• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1995-1997
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• 2005

마이크로웨이브 화학기상 증착방식으로 탄소 나노튜브를 성장시켰다. 탄소나노튜브를 성장시키기 위한 가스로는 수소$(H_2)$와 메탄$(CH_4)$ 가스를 사용했으며, 실리콘 기판에 마그네트론 스퍼터링 방식으로 10nm 두께의 Ni층과 adhesion 충으로 사용되는 20nm 두께의 Ti층을 증착하였다. 본 논문에서는 탄소나노튜브를 성장시킬 때의 압력에 따른 성장 특성을 알아보았다. 작업 진공도에 따른 탄소나노튜브의 성장 특성은 FESEM image와 TEM image 을 이용하여 관찰하였으면 Raman spectrometer 분석을 통하여 성장된 탄소나노튜브의 구조적 특성을 알아보았다.

• 한국진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.128-133
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• 2007

본 연구에서는 탄소나노튜브의 성장특성을 결정짓는 여러 요소 중 한가지인 촉매층 두께의 변화에 따라서 형성되어지는 탄소 나노튜브의 형태 변화를 관찰하였다. Ni 촉매층은 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 증착하였으며, Ni 촉매층의 두께는 $20{\sim}80\;nm$의 범위에서 설정하였다. 두께에 따른 Ni 촉매층 기판을 hot-filament 플라즈마 화학기상 증착(HF-PECVD) 장치를 이용하여 탄소나노튜브를 합성하였으며, 성장되어진 탄소나노튜브의 성분분석은 에너지 분산형 X-선 측정기(EDS)를 통해 분석하였고, 고배율 투과전자현미경(HRTEM) 분석과 전계방사 주사전자현미경(FESEM) 분석을 통해 성장된 탄소나노튜브 성장 형태를 관찰하였다. 그 결과로써, 고배율 투과전자현미경(TEM) 분석을 통해서는 탄소나노튜브는 내부가 비어있으며, 다중벽으로 구성되어 있는 것을 관찰하였고, 탄소나노튜브 상부에 니켈 금속이 포함된 것을 확인하였다. 이것은 분산형 X-선 측정을 통해 탄소나노튜브의 구성성분이 접착층인 Ti, 촉매층인 Ni 그리고 탄소(C)로 이루어졌음을 다시한번 확인하였으며. 성장형태에서도 알 수 있듯이 탄소나노튜브 성장 전에 행해여지는 전처리는 촉매층의 입자를 변화시키고 변화된 촉매층의 표면은 다른 형태의 탄소나노튜브를 성장시킴을 알 수 있었다. 결과적으로, 40 mn의 촉매층을 지니는 기판에서 가장 좋은 형태를 나타내는 탄소 탄소나노튜브가 성장되었음을 알 수 있다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.430-430
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• 2008

열화학기상 증착법으로 2원계 합금인 Invar 36(63wt% Fe, 37wt% Ni)을 이용하여 다중벽 탄소나노튜브를 360도의 저온에서 까지 합성이 가능함을 확인하였다. 촉매와 Si 기판과의 silicide형성을 막기 위한 Ti층의 두께가 증가함에 따라서 탄소나노튜브의 길이가 잘 자라는 것을 확인하였으며, 미량의 물이 첨가 되었을 경우 탄소나노튜브의 길이 성장에 큰 변화가 있음을 확인하였다. 또한 물을 포함하는 실험에서는 촉매인 Invar36의 두께가 0.5 nm 일 때에 비하여 0.25 nm 두께에서 물에 대한 영향이 더 크게 나타남을 SEM 사진을 통해 확인할 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.37-37
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• 2011

최근 세계적인 지진의 발생과 함께 구조물의 내진성능 평가 및 증진 방법에 대하여 많은 연구가 진행 되고 있다. 특히 교량 구조물의 교각의 경우에는 상부구조의 고정하중 및 활하중을 지반에 전달하여 주는 역할을 하기 때문에, 역으로 지진이 발생하였을 경우 교각의 내진성능에 따라서 교량의 안전도에 많은 영향을 미칠 수 있다. 또한 산악지역이 국토의 70%이상을 차지하는 우리나라의 지형적인 특성상 고교각을 이용한 장대교량의 건설이 필요하며 도시지역의 교통량 증가로 인한 도시고속도로의 건설 등 고가교의 필요성이 점차 증가하고 있다. 그러나 CFT(Concrete Filled Tube)부재의 경우에는 콘크리트가 3축 구속 상태로 존재하지만 자중이 크며 내진 성능이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 CFT부재의 단면을 중공으로 만듦으로써 부재를 경량화하고 내부 튜브를 삽입하여 내부를 구속 시킨 내부 구속 중공 CFT 부재(Internally Confined Hollow CFT Member, ICH CFT)가 개발되었다. 이는 콘크리트가 내 외부 튜브에 의하여 구속되어 3축 구속 상태로 존재함으로써 콘크리트 중공부로의 취성파괴를 방지하여 연성도 및 강도를 향상시켜주며, 단면의 감소로 인해 재료비를 절감 할 뿐 아니라 자중 감소로 인해 내진 설계에도 유리하다. 현재 내부 구속 중공 CFT 부재에 대한 연구가 많이 진행되고 있지만, 튜브를 삽입함으로써 부재의 중공부로 발생하는 구속력의 특성을 해석적으로 정립한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 압축을 받는 중공 CFT 부재에 내부 튜브를 삽입함으로써 발생하는 콘크리트의 구속력을 해석적 연구를 통하여 수행하였으며, 구속력을 파악하기 위한 평가 방법으로는 구속 콘크리트의 중공비와 직경, 외부튜브의 두께, 내부튜브의 두께 등으로 평가하였다. 해석적 연구 결과, 내부 튜브를 삽입함으로써 발생되는 외부 구속력은 이론적 수식에 의한 구속 응력값과 비슷한 값을 가지지만 내부로 발생하는 구속력은 이론적 수식에 의한 구속 응력값에 도달하지 못하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.46-46
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• 2003

고크롬강은 산업용 발전설비의 효율적인 열교환을 위해 수천개의 튜브로 구성된 보일러에 적용되고 있다. 이러한 보일러 튜브는 고온에 노출되어 있으며, 튜브 내면에는 고온의 증기가 고압으로 존재하고 있다. 따라서 보일러 튜브는 장기간 고온의 환경에서 사용되기 때문에 고온강도와 고온내산화 및 내부식 특성이 요구된다. 보일러 튜브의 열화는 이세조직 변화에 따른 고온강도의 저하를 재료내부의 열화와 고온산화 및 부식 등 외부환경에 의 한 열화로 크게 두 가지로 대별된다. 이러한 보일러 튜브의 수명평가는 튜브의 수명을 미리 예측하여 적절한 시점에 교체함으로서 운전 중 손상에 따른 발전정지 등을 방지하여 막대한 비용을 절감할 수 있기 때문에 현장에서는 중요한 의미를 갖는다. 본 연구에서는 보일러 튜브의 여러 가지 수명평가 방법 중 현재 산업용 발전설비의 보일러에 적용되고 있는 X-20 고크롬강의 고온산화 거동을 조사하여 향후 보일러 튜브의 수명평가 방법 중 산화스케일을 이용한 방법에 활용하는데 있어 기초 자료로 이용하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.2
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• pp.779-782
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• 2003

Hot filament 플라즈마 화학기상 증착법 (HFPECVD)를 사용하여 전처리 조건에 따른 탄소나노튜브의 성장 특성을 관찰하였다. 암모니아 ($NH_3$)를 희석가스로 사용하였고, 아세틸렌 ($C_2H_2$)를 탄소 원료가스로 각각 사용하였다. 암모니아 가스 플라즈마를 사용하여 전처리 된 니켈 촉매 층의 SEM (Scanning Electron Microscopy) 이미지를 관찰하여 본 결과, 나노 사이즈의 촉매 그레인(grain)을 발견할 수 있었다. 그리고 탄소 나노튜브의 직경과 성장 밀도 또한 전처리 된 촉매 층에 따라 다른 양상을 보였다. TEM (Transmission Electron Microscopy)를 사용하여 탄소나노튜브를 관찰한 결과 공동구조(hollow)를 한 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT)를 관찰할 수 있었다. 성장된 나노튜브는 끝에 금속팁을 가지고 있으며, 나노튜브의 팁은 촉매로 사용한 것과 같은 물질로 구성되어 있었다. Raman spectroscopy를 사용하여 측정된 B-밴드와 G-밴드의 피크들은 각각 $1360cm^{-1}$와 $1598cm^{-1}$ 부근에서 나타났으며, 전처리 조건을 달리하여 성장시킨 탄소나노튜브 필름에서 이들 두 피크의 위치는 이동하지 않았고, 두 피크의 강도 비율 ($I_G/I_D$)은 전처리 조건에 따라 변하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.492-492
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• 2011

단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotubes, SWCNTs)는 매우 우수한 전기적, 광전자적 특성을 가지고 있어 차세대 나노 전자소자 물질로 각광받고 있다. 특히, 이들의 전기적 특성은 직경과 카이랄리티(chirality)에 따라 금속성(metallic)과 반도체성(semiconducting)으로 구분된다. 각 특성에 따라 금속성은 투명전극, 반도체성은 전계효과 트랜지스터(CNT-FET)로 활용가능성이 높다. 하지만, 일반적으로 단일벽 탄소나노튜브는 이 두 가지의 특성이 혼재되어 합성되기 때문에, 그들의 선택적 분리는 나노튜브 기반 전자소자 응용을 위해 매우 중요한 과정 중 하나이다. 최근에는 반응 가스를 이용한 선택적 제거, 밀도차를 이용한 원심분리법(density gradient ultracentrifugation) 등 다양한 방법들이 보고된 바 있다. 본 연구는 대기 중에서 마이크로웨이브 조사하여 금속성 나노튜브만을 선택적으로 제거하였다. 마이크로웨이브 조사는 CVD 방법과 전기 방전법으로 성장된 단일벽 탄소나노튜브에 800W로 조사 시간을 변화하며 수행하였다. 실험 결과, 조사 시간이 증가할수록 두 종류의 나노튜브에서 반도체성 나노튜브는 남아있는 반면 금속성 나노튜브는 점차 제거되었다. 이러한 원인은 각 전기적 특성에 따른 유전상수 차이에 의하여 기인한 것이다. 전기적 특성과 결정성은 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통하여 분석하였으며, 직경 및 분산정도는 주사전자현미경(scanning electron microscope), 투과전자현미경(tunneling electron microscope)으로 관찰하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권1호
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• pp.56-63
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• 2012

본 연구에서는 가공된 오스테나이트계 STS 316L ASME 표준 교정시험편을 이용하여 튜브 두께 감소율과 잔존두께에 대한 와전류 신호와 IRIS 신호특성을 비교하여 리보일러 튜브의 현장 적용성을 평가하였다. 그 결과 두께감소율의 경우 와전류탐상검사는 $20%{\times}4$ 평저공, 10% 외면 그루브, IRIS는 80%홈, 10%외면 그루브에서 ${\pm}15%$ 이상의 편차가 발생하였다. 잔존두께의 경우 와전류탐상은 측정치가 모두 허용범위를 만족하였으나, IRIS는 80% 인공홈에서 ${\pm}15%$ 이상의 편차가 발생하였다. 따라서 와전류탐상검사 후 의사지시에 대한 해석, 두께감소율 측정을 위해 IRIS를 수행한다면 신뢰성이 향상될 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.520-520
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• 2013

Lateral 구조를 갖는 탄소나노튜브 에미터 캐소드의 금속전극 선폭과 간격은 탄소나노튜브 에미터 밀도와 게이트에 인가되는 전계의 크기에 밀접한 관계가 있어 전계방출특성에 큰 영향을 나타내므로 조속한 상업화를 위해서는 최적화 연구가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 금속전극의 선폭과 간격을 110/30, 80/30, 40/30과 120/20, 90/20, 20/20 ${\mu}m$로 각각 변화시켜 4.6인치 탄소나노튜브 에미터 기반 flat light lamp 개발연구를 진행하였다. 이때 사용한 금속전극은 2 mm 두께를 갖는 4.6인치 소다라임 글라스 위에 패턴 된 PR에 Ag를 sputtering하여 증착 후 PR을 lift-off하여 형성하였다. 이와 같이 형성된 금속전극은 ~1 ${\mu}m$와 12 nm의 두께와 표면단차를 각각 가지고 있었다. 형성된 금속전극 위에 유전체와 탄소나노튜브 에미터를 각각의 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄와 소성과정을 통해 형성하였다. 이때 레이저 빔을 전극사이의 빈 공간에 조사하여 탄소나노튜브 에미터를 금속전극 위에 정밀하게 정렬하였으며 잔존하는 유기물과 유기용매를 없애기 위해 대기압 공기분위기의 $410^{\circ}C$에서 10분간 소성과정을 거친 후 접착테이프를 사용하여 잔탄 속에 있는 탄소나노튜브 에미터를 물리적 힘으로 수직하게 노출시켜 캐소드를 준비하였다. 애노드는 전계에 의해 방출된 전자의 측정과 전계방출 이미지를 얻기 위해서 P22 형광체와 Al박막이 증착된 2 mm 두께의 소다라임 글라스를 사용하였다. 캐소드와 애노드 사이의 간격은 6~10 mm로 유지하였고, 진공챔버의 기본 압력을 $5{\times}10^{-6}$ Torr 이하로 유지하였다. 캐소드와 게이트 전극에 1, 4 kHz와 3% duty를 갖는 bipolar 형태의 DC 사각펄스파를, 애노드에 ~18 kV의 DC 고전압을 각각 인가하여 평가하였으며 추후, 이렇게 제작된 다양한 선폭과 간격을 갖는 탄소나노튜브 에미터 기반 flat light lamp의 전계방출특성과 효율에 대한 비교 연구를 진행할 계획이다.

• 한국가스학회지
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• 제22권2호
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• pp.72-77
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• 2018

본 연구에서는 볼밸브와 긴 실린더 튜브로 구성된 LPG 충전장치의 강도안전성에 대한 FEM 해석결과를 제시하고 있다. LPG 충전장치의 강도안전성 해석을 위해 1.7~3.5mm의 벽면 두께를 갖는 볼밸브와 긴 실린더 튜브에 0.5~3.5MPa의 가스압력을 공급하였다. 1.7mm 벽면 두께를 갖는 볼밸브에 3.5MPa의 가스압력을 공급하였을 때 발생한 von Mises 최대응력은 25.4MPa이고, 이 값은 황동소재 항복강도의 25.9%에 해당한다. 그리고 1.7mm 벽면 두께를 갖는 긴 실린더 튜브에 3.5MPa의 가스압력을 공급하였을 때 발생한 von Mises 최대응력은 23.7MPa이고, 이 값은 동일한 조건으로 해석한 볼밸브에 비해 6.7%나 더 안전한 것으로 나타났다. 긴 실린더 튜브의 벽면 두께를 2.0mm로 증가시켰을 경우 발생한 von Mises 최대응력 20.2MPa은 1.7mm의 벽면 두께를 갖는 같은 실린더 튜브에 비해 14.8%나 더 안전하였다. 따라서 본 연구에서는 볼밸브와 실린더 튜브의 강도안전성을 확보하기 위해서는 벽면의 두께를 1.7~2.0mm 정도로 최적화된 LPG 충전장치가 바람직하다.