• 자원리싸이클링
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• 제26권5호
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• pp.61-66
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• 2017

이산화바나듐은 적외선 투과를 차단하거나 창을 통해 건물 내부열 손실을 막아주는 광선택적 유리코팅 소재로 알려졌는데, 본 연구에서 이와 같은 열변색 특성을 가진 이산화바나듐을 수소와의 환원반응을 통하여 제조하는 방법에 대해 연구하였다. 환원반응에 의한 이산화바나듐의 제조는 반응이 쉽게 진행되고, 스퍼터, 빔 증발기 등과 같은 반도체 장비가 필요 없이 공정이 단순하고 대량생산에 용이한 장점을 갖고 있는데, 본 연구에서 수소와의 환원반응에 대한 반응온도, 반응시간, 환원가스의 농도 및 사후 열처리 조건, 첨가제로서 텅스텐의 첨가 등에 대해 실험을 수행하였으며, 최적조건을 도출하여 제조된 이산화바나듐 분말의 특성과 열변색 특성에 대해 조사하였다. 본 연구를 통해 개발된 이산화바나듐이 전자소재 및 에너지 저감 소재로서 많이 활용될 것으로 기대되고 있다.

• 공업화학
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• 제24권1호
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• pp.44-48
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• 2013

본 연구에서는 낮은 열전이 온도를 가지는 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐$(W-VO_2)$을 제조하였다. 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐은 바나딜설페이트$(VOSO_4)$와 중탄산암모늄($(NH_4)$ $HCO_3$)을 전구체로 열분해 과정을 통해 제조하였다. 이에 대한 입자의 구조 및 열전이 특성을 FE-SEM, EDS, XRD, XPS, DSC 분석을 통해 조사하였다. 그 결과 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐 입자의 형상은 판상형태로 텅스텐이 이산화바나듐 결정에 잘 도핑 되어 있음을 확인 하였다. 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐의 결정 구조는 단사정으로 60 nm의 크기를 가지고 있었으며, 화학적인 조성 및 표면 상태는 이산화바나듐과 유사하였다. 또한, 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐의 상전이 온도는 $38.5^{\circ}C$로 순수한 이산화바나듐의 상전이 온도인 $67.7^{\circ}C$에 비해 $29.2^{\circ}C$ 낮게 나타났으며, 가역 상전이 안정성이 우수하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.502-507
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• 2016

이산화바나듐은 섭씨 68도에서 금속-절연체 상전이 특성을 나타내는 써모크로믹(thermochromic) 소재로서, 상전이 현상이 일어날 때 광학적, 전기적 성질이 급격히 변화하며, 이러한 상전이 현상은 가역적인 특성을 가지고 있다. 이산화바나듐의 금속-절연체 상전이 현상을 응용하기 위하여 상전이 온도를 상온 부근으로 낮추고자하는 많은 시도들이 있었으며, 직경 100 nm의 1차원 나노구조를 갖는 이산화바나듐 나노와이어의 경우 $29^{\circ}C$ 근처에서 상전이 현상이 일어남이 보고되었다. 본 연구에서는 기상 수송 방법(vapor transport method)을 사용하여 1차원 또는 2차원 나노구조를 갖는 이산화바나듐을 성장시켰다. 특히 동일한 성장 조건에서도 기판에 따라 다른 형태로 이산화바나듐이 성장하는 것을 확인하였다. 즉 Si 기판($Si{\setminus}SiO_2$(300 nm) 위에서는 1차원 나노와이어 형태의 이산화바나듐이 성장하였고, 그래핀 나노시트 위에서 합성된 이산화바나듐은 2차원 또는 3차원 나노구조를 가지고 성장하였다. 바나듐 옥사이드 나노구조체의 성장에 사용된 Si 웨이퍼 위에 박리-전사된 그래핀 나노시트 기판과 thermal CVD 시스템으로 성장된 1D 또는 2D & 3D 나노 구조를 갖는 $VO_2$의 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. Raman 분석결과 성장된 바나듐 옥사이드는 $VO_2$ 상을 갖는 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제21권4호
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• pp.235-240
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• 2015

본 연구에서는 열변색 물성을 향상시키기 위한 방안의 하나로 0~0.5 at % 범위의 티타늄을 도핑한 이산화 바나듐(Ti-VO₂)을 제조하였다. Ti-VO₂ 입자들은 바나딜설페이트, 중탄산암모늄, 사염화 티타늄 등을 사용하여 바나듐 화합물 전구체를 제조한 후 열분해법을 이용하여 제조하였다. 제조된 시료들의 결정 구조, 형상, 화학적 구조 및 열변색 특성은 X-선 회절분석기, 전계방사 주사전자현미경, X-선 광전자 분광기, 시차주사열량분석기, 자외선-가시광선-근적외선 분광기 등을 이용하여 분석하였다. 제조된 Ti-VO₂ 입자들은 단사 결정계를 지니고 있고, 또한 티타늄이 이산화 바나듐 결정내에 잘 도핑되어 있음을 확인할 수 있었다. 티타늄 도핑량이 증가함에 따라 최종 Ti-VO₂ 입자들의 크기가 작아지고 상전이 온도가 낮아졌으며, 또한 NIR switching efficiency는 증가하였다.

• 세라미스트
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• 제20권2호
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• pp.34-44
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• 2017

• 융합정보논문지
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• 제8권5호
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• pp.95-100
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• 2018

금속 산화물/그래핀 형태의 복합 나노소재는 높은 전기용량을 갖는 2차 전지의 전극용 소재 또는 고감도 가스 센서의 감지물질 등으로 활용되는 매우 유용한 기능성 소재이다. 본 논문에서는 열 화학기상증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)으로 Cu Foil 위에 대면적으로 합성된 CVD 그래핀 및 고정렬 열분해 흑연(HOPG, Highly Oriented Pyrolytic Graphite)으로부터 기계적으로 박리된 그래핀 기판 위에 이산화바나듐($VO_2$) 나노구조물을 기상수송방법으로 직접 성장시키는 연구를 수행하였다. 연구결과 CVD 그래핀 기판의 경우, 그래핀 결정 경계에서 상대적으로 많이 존재하는 기능기들이 $VO_2$ 나노구조물에서 핵형성의 씨앗으로 작용하는 것이 확인되었다. 반면에 HOPG에서 기계적으로 박리된 그래핀 나노시트 표면에는 기능기가 균일하게 분포하기 때문에, 2차원과 3차원 형태로 $VO_2$ 나노구조물이 성장되었다. 이러한 연구결과는 고기능성 $VO_2$/그래핀 나노복합소재를 이용하여 높은 전기용량을 갖는 2차 전지 전극소재 및 고감도 가스 센서의 감지물질 합성에 유용하게 활용될 것으로 전망된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2007-2010
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• 2008

Vanadium pentoxide ($V_2O_5$) powder was prepared and mixed with Molybdenum Oxides ($MoM_3$) to form Mo-doped and -undoped $VO_2$ films by a sol-gel method on graphite conductive substrates. X-Ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) was used to investigate the chemical compositions and microstructures of the Mo-doped and -undoped $VO_2$ films. The variation of electrical resistance was measured as a function of temperature and stoichiometric composition between vanadium and molybdenum. In this study, it was found that Mo-doped and -undoped $VO_2$ shows the typical negative temperature coefficient (NTC) behavior. As the amount of the molybdenum increases, the electrical resistance of Modoped $VO_2$ film gets reduced under the transition temperature and a linear decrease in the transition temperature is observed. From these experimental results, we can conclude that the electrical resistance behavior with temperature change of $VO_2$ films can be utilized as a self-heating source with the electrical current flowing through the graphite substrate.

• 한국광학회지
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• 제25권5호
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• pp.279-285
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• 2014

본 논문에서는 온도 변화에 따라 절연체-금속 상전이 특성을 보이는 이산화바나듐($VO_2$)과 메타물질을 이용하여 전기적으로 제어 가능한 테라헤르츠 변조기를 제시하였다. 변조기 기능을 하는 메타물질 구조가 $VO_2$의 도전율 변화에 영향을 주는 열을 전기적으로 조절할 수 있는 히터의 역할도 동시에 할 수 있는 정사각고리 구조의 메타물질을 설계하였다. 설계한 $VO_2$기반 메타물질 변조기의 전파 투과량은 정사각고리 메타물질에 직접 연결된 전압 인가용 도선을 통한 인가 전압 변화로 조절이 가능하다. $VO_2$의 도전율 변화에 따라 전파 투과계수는 470 GHz 에서 0.27에서 0.80으로 안정적으로 조절되었고, 13% 주파수 대역폭에서 투과계수 변화폭이 일정하게 유지되었다.

• 한국광학회지
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• 제31권1호
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• pp.31-36
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• 2020

본 논문에서는 온도 변화에 따라 절연체-금속 상전이 특성을 보이는 이산화바나듐(VO₂)를 식각한 도선과 금속 도선을 조합한 밴드-전환형 테라헤르츠 메타물질을 제시하였다. 갭을 가지는 금속 사각 구조 가운데 식각된 VO₂ 도선을 위치시킨 구조와 VO₂ 상전이 특성을 이용하여 제안된 메타물질의 가변성을 확보하였다. 설계한 VO₂ 기반 메타물질은 VO₂의 절연체-금속 상전이 특성에 따라 공진 주파수가 1.4 THz에서 0.7 THz으로 전환되었다. 이때, 제안한 메타물질의 절대 투과율은 0.7 THz와 1.4 THz에서 각각 78.5%와 65.8%로 높은 변화율을 가지고, 전환이 가능한 두 공진 주파수 중간 대역에서 40%와 60% 사이의 안정적인 투과율을 보이면서 균일하게 90도의 높은 차등 위상 변위 특성을 보였다.

• 공업화학
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• 제26권4호
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• pp.427-431
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• 2015

본 연구에서는 열-변색 소재로 잘 알려진 이산화바나듐($VO_2$) 분말을 $V_2O_5$ 분말과 옥살산 수화물로부터 여러 조건에서 수열합성과 하소공정을 통하여 제조하였다. 제조된 시료들의 화학적 구조, 결정구조 및 열적 특성들은 FE-SEM, XRD, XPS 및 DSC를 이용하여 분석하였다. 또한, 필름 시편들의 분광학적 및 열변색 특성은 제조된 분말 시료들을 볼밀링하여 50 nm 이하로 분산시켜 제조된 졸로부터 박막필름을 제작하여 UV-Vis-NIR 분광기를 이용하여 분석하였다. $VO_2$ 시료의 하소처리 온도를 증가시키면, 입자들의 크기가 증가함에 따라 시료의 상전이온도가 약 $40^{\circ}C$에서 $70^{\circ}C$로 증가하는 경향을 나타내었다.