• 대한전자공학회논문지
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• 제27권11호
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• pp.119-125
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• 1990

전기광학 소자인 비스무스 실리콘 옥사이드($Bi_{12}SiO_{20}$ : 이하 BSO라 칭함)와 편광자(polarizer), 1/4파장판(1/4 waveplate), 검광자(analyzer)와 결합하여 광변조기를 만들었고 이를 전압세선로 이용할 수 있도록 전기광학 측정 시스템을 구성하고 그 특성을 실험하였다. 송수신부인 E/O 변환기 및 O/E 변환기는 LED와 PIN-PD로 구성하여 구동되며 전송로는 코아/클래드경이 $100/140{\mu}m$인 멀티모드 광파이버를 사용하였다. 센서부와 광파이버 사이에는 셀폭 마이크로렌즈로서 결합하였다. 실험에 앞서 맥스웰 방정식과 파동방정식을 이용하여 BSO 단결성 내부에서 일어나는 광파의 전파특성에 관한 행렬식을 구하였고 센서가 갖는 광강도 변조식을 유도하였다. 실험 결과로부터 제작된 BSO 전압 센서는 교류전압 50V~800V(60Hz)에서 ${\pm}2.5{\%}$ 측정오파를 보였다. 인가전압의 증가에 따라 출력의 포화값이 커지는데 이러한 현상은 광강도 변조식에서 센서의 선광성에 기인한다는 것을 확인할 수 있었다. 센서의 온도특성 실험결과 $-20^{\circ}C~60^{\circ}C$에서 변화율은 ${\pm}0.6{\%}$ 이하로 측정되었다. 주파수 특성실험 결과 DC~100KHz까지 양호한 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.125-125
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• 2010

극성 [0001] 방향으로 성장된 질화물 기반의 LED (light emitting diode) 는 분극현상에 의해 발생하는 강한 내부 전기장의 영향을 받게 된다. 이러한 내부 전기장은 양자우물 내의 전자와 정공의 공간적 분리를 야기하고 quantum confined Stark effect (QCSE)에 의한 발광 파장의 적색 편이가 발생하며 양자효율의 저하를 가져오게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 InGaN/GaN이나 AlGaN/GaN 양자 우물구조를 GaN의 m-plane (1$\bar{1}$00) 이나 a-plane (11$\bar{2}$0) 등 비극성면 위에 성장하려는 시도를 하고 있다. 그러나 비극성 면의 비등방성 (anisotropy) 으로 인하여 결정성이 높은 비극성 GaN을 성장하는 데에는 많은 어려움이 있다. GaN 층의 표면을 평탄화하고 결정성을 향상시키기 위해서 저온 GaN 또는 AlN 버퍼층을 성장하는 2단계 방법이나 고온 버퍼층을 이용하여 성장하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 고온 GaN 버퍼층을 이용하여 기존의 2단계 성장과정을 단순화한 비극성 a-plane GaN을 r-plane 사파이어 기판위에 유기금속 화학증착법 (MOCVD)으로 성장하였다. 사파이어 기판위에 AlN 층을 형성하기 위한 nitridation 과정 후 1030 도에서 두께 45 ~ 800 nm의 고온 GaN 버퍼층을 성장하고 총 박막 두께가 2.7 ~ 3 um 가 되도록 a-plane GaN을 성장하여 표면 양상의 변화와 결정성을 확인하였다. 또한 a-plane GaN 박막 성장 시에 성장 압력을 100 ~ 300 torr 로 조절하며 박막 성장의 변화 양상을 관찰하였다. 고온 GaN 버퍼층 성장 두께가 감소함에 따라 결정성은 증가하였으나 표면의 삼각형 형태의 pit 밀도가 증가함을 확인하였다. 또한 성장 압력이 감소함에 따라 표면 pit은 감소하였으나 결정성도 감소하는 것을 확인하였다. 성장 압력과 버퍼층 성장 두께를 조절하여 표면에 삼각형 형태의 pit이 존재하지 않는 RMS roughness 0.99 nm, 관통전위밀도 $1.78\;{\times}\;10^{10}/cm^2$, XRD 반가폭이 [0001], [1$\bar{1}$00] 방향으로 각 798, 1909 arcsec 인 a-plane GaN을 성장하였다. 이 연구를 통해 고온 GaN 버퍼 성장방법을 이용하여 간소화된 공정으로 LED 소자 제작에 사용할 수 있는 결정성 높은 a-plane GaN을 성장할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.99-99
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• 2013

In this talk, I will present two research works in progress, which are: i) mapping of piezoelectric polarization and associated charge density distribution in the heteroepitaxial InGaN/GaN multi-quantum well (MQW) structure of a light emitting diode (LED) by using inline electron holography and ii) in-situ observation of the polarization switching process of an ferroelectric Pb(Zr1-x,Tix)O3 (PZT) thin film capacitor under an applied electric field in transmission electron microscope (TEM). In the first part, I will show that strain as well as total charge density distributions can be mapped quantitatively across all the functional layers constituting a LED, including n-type GaN, InGaN/GaN MQWs, and p-type GaN with sub-nm spatial resolution (~0.8 nm) by using inline electron holography. The experimentally obtained strain maps were verified by comparison with finite element method simulations and confirmed that not only InGaN QWs (2.5 nm in thickness) but also GaN QBs (10 nm in thickness) in the MQW structure are strained complementary to accommodate the lattice misfit strain. Because of this complementary strain of GaN QBs, the strain gradient and also (piezoelectric) polarization gradient across the MQW changes more steeply than expected, resulting in more polarization charge density at the MQW interfaces than the typically expected value from the spontaneous polarization mismatch alone. By quantitative and comparative analysis of the total charge density map with the polarization charge map, we can clarify what extent of the polarization charges are compensated by the electrons supplied from the n-doped GaN QBs. Comparison with the simulated energy band diagrams with various screening parameters show that only 60% of the net polarization charges are compensated by the electrons from the GaN QBs, which results in the internal field of ~2.0 MV cm-1 across each pair of GaN/InGaN of the MQW structure. In the second part of my talk, I will present in-situ observations of the polarization switching process of a planar Ni/PZT/SrRuO3 capacitor using TEM. We observed the preferential, but asymmetric, nucleation and forward growth of switched c-domains at the PZT/electrode interfaces arising from the built-in electric field beneath each interface. The subsequent sideways growth was inhibited by the depolarization field due to the imperfect charge compensation at the counter electrode and preexisting a-domain walls, leading to asymmetric switching. It was found that the preexisting a-domains split into fine a- and c-domains constituting a $90^{\circ}$ stripe domain pattern during the $180^{\circ}$ polarization switching process, revealing that these domains also actively participated in the out-of-plane polarization switching. The real-time observations uncovered the origin of the switching asymmetry and further clarified the importance of charged domain walls and the interfaces with electrodes in the ferroelectric switching processes.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.745-752
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• 2016

모든 사물들이 인터넷에 연결되는 사물 인터넷 시대에 즈음하여 본 논문에서는 라즈베리파이와 지그비를 이용하여 실내의 LED 조명등과 멀티탭을 on/off 하고 조명등의 밝기와 출입문의 전자 도어락을 스마트폰으로 원격 제어하는 시스템을 제안한다. 라즈베리파이에 적외선 송신 모듈을 연결하여 리모트컨트롤이 가능한 에어컨 등의 가전제품을 스마트폰 어플로 제어했으며 실내의 영상, 실내온도, 조도 등을 모니터링 했다. 리모트컨트롤이 가능한 모든 가전제품들을 원격 제어하기 위해서는 IR 송신코드를 알아내어야 하는데 AVR 마이크로컨트롤러를 이용해서 IR 송신코드를 알아내는 방법을 제안했다. 상용의 사무실용 도어락을 개조하여 원격으로 개폐하는 방법을 제안했다. LED 조명의 밝기는 ATmega88로 PWM 신호를 발생시켜서 0에서 10 레벨까지 컨트롤했고 멀티탭의 제어는 ATmega32와 포토커플러, TRIAC를 사용하였다. 측정된 온도 및 조도는 Tiny44A를 사용하여 A/D 변환되고 SPI 통신으로 라즈베리파이에게 송신된다. 카메라는 라즈베리파이의 CSI(Camera Serial Interface) 헤드에 연결하였다. 스마트 멀티탭은 일정시간 동안 on 시킬 수 있고 미래시점에 on이 되도록 예약할 수 있다. 대기전력을 줄이기 위해서는 수동으로 멀티탭의 콘센트를 뽑거나 스위치을 꺼면 되지만 스위치를 꺼지 않고 외출한 경우에도 스마트폰으로 원격 제어하여 스위치를 꺼면 대기전력을 줄이는데 많은 도움이 될 것이다.

• 한국기후변화학회지
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• 제4권3호
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• pp.211-219
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• 2013

장기에너지 분석모형인 LEAP 모형을 활용하여 S시 가정 부문의 에너지 소비량 및 온실가스 배출 현황과 온실가스 저감대책에 따른 감축잠재량을 분석하였다. 2009년 S시의 에너지 소비량은 가정 상업부문에서 39.1%로 가장 많이 소비하고 있다. 또한, 가구수 증가로 인해 가정 부문의 에너지 및 온실가스 배출량이 증가할 것으로 전망되고 있어, 가정 부문의 온실가스 저감대책 마련이 시급한 상황이다. 이에 본 연구에서는 S시 가정 부문의 에너지 소비량을 파악하고, S시에 적합한 가정 부문 온실가스 저감대책을 수립하였다. 온실가스 감축 잠재량 예측을 위한 시나리오는 기준시나리오, LED 조명 보급, 에너지 대체, 녹색생활 실천, 통합 저감대책 등 총 5개 대책의 효과를 분석하였다. 2020년 기준 저감대책별 온실가스 배출량을 살펴보면, LED 조명 보급은 2020년 온실가스 배출량이 1,181.0천 $tonCO_2eq$로 기준시나리오 대비 약 6.1%의 감축효과가 나타났으며, 에너지 대체는 1,171.6천 $tonCO_2eq$으로 기준시나리오 대비 약 6.8%의 감축효과가 나타났다. 또한, 녹색생활 실천의 2020년 온실가스 배출량은 1,128.7천 $tonCO_2eq$로 기준시나리오 대비 약 10.2%의 온실가스 배출량을 줄일 수 있다는 결과를 도출할 수 있다. LED 조명 보급, 에너지 대체, 녹색생활 실천을 모두 통합한 통합 저감대책은 2020년 966.9천 $tonCO_2eq$로 기준시나리오 대비 약 23.1%의 온실가스 배출량을 줄일 수 있다는 것으로 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권3호
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• pp.332-336
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• 2019

본 연구에서는 그람 양성의 호기성 유포자 세균 중 자연계에 널리 분포되어 식품에 문제를 일으키는 대표적인 균인 B. subtilis를 대상으로 365 nm UV-LED의 생육 억제 효과를 입증하였다. 또한 365 nm UV-LED 조사 시, 식품 포장재로 흔히 사용되고 있는 유리, LLD-PE, Nylon/LDPE 및 PS 등의 포장 조건에 따른 B. subtilis 생육 억제 효과를 확인하였다. 그 결과, B. subtilis의 생육 억제 효과가 가장 뛰어난 재질은 Nylon/LDPE와 LLD-PE로 확인되었고, 대조구의 생존율인 -log 5 값과 비교하여 각각의 생존율은 약 -log 2.5-2.9, -log 2.58-3.61로 나타났다. 이 때 재질의 두께가 미생물의 생육에 미치는 영향은 미미한 것으로 관찰되었고, 포장재질에 따라 365 nm UV-LED 투과력이 다르다는 것을 확인할 수 있었다. 통상적으로 log 3 이상 생균수가 감소하면 99.9% 살균효과가 있는 것으로 나타낼 수 있는데, 본 연구를 통해 365 nm UV-LED가 흔히 사용되고 있는 식품 포장재를 투과하여 균의 생육 억제에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 365 nm UV-LED의 사용이 식품보존과 식품산업 분야의 응용기술로써 잠재력이 있음을 시사하는 바이다.

• 한국버섯학회지
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• 제20권2호
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• pp.78-85
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• 2022

팽이버섯에서 권지로 L. monocytogenes의 교차오염 가능성과 권지의 세척·소독과정에서 SAEW와 UVC-W-LED 방수 모듈 병합효과를 확인하였다. 또한 팽이버섯의 부위별 L. monocytogenes의 생장과 포장 전 팽이버섯에서 L. monocytogenes를 저감화 할 수 있는 UVC-LED 조사 처리하여 효과를 분석하였다. 오염된 권지를 소독하기 위하여 SAEW와 UVC-W-LED를 병합처리 했을 때 L. monocytogenes의 오염도를 최대 99.9% 이상 저감화시켜 권지의 세척·소독에 활용 가능성을 확인하였다. 또한 오염된 권지의 L. monocytogenes가 팽이버섯에 전이되어 권지 표면을 주기적으로 세척·소독 작업이 필요하다. 팽이버섯의 유통 온도인 2℃에서 60일, 10℃ 저장 시 10일 저장기간 동안 팽이버섯 부위에 상관없이 L. monocytogenes 모두 3 log CFU/g 이상 성장함을 확인하였으며 아랫부분에서 성장이 더 빠르게 일어나는 것을 확인하였다. 팽이버섯에 오염된 L. monocytogenes의 초기 오염도가 2.76 log CFU/g였을 때 UVC-LED 3분 조사 후 0.47 log CFU/g 감소하는 것을 확인하였다. UVC-LED 조사 처리는 초기 오염도에 따라 영향을 받는 것으로 확인되어 실제 팽이버섯에 L. monocytogenes의 초기 오염도를 2 log CFU/g 이하로 낮게 오염시켰을 때 저감화 효과는 0.81 log CFU/g으로 두 배 증가하였다. 그러나 UVC-LED가 표면 살균 효과만 있고 UVC-LED를 조사한 팽이버섯에서도 L. monocytogenes의 증식이 완전 억제되는 것은 아니므로 포장방법 개선 등과 같은 추가 기술 적용이 필요하다. 앞으로, 팽이버섯 재배 농장에서도 안전하고 품질이 우수한 팽이버섯이 국내·외로 공급될 수 있도록 위생관리 강화가 필요하다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제49권4호
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• pp.307-315
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• 2022

개똥쑥은 말라리아 등 다양한 질병의 치료물질인 artemisinin 제공하나, 식물체 내 농도가 낮고, 생산이 불안정하여 국제적 수요에 대응하지 못하고 있다. 재배환경을 인공적으로 제어하는 식물공장 시스템은 계절이나 장소에 제한 없이 약용식물의 공장식 생산체계가 가능하다(Kim 2010). 본 연구에서는 식물공장에서 개똥쑥의 artemisinin의 대량생산이 가능한 최적의 조건을 찾기 위하여 파종부터 수확까지 적색광(R)과 청색광(B)을 혼합한 3종류의 LED (R : B = 6 : 4, 7 : 3, 8 : 2)에서 생장 및 물질생산에 적합한 광조건을 탐색하였다. 개똥쑥의 수확 전, 1,395 ㎼/cm²의 UV-B, 4℃의 저온, 그리고 건조 처리로 식물에 hormesis를 유도하여 artemisinin의 생산 증가를 확인하였다. Artemisinin 생합성에 관여하는 효소들 중에서 ADS, CYP, ALDH1의 발현량을 qPCR로 측정하였고, artemisinin 정량을 통해 전사체와 대사물질의 연관성을 확인하고, artemisinin 생산에 적합한 재배 광조건과 hormesis 처리 조건을 탐색하였다. 3종의 LED 비율 중 8 : 2에서 높은 생체중 및 건물중을 생산했으며, hormesis를 유도하기 위한 3종의 물리 처리에서 이를 통해 7 : 3 식물을 수확전 6시간 건조처리했을 때 artemisinin 함량이 약 2배 증가하였다.

• 환경생물
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• 제26권2호
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• pp.57-65
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• 2008

진해만에서 분리한 중심목 규조류 S. costatum의 성장에 영향을 미치는 광량과 파장을 알기 위해 실내 실험을 수행하였다. 수온 20$^{\circ}C$와 염분 30 psu의 환경조건에서 광량과 성장의 관계식은 $\mu$=1.17 (I-5.25)/(I+81.8), (r=0.98)로 최대 성장속도는 1.17 day$^{-1}$, 반포화광량(K$_s$)은 92.4 ${\mu$mol photons $m^{-2}s^{-1}$ 그리고 보상광량(I$_0$)은 5.28 $\mu$mol photon $m^{-2}s^{-1}$)로 나타났다. 진해만에서 I$_0$에 해당하는 수심을 계산한 결과, 3월에서 5월은 3$\sim$5m, 6월은 11m, 7월에서 9월은 4m로 진해만에서 S. costatum은 표층에서 잘 성장할 것으로 나타났다. 하지만 광저해현상은 150 $\mu$mol photons $m^{-2}s^{-1}$ 이상의 광량에서 세포밀도의 감소를 보여, S. costatum의 성장을 위한 최적 수심은 상당히 제한되어 있을 것으로 사료된다. 성장에 미치는 파장의 영향을 알기 위해 발광 다이오드를 이용하여 근자외선 영역부터 근적외선영역을 포함하는 9개 파장 빛을 주사하였다. 25 $\mu$mol photons $m^{-2}s^{-1}$에서 S. costatum은 405, 470, 505, 525, 568, 644 nm에서 성장을 하였지만, 590m와 523nm에서는 성장하지 못하였다. 하지만 100 $\mu$mol photons $m^{-2}s^{-1}$는 모든 파장대에서 잘 성장하였다. 따라서 S. costatum은 황색파장대가 우점하는 폐쇄성 연안역에서 충분히 잘 성장할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제36권5호
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• pp.447-453
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• 2021

본 연구는 식품 생산 환경에서 A. ochraceus를 저감하기 위하여 물리적 제어기술인 광살균(LED, UV), 열수 처리를 통하여 그 효과를 확인하고자 하였다. 이를 위하여 A. ochraceus 포자 현탁액(10^7-8 spore/mL)를 스테인리스 칩에 1 mL 접종하고 37℃에 건조한 후 각각의 물리적 처리에 적용하였다. LED를 활용하여 30분, 1, 2, 5, 8, 11시간 처리하였으나 균수에서 유의적인 차이를 확인하지 못하였으나 UV-C와 열수침지에서는 모두 A. ochraceus가 유의적으로 감소하였다. UV-C를 단독으로 스테인리스 칩에 360 kJ/m²까지 조사한 결과 A. ochraceus가 1.27 log CFU/cm² 까지 유의적으로 감소한 것을 확인하였다. 열수 처리에서는 가장 고온인 83℃에서 5분간 침지할 경우 A. ochraceus 초기 접종농도인 6.49 log CFU/cm²를 모두 사멸 시켰다. 그러나 고온의 열에너지를 5분간 현장에서 유지하는 것이 쉽지 않으므로 경제성과 사용 적합성 등을 고려하여 비교적 저온인 60℃와 자외선을 복합처리 하여 적절한 저감 조건을 확인하고자 하였다. 복합처리 결과 미온수에서도 침지시간 증가와 UV-C 조사량 증가에 따라 유의적으로 감소하여 불검출되었다. 이러한 결과들을 바탕으로 미온수인 60℃ 물에 작업도구 등을 침지하여 3분간 침지한 후 10분 이상 UV 살균처리 장치에 비치하여 둔다면 작업 중 A. ochraceus가 식품으로 교차오염되는 가능성을 줄일 수 있을 것으로 예상된다.