• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.18 no.4
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• pp.356-364
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• 2007

The partial reduction and water splitting properties of metal substituted ferrite mediums for two-step thermochemical hydrogen production, were carried out by TPR/O(Temperature programmed reduction/oxidation) method at a temperature of below 1173 K and under atmospheric pressure. $ZrO_2$ was added to the ferrite as a binder to prevent the sintering. As the results, the reactivity of the metal species added to the ferrite mediums decreased in the order of Cu>Co>Ni>Mn, on the basis of water-splitting temperature. It was also found that the produced hydrogen amounts in the water-splitting step on partial reduced mediums were corresponding to the consumed hydrogen amounts in the previously partial reduction step.

• Journal of Powder Materials
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• v.22 no.4
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• pp.229-233
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• 2015

Porous metallic glass compact (PMGC) are developed by electro-discharge sintering (EDS) process of gas atomized $Zr_{41.2}Ti_{13.8}Cu_{12.5}Ni_{10}Be_{22.5}$ metallic glass powder under of 0.2 kJ generated by a $450{\mu}F$ capacitor being charged to 0.94 kV. Functional iron-oxides are formed and growth on the surface of PMGCs via hydrothermal synthesis. It is carried out at $150^{\circ}C$ for 48hr with distilled water of 100 mL containing Fe ions of 0.18 g/L. Consequently, two types of iron oxides with different morphology which are disc-shaped $Fe_2O_3$ and needle-shaped $Fe_3O_4$ are successfully formed on the surface of the PMGCs. This finding suggests that PMGC witih hydrothermal technique can be attractive for the practical technology as a new area of structural and functional materials. And they provide a promising road map for using the metallic glasses as a potential functional application.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.10
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• pp.1069-1074
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• 2014

In this study, the piezoelectric characteristics of a piezoelectric paint sensor were investigated in relation to the poling time. This piezoelectric paint sensor was composed of PNN-PZT powder and epoxy resin with a 1:1 weight ratio. The dimensions of the paint specimen were $40{\times}10{\times}1mm^3$, and the top and bottom sides were both coated with a silver paste to create electrodes. During the poling treatment, the poling time was controlled to examine the effect of the piezoelectric properties, while the poling temperature was fixed at room temperature and the electric field was set to 4 kV/mm. The piezoelectric properties were measured by comparing the output voltage from the paint sensor to the force signal from an impact hammer when the impact hammer hit the specimen. In conclusion, the optimal poling conditions were found to be an electric field of 4 kV/mm and a poling time of around 30 min at room temperature.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.32 no.5
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• pp.418-425
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• 2019

A piezoelectric ceramic fiber composite (PCFC) was successfully fabricated using $0.69Pb(Zr_{0.47}Ti_{0.53})O_3-0.31[Pb(Zn_{0.4}Ni_{0.6})_{1/3}Nb_{2/3}]O_3$ (PZT-PZNN) for use in small-scale wind energy harvesters. The PCFC was formed using an epoxy matrix material and an array of Ag/Pd-coated PZT-PZNN piezo-ceramic fibers sandwiched by Cu interdigitated electrode patterned polyethylene terephthalate film. The energy harvesting performance was evaluated in a custom-made wind tunnel while varying the wind speed and resistive load with two types of flutter wind energy harvesters. One had a five-PCFC array vertically clamped with a supporting acrylic rod while the other used the same structure but with a five-PCFC cantilever array. Stainless steel (thickness: $50{\mu}m$) was attached onto one side of the PCFC to form the PZT-PZNN cantilever. The output power, in general, increased with an increase in the wind speed from 2 m/s to 10 m/s for both energy harvesters. The highest output power of $15.1{\mu}W$ at $14k{\Omega}$ was obtained at a wind speed of 10 m/s for the flutter wind energy harvester with the PZT-PZNN cantilever array. The results presented here reveal the strong potential for wind energy harvester applications to supply sustainable power to various IoT micro-devices.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.306-306
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• 2008

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 걷기 운동 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수 가 있어서, 기존 이차전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 우수한 압전특성으로 전자세라믹스 분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$ 이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시 되고 있다. 또한 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제성이 떨어지는 단점을 갖게 된다. 순수 Ag 전극을 사용하거나 Ag의 비율이 높은 내부전극을 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결되고 우수한 전기적 특성을 보이는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}(Zr_{0.35}/Ti_{0.4})O_3$ 계의 조성을 설계하고, 소걸온도를 낮추기 위해서 2 단계 하소법을 이용하였다. 또한 $MnCO_3$, $SiO_2$, $Pb_3O_4$ 등을 소량 첨가하여 액상 소결 특성을 부여하여 소결 온도를 감소시키려는 시도도 하였다. 분말을 볼 밀링 (ball milling)을 통해 24시간 동안 혼합하고, 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 다시 72시간 동안 볼 밀링 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 직경 15mm의 디스크 형태로 성형한 후, 850~$975^{\circ}C$ 범위에서 온도를 변화시키면서 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전기적 특성을 평가하기 위하여 두께를 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 $650^{\circ}C$에서 열처리한 후, 분극처리 하였다. 압전특성은 $d_{33}$-meter로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 압전 특성 (전기기계결합계수 및 기계적품질계수)을 측정 하였다. 또한 강유전체 특성 평가 장치 (Precision-LC)를 이용하여 분극-전계 특성을 평가하였다. 이상의 연구를 통하여 소결 온도가 $900^{\circ}C$인 경우에서도 양호한 압전 특성을 확보 할 수 있었다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.32 no.2
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• pp.144-156
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• 1999

Thermal Barrier Coating with Functional Gradient Materials (FGM-TBC) can play an important role to protect the parts from harmful environments in high temperatures such as oxidation, corrosion, and wear and to improve the efficiency of aircraft engine by lowering the surface temperature on turbine blade. FGM-TBC can increase the life spans of product and improve the operating properties. Therfore, in this study the evaluations of mechanical and thermal properties of FGM-TBC such as fatigue, oxidation and wear-resistance at high temperatures have been conducted. The samples of both the TBC with 2, 3, 5 layers (YSZ/NiCrAlY) to be produced by Air Plasma Spray method (APS) and the bulk TBC with 6 layers to be produced by Plasma Assisted Sintering method (PAS) were used. Furthermore, residual stress, bond strength, and thermal conductivity were evaluated. The average thickness of the APS was 500$\mu\textrm{m}$ to 600$\mu\textrm{m}$ and the average thickness of the PAS was 3mm. The hardness number of the top layer of APS was 750 Hv to 810Hv and that of PAS was 950 Hv to 1440Hv. The $ZrO_2$ coating layer of APS was composed of tetragonal structure after spraying as the result of XRD analysis. As shown in the results of the high temperature wear test, the 3 layer coating of APS had the best wear resistance at $800^{\circ}C$ and the 5 layer coating of APS had the best wear resistance at $600^{\circ}C$. But, these coatings had the tendency of the low-temperature softening at $300^{\circ}C$. The main mechanism of wear was the adhesive wear and the friction coefficient of coatings was increased as increasing the test temperatures. A s results of thermal conductivity test, the ${\Delta}T$ of the APS coating was increased as number of layer and the range of thermal conductivity of the PAS was $800^{\circ}C$ to $1000^{\circ}C$.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.31 no.1
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• pp.19-23
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• 2018

In a Pb-included piezoelectric composition, $Sr_yPb_{1-y}[(Zn_{1/3}Nb_{2/3})_x-(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.2}-(Zr_{0.46}Ti_{0.54})_{0.8-x}]O_3$ was selected in order to attain high piezoelectric properties. According to the PZN ratio (x) and the amount of Sr doping (y), the crystal structure, microstructure and piezoelectric properties were measured and evaluated. In the case of Sr 4 mol% doping, the piezoelectric properties were the highest for a PZN ratio of 0.1. In this condition, the grain size was larger and the intensity was higher. With the PZN ratio fixed and varying the Sr doping, the piezoelectric properties increased until 10 mol% doping and then decreased for over 12 mol% doping. In the case of x＝0.1 and y＝10 mol%, the best piezoelectric properties were obtained, i.e., $d_{33}=660pC/N$ and $k_p=68.5%$, and these values seem to be related to the grain size and crystal structure.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.190-190
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• 2008

자연적으로 발생되는 파도, 비, 우박 등과 철도, 차량 및 엘리베이터 등과 같은 인위적인 설치, 이동에 의해 발생되는 진동에너지는 우리 일상생활에서 가장 흔하게 발생할 수 있는 에너지원인데, 이러한 진동에너지는 압전 소재를 이용하여 재생 가능하여 최근에는 이에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 예를 들면, 미국의 MIT에서는 인간이 걸을 때 신발에 가해지는 압력을 이용하여 전력을 발생시키는 연구를 진행하여 2.9 mW의 전력을 얻었다. 특히 이러한 기술은 인간의 걷기 운동 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 소형 전자기기 등에 서 기존 이차전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 기술로 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 우수한 압전특성으로 이러한 압전발전 분야에서 가장 널리 사용되어지고 있다. 하지만 에너지 효율을 높이기 위하여 적층 구조의 제작 시 구조적 특성상 내부전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, $1000^{\circ}C$ 이상의 높은 소결온도 때문에 소재 원가가 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제성이 떨어지는 단점을 갖게 된다. 순수 Ag 전극을 사용하거나 Ag의 비율이 높은 내부전극을 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결되고 우수한 전기적 특성을 보이는 압전 세라믹스 소재를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.25}(Zr_{0.35}/Ti_{0.4})O_3$ 계의 조성을 설계하고, 소결온도를 낮추기 위해서 2 단계 하소법을 이용하였다. 또한 $MnCO_3$, $SiO_2$, $Pb_3O_4$ 등을 소랑 첨가하여 액상 소걸 특성을 부여하여 소결 온도를 감소시키려는 시도도 하였다. 소결체의 전체적인 제조 공정은 일반적인 벌크 세라믹의 소걸 공정을 따랐다. 최종 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고 SEM을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전기적 특성을 평가하기 위하여 두께를 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 $650^{\circ}C$ 에서 열처리한 후, 분극처리 하였다. Impedance analyzer를 이용하여 압전 특성 (전기기계결합계수 및 기계적품질계수)을 측정 하였고, 압전전하상수는 $d_{33}$-meter로 측정하였다. 본 연구에서는 압전체에 가해지는 하중의 크기, 시편의 크기, 하중을 가하는 방법, 에너지 저장회로의 최적화 등을 다양하게 시도하면서 에너지 변환 및 저장 효율을 평가하였다.

• Korean Journal of Heritage: History & Science
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• v.41 no.1
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• pp.5-19
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• 2008

Thirty six samples of Western asia glass vessel shards which were excavated from South Mound of Hwangnamdaechong were each measured for thickness, pore size and specific gravity and analyzed for ten major compositions and thirteen trace elements. The glass samples with colorless, greenish blue and dark purple blue were well classified by principal component analysis(PCA). All glass shards of Hwangnamdaechong belonged to Soda glass system ($Na_2O-CaO-SiO_2$) which have the range of 14~17% $Na_2O$ and 5~6% CaO. The corelation coefficients of (MgO, $K_2O$) and (MnO, CuO) showed above 0.90. The concentrations of thirteen trace elements apparently differentiated from colorless, greenish blue and dark blue glasses. We found that thirteen trace elements were very important indices for studying raw material of glass and the origin of glass making. Colorless glass : The specific gravity is $1.50{\pm}0.04$. Circle or oval circle pores are observed with regular direction in internal zone and the longest one is about 0.35 mm. The raw material of sodium must be the plant ash because sodium glasses contain HCLA(High CaO, Low $Al_2O_3$) and HMK(high MgO, high $K_2O$) and suggested to Sasanian glass. The total amount of coloring agent of colorless glass is below 1 % which is too small to attribute to the color. Greenish blue glass : The specific gravity is $1.58{\pm}0.04$. The fine pores which are 0.1~0.2mm are dispersed in internal zone. Sodium glasses are distributed to HCLA and HMK. Therefore the greenish blue glass also have used plant ash for raw material of sodium with the same as colorless glass. It was also suggested to the glass of Sasanian. The total amount of coloring agent of greenish blue glass is about 4% under the influence of working MnO, $Fe_2O_3$ and CuO. Dark purple blue glass : The specific gravity is $1.48{\pm}0.19$. There are rarely pores in internal zone. They are distributed to HCLA and LMK(Low MgO, Low $K_2O$) and suggested to Roman glass. The raw material of sodium is estimated to natron. The total amount of coloring agents of greenish blue is about 3% by $Fe_2O_3$ and CuO. These studies for western asia glass shards from South Mound of Hwangnamdaechong could be used in the future as the standard data which could be compared with those of other several graves in Korea and dispersed in foreign areas.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.257-257
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• 2016

최근에 메모리의 초고속화, 고집적화 및 초절전화가 요구되면서 resistive random access memory (ReRAM), ferroelectric RAM (FeRAM), phase change RAM (PRAM)등과 같은 차세대 메모리 기술이 활발히 연구되고 있다. 다양한 메모리 중에서 특히 resistive random access memory (ReRAM)는 빠른 동작 속도, 낮은 동작 전압, 대용량화와 비휘발성 등의 장점을 가진다. ReRAM 소자는 절연막의 저항 스위칭(resistance switching) 현상을 이용하여 동작하기 때문에 SiOx, AlOx, TaOx, ZrOx, NiOx, TiOx, 그리고 HfOx 등과 같은 금속 산화물에 대한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같이 다양한 산화물 중에서 AlOx는 ReRAM의 절연막으로 적용되었을 때, 우수한 저항변화특성과 안정성을 가진다. 하지만, AlOx 박막을 형성하기 위하여 기존에 많이 사용되어지던 PVD (physical vapour deposition) 또는 CVD (chemical vapour deposition) 방법에서는 두께가 균일하고 막질이 우수한 박막을 얻을 수 있지만 고가의 진공장비 사용 및 대면적 공정이 곤란하다는 문제점이 있다. 한편, 용액 공정 방법은 공정과정이 간단하여 경제적이고 대면적화가 가능하며 저온에서 공정이 이루어지는 장점으로 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 sputtering 방법과 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서 메모리 특성을 비교 및 평가하였다. 먼저, p-type Si 기판 위에 습식산화를 통하여 SiO2 300 nm를 성장시킨 후, electron beam evaporation으로 하부 전극을 형성하기 위하여 Ti와 Pt를 각각 10 nm와 100 nm의 두께로 증착하였다. 이후, 제작된 AlOx 용액을 spin coating 방법으로 1000 rpm 10 초, 6000 rpm 30 초의 조건으로 증착하였다. Solvent 및 불순물 제거를 위하여 $180^{\circ}C$의 온도에서 10 분 동안 열처리를 진행하였고, 상부 전극을 형성하기 위해 shadow mask를 이용하여 각각 50 nm, 100 nm 두께의 Ti와 Al을 electron beam evaporation 방법으로 증착하였다. 측정 결과, 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서는 기존의 sputtering 방법으로 제작된 ReRAM에 비해서 저항 분포가 균일하지는 않았지만, 103 cycle 이상의 우수한 endurance 특성을 나타냈다. 또한, 1 V 내외로 동작 전압이 낮았으며 104 초 동안의 retention 측정에서도 메모리 특성이 일정하게 유지되었다. 결론적으로, 간단한 용액 공정 방법은 ReRAM 소자 제작에 많이 이용될 것으로 기대된다.