• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.404-404
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• 2012

저차원계 탄소 동소체는 특유의 구조에서 기인하는 우수한 물리적 성질로 인해 각광받고 있는 물질이다. 탄소원자가 육각형 격자 모양을 지닌 2차원계 물질인 그래핀(graphene)은 뛰어난 전기적, 물리적, 광학적 성질로 인해 전계효과 트랜지스터(field effect transistors), 투명전극(transparent electrodes), 에너지 저장체, 복합체, 화학/바이오 센서 등 다양한 분야에서 활용을 위한 연구가 진행되고 있다. 또한 그래핀이 튜브형태로 말려있는 1차원계 물질인 탄소나노튜브(carbon nanotube)의 전기적, 열적, 기계적 성질은 이를 전계방출 디스플레이(field emission display), 전도성 플라스틱, 가스 저장체, 슈퍼 커패시터 등에 적용가능하게 한다. 최근 2차원계 물질인 그래핀과 1차원계 물질인 탄소나노튜브의 장점을 극대화하기 위한 복합 나노 구조에 대한 다양한 연구가 진행되고 있는 추세이다[1-5]. 본 연구에서 그래핀-탄소나노튜브 혼성 구조의 제작은 다음과 같이 진행되었다. 우선 열 화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용하여 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀은 메타크릴산메탈 수지(polymetylmethacrylate; PMMA)를 이용한 전사(transfer)방법을 이용하여 원하는 기판에 위치시키고, 직류 마그네트론 스퍼터링(DC magnetron sputtering)을 이용하여 탄소나노튜브의 합성을 위한 촉매층을 증착하였다. 이후 열 화학기상증착법을 이용하여 그래핀 위에 탄소나노튜브를 합성함으로써 그래핀-탄소나노튜브 혼성 구조를 제작하였다. 합성된 그래핀-탄소나노튜브의 구조적 특징은 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy)을 통해 확인하였고, 촉매의 표면 형상 및 화학적 상태는 원자힘 현미경(atomic force microscopy)과 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 확인하였다. 또한 제작된 그래핀-탄소나노튜브의 전기적 특성 측정을 통해 나노전자소자로의 응용가능성을 조사하였다.

• Resources Recycling
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• v.28 no.4
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• pp.44-50
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• 2019

In the electric arc furnace process, the chemical energy such as the heat of oxidation reaction and the heat of carbon combustion etc. is consumed as 30% of the total input energy. In order to reduce $CO_2$ emission in EAF, it is necessary to decrease the use of electric power energy during scrap melting stage and increase the use of chemical energy. In general, when the carbon materials is individually charged into the molten steel, the carbon materials floated to the slag layer due to low density before it is dissolved in molten steel. When the concentration of carbon in the molten steel is high, the combustion energy of carbon by oxygen injection can lower the electric power energy and improve the chemical energy consumption. Therefore, an efficient charging methods of carbon material is required to increase the efficiency of carbon combustion heat. On the other hand, Al-dross, which is known as a by-product after Al smelting, includes over 25 mass% of metallic Al, and the oxidation heats of Al is lager than that of carbon. However, the recycling ratio fo Al-dross was very low and is almost landfilled. In order to effectively utilize the heats of oxidation of Al in Al-dross, it is necessary to study the application of Al-dross in the steel process. In this study, the dissolution efficiency of carbon and aluminum in molten steel was investigated by varying the reaction temperature and the mixing ratios of coke and Al-dross.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.569-569
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• 2012

탄소나노튜브(carbon nanotubes)의 우수한 전기적, 물리적 특성으로 인해 트랜지스터, 태양전지, 고감도 센서, 나노 섬유, 고분자-탄소나노튜브 고기능 복합체 등 다양한 분야에서 이를 응용하려는 노력이 활발히 진행되고 있다. 흥미롭게도 탄소나노튜브는 구조적인 특성 (직경, 밀도, 벽의 수)에 따라 각기 다른 비표면적, 열 전도성, 전기 전도성, 접촉각, 전계방출 특성을 지닌다고 보고되고 있다. 따라서 다양한 분야의 응용을 위해서는 구조적인 특성 제어가 핵심적인 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용하여 수직 정렬된 탄소나노튜브를 합성 하였다. 합성과정에서 압력의 변화가 탄소나노튜브의 밀도와 길이에 큰 영향을 미친다는 것을 확인하였고, 이러한 현상을 이해하기 위해 두 가지의 가능성을 고려하였다. 첫째는 압력의 변화에 따른 촉매의 형성 변화 가능성이며, 둘째는 탄화수소가스의 유입양의 변화에 따른 영향이다. 분석 결과, 동일한 압력에서 탄화수소가스의 부분압을 변화시켜 실험한 결과로부터 탄화수소의 유입양의 변화가 합성된 탄소나노튜브의 밀도에 큰 영향을 미치고 밀도가 높은 경우 길이가 긴 탄소나노튜브가 합성되는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05a
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• pp.181-186
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• 1998

MHTGR에서 사용하는 탄소피막입자 핵연료의 장점을 살려 가압경수로의 핵연료로 사용하는 개념을 도입하였다. 울진3/4호기를 모델노심으로 하여 탄소피막입자 핵연료를 가압경수로에 사용하는 것이 가능함을 확인하였다. 그러나 가압경수로 핵연료 제한조건인 5 w/o 이내에서 울진3/4호기의 열출력과 주기를 만족하는 노심구성은 어려웠고, 주기길이가 짧아진 노심구성은 가능하였지만 경제성 측면에서 불리할 것으로 여겨져 상업용 가압경수로에 적용하는 것은 타당성이 없다고 판단되었다

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.17-20
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• 2006

한국에너지기술연구원에서는 가정용 고분자연료전지 열병합 발전시스템을 위한 통합형 천연가스 연료처리 시스템을 개발해 왔다. 가정용 시스템으로서 필수적인 소형화와 고효율을 현실화하기 위해, 연료처리 시스템의 각 단위 공정 즉 수증기 개질, 수성가스 전이, 선택적 산화 공정 등을 이중 동 심관형 반응기에 통합하여 상호 열교환이 용이하도록 반응기를 설계하였다. 현재 시험 운전 중인 Prototype-I 연료 처리 시스템은 1kW급 고분자 연료전지 열병합 발전 시스템에 개질 가스를 공급하기 위해 설계되었으며, 기초 성능은 정격 부하 운전시 열효율 78% (HHV 기준), 메탄 전환율 91%이다. 개질 가스 내 일산화탄소 농도는 고분자 연료전지 전극의 피독을 피하기 위해 10ppm 이하로 유지되어야 하며, Prototype-I 연료 처리 시스템은 백금과 루테늄 촉매를 적용한 선택적 산화 반응기를 통해 개질 가스 내 일산화탄소 농도를 10ppm 이하로 제거하였다. 일반 가정에서는 고분자 연료전지 시스템의 부하 변동이 예상되기 때문에 연료 처리 시스템의 부하 변동 운전 특성도 살펴보았다 정격 부하에서 80%, 60%, 40%로 부하를 변동하며 운전하였고, 각 부하에서 안정한 메탄 전환율과 10ppm이하의 일산화탄소 농도를 보였다. 80%까지는 열효율이 77%로 큰 변화를 보이지 않았으며, 60%에서는 76%, 40%에서는 72%로 열효율이 감소하는 현상을 보였다 연료 처리 시스템의 일일 시동-정지 운전시 내구성을 테스트 중이다. 현재까지 50여회의 일일-시동 정지를 시도하였다 시동 후 약 세 시간가량의 정력 부하 운전을 실시한 후 부하 변동을 실시하였고, 총 운전 시간 8시간 정도 운전한 후 시스템을 정지하였다 메탄 전환율과 일산화 탄소 농도, 열효율을 모니터링 하고 있으며, 현재까지 초기 성능을 그대로 유지하고 있다. 앞으로 일일시동-정지 운전 시험을 지속하면서 초기 시동 특성 및 부하 변동에 따른 응답 특성 개선, 그리고 연료전지와의 연계 운전을 실시할 예정이다

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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• 2003.10b
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• pp.134-137
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• 2003

탄소섬유나 활성탄소섬유(activated carbon fiber, ACF)는 일반적으로 출발물질에 따라 polyacrylonitrile(PAN)계, 아크릴(acryl)계, 피치(pitch)계, 페놀(phenol)계 등으로 분류할 수 있다. 보통 습식, 용융 혹은 용융분사(melt-blown) 방사 방법에 의해 섬유 형태로 형성한 다음 산화성 가스 분위기에서 불융화 과정을 거쳐 열에 대한 안정성을 부여하여 불활성 분위기에서 탄소화하여 탄소섬유를 제조하거나, 수증기나 이산화 탄소와 같은 산화성 분위기에서 활성화하여 활성탄소섬유를 제조한다. (중략)

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.2
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• pp.113-119
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• 2012

Carbon nanotubes have emerged as a promising material for multifaceted applications, such as composited nanofiber, field effect transistors, field emitters, gas sensors due to their extraordinary electrical and physical properties. In particular, synthesis of vertically aligned carbon nanotubes with a high aspect ratio has recently attracted attention for many applications. However, mass production of high-quality single-walled carbon nanotubes is still remain elusive. In this study, an effect of chemical vapor deposition conditions, including catalyst thickness, feedstock flow rate, and growth temperature, on synthesis of carbon nanotube was systematically investigated.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.6
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• pp.414-421
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• 2019

In this paper, thermomechanical coupled analysis of carbon/phenolic composites structures in reentry environment was performed. The interface of thermomechanical coupled analysis was constructed using commercial software. The governing equations of temperature and displacement fields were considered to simulate change of physical behavior due to pyrolysis and ablation effects. The results of thermomechanical coupled analysis were compared with the results of ablation test using arc-heated wind tunnel. Also, the structural stability of reentry capsule was analyzed using the analysis interface. The excellent ablation characteristics and thermal protection effects of the carbon/phenolic composites were confirmed and the constructed analysis interface can be effectively used to perform thermal protection system design.

• Proceedings of the Korean Institute of Resources Recycling Conference
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• 2003.10a
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• pp.181-184
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• 2003

본 연구에서는 열 필라멘트 화학증착 방법에 의한 나노 다이아몬드 박막 증착을 위해 핵 생성 밀도를 증가시키기 위해서 다이아몬드 특성을 갖는 탄소(Diamond-Like Carbon)박막들을 연속 및 펄스 플라즈마를 이용한 화학 증착법에 의하여 증착하여 그 특성을 SEM, XPS, Raman 및 Nano-Tester를 이용하여 분석하였으며 열 필라멘트 화학 증착법에 의하여 나노 다이아몬드 박막 형성에 대한 핵 밀도와 다아이몬드 특성을 갖는 탄소 박막의 특성의 연관성을 관찰하여 공구(WC-Co)의 표면 사전 처리 없이 나노 다이아몬드 박막 형성을 용이하게 하는 실험을 수행하였다.

• Composites Research
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• v.29 no.5
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• pp.306-314
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• 2016

In this study, to improve the thermal stabilities of the epoxy composite specimens in addition to the enhanced mechanical properties, those were reinforced with carbon nanotubes and micrometer-sized silica particles. To disperse the filler in matrix relatively simple physical process, specimens were fabricated using shear mixing and sonication. Tensile strength, coefficients of thermal expansion and thermal conductivity of the specimens were measured with varied contents of the two fillers. The mechanical and thermal properties were also discussed, and the experimental results of thermal expansion related to the thermal stability of the specimens were compared with those from several micromechanics models. The hybrid composites specimens incorporating 0.6 wt％ of carbon nanotubes and 50 wt％ of silica particles showed better mechanical properties than the others with increase in tensile strength up to 11％, with respect to those of the baseline specimens. As the silica contents were increased the thermal expansion was reduced down to 36%, and the thermal stability was improved with the decreased thermal deformation. Thermal conductivity of the epoxy composite specimens incorporating 50 wt％ of silica particles was enhanced, which demonstrate improvement of 72%. The mechanical and thermal properties of the hybrid composites specimens incorporating the two fillers were improved simultaneously.