• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.625-625
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• 2013

본 연구에서는 전자빔 조사를 이용하여 대기조건에서 중공 실리카 나노입자의 새로운 기체상 단일 공정 제조 방법을 제시하였다. 실험에서는 전구체로서 TEOS와 은 나노입자가 사용되었다. EDS 분석 결과 실리카 중공 나노입자의 제조를 확인하였으며, TEM 분석을 통해 제조된 중공나노입자의 평균 지름과 쉘 두께가 각각 56 nm와 10 nm임을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.185-185
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• 2012

중공 발광 나노 물질은 특유의 구조적 특성(낮은 밀도, 높은 비표면적, 다공성 물질, 낮은 열팽창계수 등)과 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 패널, 광결정, 약물전달체, 바이오 이미징 라벨 등의 다양한 적용이 가능하다. 이러한 적용에 있어 균일한 크기와 형태의 중공 입자는 필수 조건으로 여겨진다. 지금까지 합성된 중공 발광 입자에는 BaMgAl10O17 : Eu2+-Nd3+, Gd2O3 : Eu3+, $EuPO_4{\cdot}H_2O$과 같은 것들이 있으나 크기 조절이 어렵고, 그 균일성이 확보되지 못하였다. 균일한 크기의 중공 발광 입자를 만들기 위해 SiO2나 emulsion을 템플릿으로 이용하여 황화카드뮴, 카드뮴 셀레나이드 중공 입자를 합성한 예가 있으나, 양자점의 독성으로 인하여 바이오분야 응용에는 적합하지 않다. YAG는 모체로써 형광체에서 가장 많이 이용되는 물질로, 화학적 안정성과 낮은 독성, 높은 양자 효율 등 많은 장점을 갖고 있다. 특히 세륨이 도핑된 YAG형광체의 경우 WLED, 신틸레이터, 바이오산업에 적용이 가능하다. 그러나 지금까지 중공 YAG:Ce3+형광체를 합성한 예가 없었다. 본 연구에서는 단분산 수화 알루미늄 (Al(OH)3) 입자 위에 세륨이 도핑 된 이트륨 베이직 카보네이트 ($Y(OH)CO_3$)를 균일하게 코팅한 후 열처리를 하여 균일한 크기의 Y3Al5O12:Ce3+(YAG) 중공 입자를 합성하였다. 열처리 온도에 따른 고분해능 투과 전자 현미경(HRTEM), X-선 회절(XRD), 고분해능 에너지 분광법(HREDX) 분석결과, 중공 YAG: Ce3+입자는 Kirkendall 효과에 의해 형성됨을 확인하였다. 전계방사형 주사 전자 현미경(FE-SEM) 측정을 통해, 열처리 후에도 입자의 크기와 형태가 균일함을 확인하였으며, 공초점 현미경 관찰을 통해 중공 형태를 명확히 확인 할 수 있었다. Photoluminescence (PL) 분광법과 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)을 이용한 광 특성 분석결과, 합성된 입자는 400-500 nm에서 흡수 파장 (456 nm에서 최대 강도)과 500-700 nm 범위의 발광 파장(544 nm에서 최대 강도)을 나타냈고, 상용 YAG: Ce3+(70 ns)에 준하는 74 ns의 잔광 시간(decay time)이 측정되었다. 단분산 수화 알루미늄 입자의 크기를 조절하여 최종 합성된 YAG: Ce3+의 크기를 조절할 수 있었다. 지름 약 600 nm의 Al(OH)3를 사용한 경우, $1,300^{\circ}C$에서 열처리를 한 후 평균 지름 590 nm의 중공입자를 합성하였고, 약 170 nm의 Al(OH)3를 이용하여, 더 낮은 온도인 $1,100^{\circ}C$에서의 열처리를 통해 평균지름 140 nm의 중공 YAG: Ce3+입자를 합성하였다. 본 연구를 통하여 합성된 균일한 크기의 YAG 중공입자는 LED와 같은 광전변환 소자 및 다기능성 바이오 이미징 등의 나노바이오 소자 분야에 활용될 수 있음이 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.78-82
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• 2015

유기주형(organic template) 입자를 이용하여 소디움실리케이트(sodium silicate)로부터 중공형 실리카(hollow silica) 입자를 제조하였다. 유기주형 입자로는 스티렌 단량체(styrene monomer)로부터 분산중합(dispersion polymerization)에 의해 제조된 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex, PSL) 입자를 사용하였다. 유기주형 입자 제조 시 중합개시제인 2,2'-azobisisobutyronitrile(AIBN)의 주입량을 조절하여 $1{\sim}3{\mu}m$의 크기를 가진 입자를 제조하였다. 생성된 유기주형 입자 표면에 졸-겔(sol-gel)법에 의해 소디움실리케이트로부터 생성된 실리카($SiO_2$) 나노 입자를 코팅하여 PSL/$SiO_2$ 코어-쉘 형태의 입자를 제조하였다. 유기용매인 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran, THF)을 이용하여 코어-쉘 입자 내부의 유기주형을 제거 하였다. 코어-쉘 입자 제조 시 용매의 종류 및 pH의 변화에 따라 생성되는 중공형 실리카 입자의 형상을 조사하였다. PSL/$SiO_2$ 코어-쉘 입자 제조 시 용매를 에탄올에서 물로 변경했을 때 중공형 실리카 입자가 성공적으로 제조되었으며 낮은 pH 값을 갖는 용매에서 쉘 두께가 균일한 중공형 실리카 입자가 형성되었다. 중공형 실리카 입자의 반사도를 측정한 결과 상용 제품(Insuladd)보다 높은 반사 특성을 보여주었다.

• Composites Research
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• 제21권2호
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• pp.31-35
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• 2008

자성 금속 코팅을 위해 폴리스티렌 submicron 입자를 제조하였다. 니켈과 철 코팅을 위해 무전해 도금을 적용하였고 열처리를 통해 폴리스티렌을 탄화 시켜 중공형 구조를 형성하였다. 이러한 중공형 자성 입자는 가볍고 효율이 우수한 전자파 흡수체 제조에 적용될 수 있다. 코팅 층의 두께, 성분 및 표면 형상은 SEM/EDS/TEM 으로 관찰하였고, 중공 자성 입자의 전자파 특성 비교를 위해 고분자 복합재료를 제조하였다. 복합재료의 투자율 측정 결과, 중공형 철이 니켈에 비해 우수하였으며 바륨 페라이트 (Barium ferrite)와 같은 기존의 자성 재료보다 우수하였다.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.18-23
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• 2022

에너지 절약을 위한 연구 중 단열 기술 분야에서는 공기의 낮은 열전도도를 활용한 연구가 이뤄지고 있으며 널리 상용화 되고 있다. 본 연구에서는 입자 내부에 공기층을 갖는 중공형(hollow) 형태의 실리카 나노 입자를 제조하여 공기층 크기가 단열 성능에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. Polystyrene 주형법을 이용하여 졸-겔공정을 통해 속이 빈 중공형 실리카 나노 입자(Hollow silica nanoparticles)를 제조하였고, 입자를 5 wt %로 도료에 첨가한 후 열전달 실험을 통해 단열 성능을 확인하였다. 기존 페인트에 입자를 혼합하여 약 15 %이상의 단열효율을 나타냈으며, 내부 공기층의 크기가 큰 입자가 작은 입자에 비해 5% 높은 단열 성능을 나타냈다. 이번 연구를 통해 내부 크기에 따른 단열효과의 차이를 보여줌으로써, 중공형 형태의 입자를 첨가제나 도료 제조에 사용하는 경우 단열효과를 높이기 위해 매질 내에서 입자가 공기층을 최대로 이룰 수 있도록 입자의 크기를 고려해야함을 제시한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.819-825
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• 2018

본 연구는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 중공입자로 구성된 다공성 1차원 나노구조체를 전기방사 공정 및 두단계의 후 열처리 과정을 통해 주형법과 커켄달 효과를 동시 적용하여 합성했다. 열처리 과정 중, 수 nm의 치밀한 Fe 금속입자는 커켄달 효과에 의해 중공구조를 갖는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자로 최종 변환되었다. 또한, 전기방사 용액에 첨가한 PS 나노비드는 첫 열처리 과정 중 분해되어 구조체 내 수많은 기공을 형성, 환원 및 산화를 위한 가스들이 구조체 내부로 원활히 침투될 수 있는 역할을 했다. 최종 생성물인 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 중공입자로 구성된 다공성 1차원 구조체를 리튬 이차전지의 음극활물질로 적용한 결과, $1.0A\;g^{-1}$의 높은 전류밀도에도 불구하고 30 사이클 후 $776mA\;h\;g^{-1}$의 높은 방전 용량을 나타냈다. 이와 같은 우수한 리튬 저장특성은 본 구조체를 구성하는 중공형 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자와 입자들 사이의 나노기공으로부터 기인한 결과이다. 본 연구에서 제안한 중공 입자로 구성된 다공성 1차원 나노구조체 합성 방법은 다양한 전이금속 화합물 조성에 적용 가능하므로 에너지 저장 분야를 포함한 여러 분야에 응용 가능하다.

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.758-762
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• 1998

유화중합을 이용하여 중량 평균입자크기가 $0.3{\mu}m{\sim}1.5{\mu}m$인 중공 라텍스 입자를 제조함에 있어 평균입자크기와 고형분 함량에 영향을 미치는 반응 인자를 조사하였다. 실험결과 유화제 (SDS)의 농도가 증가함에 따라 친수성 코어 폴리머의 크기가 작아졌으며, 친유성 스티렌 단량체 (styrene monomer)와 개시제 (SPS)의 첨가량이 증가함에 따라 중공입자의 크기가 커졌다. 한편, 친수성 아크릴산의 첨가속도가 증가함에 따라 중공입자의 크기가 작아졌다. 또한, 스틸렌 단량체의 첨가량이 증가함에 따라 에멀젼 폴리머의 고형분 함량이 선형적으로 증가하였다.

• 폴리머
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• 제33권5호
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• pp.463-468
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• 2009

입자 분포가 균일하며, 마이크론 크기를 가지는 중공 유기 안료에 대한 합성 방법을 연구하였다. 코어-쉘 합성 방법에 의해 다양한 크기의 중공 유기 안료를 합성할 수 있었으며, 각각의 코어 크기 및 분자량에 따른 최종 입자 크기 변화 및 반응 중 코어의 중화 시간에 따른 은폐율 변화에 대한 실험을 진행하였다. 그 결과 사용한 코어 크기가 클수록 최종 입자 크기는 증가되며, $1.0{\mu}m$ 이상의 마이크론 크기를 가지는 중공 유기 안료를 합성하기 위해서는 적어도 200 nm 이상의 코어를 사용해야 함을 알 수 있었다. 또한, 사용한 코어 크기가 클수록 중공 부피비가 증가되나, 은폐율을 높이기 위해서는 코어의 분자량을 줄이거나, 코어의 알카리 팽윤 단계에서 중화 시간을 증가시켜 주어야 한다. 그리고, 반응 중 교반 속도 및 합성 고형분이 마이크론 크기의 중공 유기 안료 합성에 끼치는 영향을 알아보았다.

• 청정기술
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• 제12권4호
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• pp.205-210
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• 2006

본 연구에서는 폐 polystyrene을 재활용하기 위한 방법으로, 최적의 정제조건을 확립한 다음, 이를 활용하여 부가가치가 높은 Polystyrene 중공 미세구를 제조하고자 하였다. 회수된 PS를 이용하여 다중유화법($W_1/O/W_2$)에 의해 PS/PVA 두층을 갖는 중공 미세구를 얻을 수 있었다. 1단계 반응인 $W_1/O$ emulsion 생성 시 초음파처리는 입자 크기와 분포를 조절하는데 중요한 인자로 작용하였으며, 20초 처리하였을 때 평균입자크기 $1.35{\mu}m$, 입도분포 $0.8{\mu}m{\sim}2.8{\mu}m$인 고분자 중공 미세구를 제조할 수 있었다. 또한 $W_2$상 계면활성제로 gelatin 또는 Tween 80을 사용하였을 때 상대적으로 입자 크기도 작고 균일한 고분자 중공 미세구를 제조할 수 있었다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
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• 한국염색가공학회 2008년도 제39차 학술발표회
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• pp.55-56
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• 2008

본 연구에서는 국내 기업에서 개발된 Nyoln P 입자첨가 마스터배치를 이용하여 방사공정에서의 방사온도와 Nylon sheath와 PET core 비율을 변화시켜 용출형 Nylon 중공사를 방사하여 용출온도, 용출시간 등 용출조건의 변화에 따라 Nylon 중공사의 중공율에 미치는 영향에 대해 분석하였고, 또한 용출된 상태를 보기 위해 용출형 나일론 중공사의 SEM 사진을 측정하였다. 이러한 결과를 토대로 개발된 나일론 용출형 중공사를 이용하여 고부가가치의 나일론 용출형 중공사 제품의 상품화 기술을 개발하는데 도움을 주는데 본 연구의 목적이 있다.