• 공업화학
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• 제33권2호
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• pp.126-132
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• 2022

암모니아 및 하이드라진 등의 액체연료를 사용하는 알칼라인 연료전지는 높은 에너지 밀도, 저장 및 운송의 용이성, 경제성 등의 장점으로 청정 및 재생 에너지 솔루션으로 각광받고 있다. 하지만 환원극에서 플러딩, 연료 크로스오버 현상, 부반응생성물, 연료 안정성 및 독성 등의 문제들이 여전히 이슈가 되고 있다. 이 중 효율적인 에너지 생산을 위해 산화극에서 산화되어야 하는 연료의 손실을 사전에 감지할 수 있는 연료 모니터링 시스템의 개발은 알칼라인 연료를 사용하는 연료 전지의 성능 향상에 큰 도움을 줄 것으로 사료된다. 하이드라진 및 암모니아의 농도를 실시간으로 측정 가능한 센싱 플랫폼이 다수 개발되어왔으며, 이 중 높은 선택성 및 민감도, 신속한 실시간 모니터링, 플랫폼의 휴대화 등의 장점을 갖는 전기화학적 센서 개발 연구 분야의 최신 동향에 대해 소개하고자 한다. 특히 센서의 감도 및 선택성 증대를 위해 다양한 금속성, 금속산화물 나노소재 및 하이브리드 나노소재를 접목하는 연구 방향에 대해 중점적으로 소개하고자 한다.

• Imaging Science in Dentistry
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• 제48권2호
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• pp.97-101
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• 2018

Purpose: This study evaluated the radiopacity of contemporary luting cements using conventional and digital radiography. Materials and Methods: Disc specimens (N=24, n=6 per group, ø$7mm{\times}1mm$) were prepared using 4 resin-based luting cements (Duolink, Multilink N, Panavia F 2.0, and U-cem). The specimens were radiographed using films, a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensor, and a photostimulable phosphor plate (PSP) with a 10-step aluminum step wedge (1 mm incremental steps) and a 1-mm-thick tooth cut. The settings were 70 kVp, 4 mA, and 30 cm, with an exposure time of 0.2 s for the films and 0.1 s for the CMOS sensor and PSP. The films were scanned using a scanner. The radiopacity of the luting cements and tooth was measured using a densitometer for the film and NIH ImageJ software for the images obtained from the CMOS sensor, PSP, and scanned films. The data were analyzed using the Kruskal-Wallis and Mann-Whitney U tests. Results: Multilink (3.44-4.33) showed the highest radiopacity, followed by U-cem (1.81-2.88), Panavia F 2.0 (1.51-2.69), and Duolink (1.48-2.59). The $R^2$ values of the optical density of the aluminum step wedge were 0.9923 for the films, 0.9989 for the PSP, 0.9986 for the scanned films, and 0.9266 for the CMOS sensor in the linear regression models. Conclusion: The radiopacities of the luting materials were greater than those of aluminum or dentin at the same thickness. PSP is recommended as a detector for radiopacity measurements because of its accuracy and convenience.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권3호
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• pp.233-237
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• 2024

본 연구는 유/무기 나노복합체를 이용한 PAN계 탄소섬유 토우(PAN-based carbon fibers tow) 기반의 유연 전극 제작 및 이를 활용한 비효소 전기화학 센서 개발에 대한 것으로, 전도성 고분자 polyaniline (PANI)와 금속 산화물 CuO을 유/무기 나노복합체 소재로 사용하였으며 글루코스를 전기화학 센서 타겟으로 적용하였다. 전극 제작을 위해 시판된 CFT는 열처리를 통한 사이징(sizing) 제거와 전기화학적 산화에 의한 표면 활성화의 전처리 공정을 거쳐 사용되었다. 유/무기 나노복합체는 전기화학적 중합 및 증착법을 통해 전처리된 CFT 표면 위에 순차적으로 합성되어 최종 CFT/PANI/CuO NPs 전극이 제작되었다. CFT/PANI/CuO NPs 전극의 전기화학적 특성 및 센싱 성능은 시간대전류법와 순환전압 전류법, 전기화학 임피던스 분광법을 이용하여 분석되었다. CFT/PANI/CuO NPs 전극은 전도성 고분자과 금속 산화물의 접목에 의해 전기 전도도 향상 및 우수한 전자 전달, 감응시간 단축, 비표면적 증가 등 개선된 전기화학적 특성과 증가된 감도, 넓은 선형 농도 구간, 높은 선택도 등 향상된 글루코스 센싱 성능을 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권8호
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• pp.13-18
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• 2006

Sn과 Zn 금속을 이용해 각각 산소와 아르곤 가스를 주입한 대기압 분위기에서 열처리를 통해 $SnO_2$와 ZnO 나노박막을 형성시켰다. 나노구조로 형성된 $SnO_2$ 박막의 경우 CO 가스(5,000 ppm)에 대해 $200^{\circ}C$의 동작온도에서 약 50 %의 감도를 나타내었으며, $SnO_2$ 나노 금속산화물에 Pt 금속을 이온 코팅법에 의해 첨가한 박막의 경우에는 동작온도 $150^{\circ}C$에서 73 %의 높은 감도를 얻을 수 있었다. 순수 ZnO 나노 박막의 경우 NOx(20 ppm) 가스에 대해 낮은 감도를 나타내었으나, Cu를 이온 코팅법에 의해 첨가한 박막의 경우에는 동작온도 $200^{\circ}C$에서 90 %의 높은 감도를 나타내었다. 나노 구조가 아닌 $SnO_2$와 ZnO 박막이 가지는 CO와 NOx에 대한 가스 감도에 비해 매우 높은 감도를 가짐을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.222-222
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• 2012

Metal oxide gas sensors based on semiconductor type have attracted a great deal of attention due to their low cost, flexible production and simple usability. However, most works have been focused on n-type oxides, while the characteristics of p-type oxide gas sensors have been barely studied. An investigation on p-type oxides is very important in that the use of them makes possible the novel sensors such as p-n diode and tandem devices. Monoclinic cupric oxide (CuO) is p-type semiconductor with narrow band gap (~1.2 eV). This is composed of abundant, nontoxic elements on earth, and thus low-cost, environment-friendly devices can be realized. However, gas sensing properties of neat CuO were rarely explored and the mechanism still remains unclear. In this work, the neat CuO layers with highly ordered mesoporous structures were prepared by a template-free, one-pot solution-based method using novel ink solutions, formulated with copper formate tetrahydrate, hexylamine and ethyl cellulose. The shear viscosity of the formulated solutions was 5.79 Pa s at a shear rate of 1 s-1. The solutions were coated on SiO2/Si substrates by spin-coating (ink) and calcined for 1 h at the temperature of $200{\sim}600^{\circ}C$ in air. The surface and cross-sectional morphologies of the formed CuO layers were observed by a focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM) and porosity was determined by image analysis using simple computer-programming. XRD analysis showed phase evolutions of the layers, depending on the calcination temperature, and thermal decompositions of the neat precursor and the formulated ink were investigated by TGA and DSC. As a result, the formation of the porous structures was attributed to the vaporization of ethyl cellulose contained in the solutions. Mesoporous CuO, formed with the ink solution, consisted of grains and pores with nano-meter size. All of them were strongly dependent on calcination temperature. Sensing properties toward H2 and C2H5OH gases were examined as a function of operating temperature. High and fast responses toward H2 and C2H5OH gases were discussed in terms of crystallinity, nonstoichiometry and morphological factors such as porosity, grain size and surface-to-volume ratio. To our knowledge, the responses toward H2 and C2H5OH gases of these CuO gas sensors are comparable to previously reported values.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.81-86
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• 2019

금속산화물/그래핀 복합체는 고감도 가스센서 및 고용량의 이차전지와 같은 첨단 응용 분야에 활용될 수 있는 유망한 기능성 소재로 알려져 있다. 본 연구에서는 이산화주석($SnO_2$) 나노구조물을 두 영역 전기로 장치를 이용하여 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트 위에 성장시켰다. 대면적의 그래핀 나노시트는 Cu foil 위에 열화학기상증착 장비를 이용하여 메탄가스와 수소가스로 합성하였다. 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트는 PMMA를 이용하여 세척된 Si 기판위에 전사시켰고, $SnO_2$ 나노구조물은 그래핀 나노시트 위에 $424^{\circ}C$, 3.1 Torr 조건에서 3시간동안 성장시켰다. 합성된 그래핀의 품질과 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 확인하였다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 표면형상은 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였다. 그 결과 합성된 그래핀 나노시트는 이중층 그래핀이었고, 그래핀 위에서 성장된 산화주석은 $SnO_2$ 상을 가지고 있었다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물은 복잡한 표면형상을 나타내었는데, 이것은 Si 기판 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 nano-dots 형태인 것과 비교된다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 복잡한 형상을 갖는 것은 그래핀 표면의 기능기의 영향인 것으로 판단된다.

• 센서학회지
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• 제28권1호
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• pp.41-46
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• 2019

In order to develop novel thermal imaging materials for microbolometer applications, $[(Ni_{0.3}Mn_{0.7})_{1-x}Cu_x]_3O_4$ ($0.18{\leq}x{\leq}0.26$) thin films were fabricated using metal-organic decomposition. Effects of Cu content on the electrical properties of the annealed films were investigated. Spinel thin films with a thickness of approximately 100 nm were obtained from the $[(Ni_{0.3}Mn_{0.7})_{1-x}Cu_x]_3O_4$ films annealed at $380^{\circ}C$ for five hours. The resistivity (${\rho}$) of the annealed films was analyzed with respect to the small polaron hopping model. Based on the $Mn^{3+}/Mn^{4+}$ ratio values obtained through x-ray photoelectron spectroscopy analysis, the hopping mechanism between $Mn^{3+}$ and $Mn^{4+}$ cations discussed in the proposed study. The effects of $Cu^+$ and $Cu^{2+}$ cations on the hopping mechanism is also discussed. Obtained results indicate that $[(Ni_{0.3}Mn_{0.7})_{1-x}Cu_x]_3O_4$ thin films with low temperature annealing and superior electrical properties (${\rho}{\leq}54.83{\Omega}{\cdot}cm$, temperature coefficient of resistance > -2.62%/K) can be effectively employed in applications involving complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) integrated microbolometer devices.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권2호
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• pp.73-77
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• 2024

스피넬계 산화물 중 (Ni_x, Mn_y, Co_3-x-y)O₄(NMC)는 부온도계수 온도센서 소재로 활용되어 전기자동차용 배터리 관리 시스템을 포함한 다양한 산업적 응용이 가능하다. 일반적으로 NMC는 Ni, Mn, Co 화합물 분말을 이용하여 고상반응법을 통해 제조되는데 이 중 소결 공정을 통한 치밀화 과정이 온도센서 소재의 온도에 따른 전기적 특성을 결정하는 중요한 인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 NMC 펠렛을 고상반응법을 통해 제조하고 결정구조 및 미세구조를 관찰하였다. 또한, 소결 과정 동안의 치밀화 거동 분석을 위한 활성화 에너지를 도출하였다. 분석 결과에 따르면, NMC 펠렛의 상온 저항은 10.03 Kohm이었으며 센서민 감도인 B-value는 3601.8 K로 다양한 산업군에 온도센서로 적용이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 치밀화를 위한 활성화 에너지는 273.3 ± 0.4kJ/mol로 도출되었으며, 이는 소결 과정의 열역학적 특성을 이해하는데 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제34권6호
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• pp.462-469
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• 2009

The aim of this study was to develop a portable electronic nose system for freshness measurement of stored pork. An electronic nose system was constructed using seven different MOS sensor array. To determine the quality change of pork with storage time, the samples were divided into ten groups in terms of storage time with an increment of 2 day up to 19 storage days. GC-MS, total bacteria's count (TBC), thiobarbituric acid reactive substance (TBARS), and pH analyses as well as the analysis of the electronic nose system measurement were performed to monitor the freshness change of the samples. To investigate the performance of the electronic nose system for detecting the change of freshness of pork, the acquired signal values of the system were compared with those of GC-MS, TBC, TBARS, and pH analysis values. According to principal component analysis (PCA) and linear discriminant analysis (LDA) with the signals of the electronic nose system for the pork samples, the sample groups were clearly separated into two groups of 1-9 days and 11-19 days, and four groups of 1-3 days, 5-9 days, 11 days, and 13-19 days respectively. The results show that the electronic nose system has potential for evaluating freshness of pork.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.16.1-16.1
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• 2011

$TiO_2$ is a promising material for gas sensors. To achieve high sensitivities, the material should exhibit a large surface-to-volume ratio and possess the high accessibility of the gas molecules to the surface. Accordingly, a wide variety of porous $TiO_2$ nanomaterials synthesized by wet-chemical methods have been reported for gas sensor applications. Nonetheless, achieving the large-area uniformity and comparability with well-established semiconductor production processes of the methods is still challenging. An alternative method is soft-templating which utilizes nanostructured inorganic or organic materials as sacrificial templates for the preparation of porous materials. Fabrication of macroporous $TiO_2$ films and hollow $TiO_2$ tubes by soft-templating and their gas sensing applications have been reported recently. In these porous materials composed of assemblies of individual micro/nanostructures, the form of links or necks between individual micro/nanostructures is a critical factor to determine gas sensing properties of the material. However, a systematic study to clarify the role of links between individual micro/nanostructures in gas sensing properties of a porous metal oxide matrix is thoroughly lacking. In this work, we have demonstrated a fabrication method to prepare highly-ordered, embossed $TiO_2$ films composed of anatase $TiO_2$ hollow hemispheres via soft-templating using polystyrene beads. The form of links between hollow hemispheres could be controlled by $O_2$ plasma etching on the bead templates. This approach reveals the strong correlation of gas sensitivity with the form of the links. Our experimental results highlight that not only the surface-to-volume ratio of an ensemble material composed of individual micro/nanostructures but also the links between individual micro/nanostructures play a critical role in evaluating the sensing properties of the material. In addition to this general finding, the facileness, large-scale productivity, and compatability with semiconductor production process of the proposed fabrication method promise applications of the embossed $TiO_2$ films to high-quality sensors.