반도체 공정 중 발생하는 나노입자의 형상, 성분, 크기분포를 측정하는 PCDS(Particle Characteristic Diagnosis System)에 대해 소개하고자 한다. - EDS와 통합된 SEM 시스템 기본적으로 SEM과 EDS는 상호보완적인 기능을 통하여 매우 밀접하게 사용되고 있으나 제조사와 기술적 근간의 차이로 인해 전혀 다른 방식으로 운영되고 있다. 일반적으로 SEM과 EDS는 별개의 시스템으로 스캔회로와 이미지 프로세싱 회로가 개별적으로 구현되어 있지만 로렌츠힘에 의해 발생하는 전자빔의 왜곡을 보정을 위해 EDS 시스템은 SEM 시스템과 연동되어 운영될 수 밖에 없다. 따라서, 각각의 시스템에서는 필요하지만 전체 시스템에서 보면 중복된 기능을 가지는 전자회로들이 존재하게 되고 이로 인해 SEM과 EDS에서 보는 시료의 이미지의 차이로 인한 측정오차가 발생한다(Fig. 2). EDS와 통합된 SEM 시스템은 중복된 기능인 스캔을 담당하는 scanning generation circuit과 이미지 프로세싱을 담당하는 FPGA circuit 및 응용프로그램을 SEM의 회로와 프로그램을 사용하게 함으로 SEM과 EDS가 보는 시료의 이미지가 정확히 일치함으로 이미지 캘리브레이션이 필요없고 측정오차가 제거된 EDS 측정이 가능하다. - PCDS 공정 중 발생하는 입자는 반도체 생산 수율에 가장 큰 영향을 끼치는 원인으로 파악되고 있으며, 생산수율을 저하시키는 원인 중 70% 가량이 이와 관련된 것으로 알려져 있다. 현재 반도체 공정 중이나 반도체 공정 장비에서 발생하는 입자는 제어가 되고 있지 않은 실정이며 대부분의 반도체 공정은 저압환경에서 이루어지기에 이 때 발생하는 입자를 제어하기 위해서는 저압환경에서 측정할 수 있는 측정시스템이 필요하다. 최근 국내에서는 CVD (Chemical Vapor Deposition) 시스템 내 파이프내벽에서의 오염입자 침착은 심각한 문제점으로 인식되고 있다(Fig. 3). PCDS (Particle Characteristic Diagnosis System)는 오염입자의 형상을 측정할 수 있는 SEM, 오염입자의 성분을 측정할 수 있는 EDS, 저압환경에서 기체에 포함된 입자를 빔 형태로 집속, 가속, 포화상태에 이르게 대전시켜 오염입자의 크기분포를 측정할 수 있는 PBMS가 일체화 되어 반도체 공정 중 발생하는 나노입자 대해 실시간으로 대처와 조치가 가능하게 한다.

• 한국식품과학회지
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• 제35권6호
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• pp.1060-1063
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• 2003

ESR spectroscopy를 이용하여 방사선 조사된 수입산 향신료 3종에서 생성된 ESR 신호 크기에 조사선량과 저장기간이 미치는 영향을 조사하였다. 수입산 향신료 3종(겨자, 오레가노, 월계수)를 0, 1, 5 및 10kGy의 Co-60 감마선을 조사한 후, 이를 시료로 Bruker-EPR spectrometer를 이용하여 ESR 신호를 측정하였다. 실험결과 조사 직후 감마선 조사된 겨자와 월계수는 조사시료에서 특유의 신호를 나타내어 비조사시료와 뚜렷이 구별할 수 있었고 오레가노는 비조사시료에서 single- line을 보였으나 조사시료와 비교하여 신호 크기가 매우 커서 비조사시료와 쉽게 구별할 수 있었다. 모든 적용선량$(1{\sim}10kGy)$의 범위에서 조사선량이 증가함에 따라 ESR 신호 크기가 증가하였으며, 조사선량과 생성된 ESR 신호 크기와의 상관계수인 $R^2$ 값은 $0.9939{\sim}0.9993$의 높은 값을 나타내었다. 또 상온에서 12주 후에도 ESR spectroscopy를 이용하여 방사선 조사의 여부를 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권6호
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• pp.1139-1148
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• 2000

산업 폐기물 중 다량으로 발생하는 제강슬래그의 재활용을 위하여 -14/+24mesh 정도 크기의 슬래그를 미분말로 분쇄시 최적 조건을 조사하고 경제적인 분쇄조건을 확립하기 위하여 요구되는 동력을 산출하였다. 이를 위한 분쇄조건으로 ball mill의 회전속도, 분쇄시간, ball의 충진량, 시료의 충진량과 크기 등을 선정하였고 이에 대한 분쇄효율을 산출하였다. 본 연구에서는 임계회전속도의 79% 정도에 해당되는 값이 최적의 회전속도인 것으로 조사되었다. 분쇄시간에 따른 분쇄정도는 일반적으로 시간이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났지만 분쇄 초기에 비해 분쇄가 더 진행될수록 분쇄효율은 감소하는 것으로 나타났다. Ball의 충진율은 mill내부 용량의 50%인 경우에 최척의 분쇄효율을 보였고, 시료의 충진량과 크기에 따른 입도초사 실험 에서는 시료의 충진량이 적고 원시료의 크기가 작을수록 분쇄정도는 증가하였다. 위의 결과에 의해 Bond의 식을 사용하여 동력효율을 계산한 결과 분쇄시간이 길수록 그리고 회전속도가 최적인 조건에서 동력효율이 가장 크게 나타나고 있음이 관찰되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.116-116
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• 2010

단일 양자점의 특성 분석 및 이를 활용한 단광자 광원 등으로의 응용에 있어서 표면밀도 및 크기 등이 의도대로 조절된 양자점 성장이 필수적이며, 이와 관련하여 근적외선 파장 영역에서 발광 성분을 갖는 InGaAs/GaAs 양자점 시료를 MEE (Migration Enhanced Epitaxy) 기법으로 성장하였다. 이 때, 30 초 120 초 사이의 migration enhancing time 변화에 의하여 약 $350\;QDs/{\mu}m^2$에서 $3\;QDs/{\mu}m^2$ 사이의 범위로 양자점 표면 밀도가 조절되었으며 양자점의 크기도 변화하는 것을 확인하였다. 별도로 capping layer를 성장하지 않은 양자점 층에 대한 AFM 측정을 통하여 양자점의 크기를 예측하였으나, 실제 시료의 양자점 크기는 capping layer 성장시의 온도 및 압력에 따른 영향이나 물질 조성의 불균일성 등으로 인해 달라질 수 있으므로 비파괴 검사방법인 광발광 측정으로써 실제 양자점의 특성을 검증할 필요성이 존재한다. 먼저 양자점의 크기가 커짐에 따라 기저상태의 에너지 밴드갭 크기가 감소하는 경향이 있음을 확인하였다. 이는 양자점이 클수록 양자구속 효과가 작아지는 일반적인 경향과 일치한다. 또한, 양자점의 크기 차이에 따른 기저상태 및 고차 여기 상태의 에너지 밴드갭 차이의 변화 경향을 분석하였다. 일반적으로 양자점의 크기가 줄어들면 양자구속효과 또한 빠르게 증가하다가 결국에는 에너지 장벽(barrier)의 에너지 준위에서 포화상태에 도달하게 된다. 이러한 양자점 크기에 따른 양자구속효과 크기의 변화는 고차 여기 상태일수록 더욱 빠르며, 결국에는 양자 구속효과가 없어지는 상태(unbound exciton)에 이르기도 한다. 따라서 기저상태의 에너지 밴드갭은 양자점이 커짐에 따라 단조감소 경향을 보이나, 변화율의 차이 때문에 기저상태와 1차 여기상태의 에너지 차이인 level spacing 값은 단조감소 경향이 아닌 종 모양의 경향성을 보이며 측정 결과 또한 이와 일치하였다. 이와 같이 migration enhancing time의 조절로 광자와 상호작용하는 실질적인 양자점의 크기가 의도대로 조절되었음을 비파괴 광측정법으로 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.44-51
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• 2005

도료공업, 유기합성의 원료, 혼합용제 및 분석용 시약으로 광범위하게 이용되고 있는 메틸알콜에 대하여 작업장에서 발생할 우려가 있는 화재 폭발 예방 대책을 수립하기 위한 기초자료를 획득하기 위하여 화염전파속도와 화염도달시간을 측정하였다 용기의 크기를 변화시키고 온도 및 농도를 변화시켜 실험을 행한 결과 시료의 용기가 적을수록 연소가 용이하고 연소속도는 빠르게 나타났으며, 최대연소속도는 소용기 $30^{\circ}C$에서 200 cm/sec를 구하였다. 화염도달시간은 시료 용기의 크기가 클수록 길어지는 경향을 나타내었으며, 시료의 온도 및 농도가 높아질수록 짧아졌다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.4-4
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• 2010

박막의 물성을 분석하는 방법에는 광학을 이용한 분광학 분석법과 나노크기의 tip을 이용한 나노트라이볼로지 분석법이 대표적이라 할 수 있다. 분광학 분석법에는 주로 X-ray 회절분석, Raman 분광기, IR 분광기 등등이 가장 대표적으로 사용되어지는 분석 장치들이다. 이러한 분광학 분석은 광학을 시료에 조사하여 이로부터 획득되는 강도(intensity)를 분석하는 방법으로 간접적인 분석이라 할 수 있다. 이에 반하여 나노트라이볼로지는 나노크기의 tip을 이용하여 시료 표면을 직접적인 방법으로 분석하여 시료의 형상, 탄성, 강도, 마찰력 등의 정보를 제공하며, tip에의 전기적 신호를 부과하여 시료 표면의 국부적인 potential, electric current를 측정하게 된다. 이에 해당되는 대표적인 분석 장치로는 nano-indenter system과 SPM (Scanning Probe Microscopy)이 있다. 따라서, 이 논문에서는 나노트라이볼로지의 대표적인 장치인 nano-indenter system과 SPM에 대한 간단한 원리를 소개하고 다양한 분야에 대한 실제적인 분석을 사례를 통하여 나노트라이볼로지의 가치를 확인하고자 한다.

• Applied Microscopy
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• 제29권1호
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• pp.67-73
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• 1999

분말시료를 epoxy로 포매 (embedding)한 후 ion milling하는 방법으로 TEM 시편을 준비하는 경우에는 시료와 epoxy와의 milling정도의 차이 때문에 좋은 시편을 만들기 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 포매 물질에 대한 분말시료의 상대 밀도를 높여 주는 방법을 시도하였다. 일반적인 진공법보다는 원심분리기법을 이용하여 포매하는 것이 시료의 밀도를 높일 수 있었다. 또한, 비슷한 크기의 분말의 혼합보다는 서로 다른 크기의 분말을 혼합한 후 원심분리기를 이용하여 포매할 때, 큰 입자들 사이로 작은 입자들이 유입되면서 분말의 밀도가 더욱 높아지는 것을 알 수 있었다. 이렇게 준비된 시료는 ion milling정도의 차이에서 오는 문제점을 크게 줄일 수가 있어 TEM 관찰에 필요한 시편을 얻을 수 있었다. 원심분리기법은 마이크로미터 이하 크기의 구형, 판상 및 침상의 분말시료에서부터 TEM 시편을 준비하는 데에도 매우 효과적임이 드러났다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제29권3호
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• pp.425-429
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• 2000

본 연구는 ESR spectroscopy를 이용하여 어류의 방사선 조사 여부와 조사선량에 따른 ESR 신호의 크기 및 신호의 안정성을 확인하였다. 실험결과 방사선 조사된 어류는 g1=2.003$\pm$0.001과 g2=1.998$\pm$0.003에서 특유의 비대칭적인 ESR 신호를 나타내어 비조사시료와 확실하게 구별되었다. 조사선량의 증가에 따른 ESR 신호의 상관성에 있어서는 R2값이 0.9077~0.9989의 범위로 거의 모든 시료에서 조사선량에 따라 ESR 신호의 크기는 비례적으로 증가하였다. 또한 이들 신호의 크기는 5$^{\circ}C$에서 12주간 저장한 시료에서도 안정하게 남아 있어 방사선 조사여부의 판별은 장기간의 저장에서도 가능하였다. 따라서 ESR spectroscopy를 이용한 방사선 조사 어류의 검지 방법은 빠르고 확실하며 반(semi) 정량적인 방법으로써 유용한 검지기술임을 알 수 있었다.

• 한국식품과학회지
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• 제44권3호
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• pp.306-311
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• 2012

무증자 백미를 이용한 당화 및 알코올 발효를 최적화하기 위해 다양한 크기(12, 20, 35 mesh)로 분쇄된 백미를 초음파 처리시간(15, 30, 60, 120분)을 달리하여 시료들을 제조하고 당화와 알코올 발효를 수행하였다. 각 크기별로 분쇄된 백미시료를 $60^{\circ}C$에서 3시간 당화시킨 결과 모든 시료에서 가압증자 시료(CGR) > 초음파처리 시료(UGR) > 무증자 분쇄미(GR)의 순으로 높은 당도를 보여주였다. 분쇄백미의 크기에 무관하게 가압증자 시료(CGR)가 가장 높은 당도를 보여주었으며 무증자 분쇄미(GR)는 가장 낮은 당도를 나타내었다. 또한 무증자 분쇄미(GR)에 비하여 초음파처리 시료(UGR)가 높은 당도를 나타내었고 초음파 처리시간이 길수록 당도가 증가하였다. 35 mesh의 분쇄미를 120분 동안 초음파 처리함으로써 가압증자 시료(CGR, $11.5^{\circ}Bx$)의 약 90%에 해당하는 $10.2^{\circ}Bx$로 당화가 가능하였다. 또한 당화된 35 mesh의 초음파처리 시료(UGR)를 사용하여 $25^{\circ}C$에서 4일 동안 알코올 발효를 수행함으로써 가압증자 시료(CGR)의 알코올 함량 17.2%에 근접한 16.7%의 알코올 생산이 가능하였다. 알코올 발효 4일후의 무증자 초음파처리 시료군(UGR)의 pH는 가압증자 시료(CGR)와 비교하여 낮은 pH를 나타내었다. 또한 초음파처리 시료의 산도는 0.99-1.1%로서 가압증자 시료(CGR)의 산도 0.75%에 비하여 높은 산도를 보여주었다.