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반도체 다이싱 공정에서 발생하는 실리콘 슬러지를 재활용한 실리카 나노입자의 제조 및 전기감응형 유체로의 응용 (Preparation of Silica Nanoparticles via Recycling of Silicon Sludge from Semiconductor Dicing Process and Electro-responsive Smart Fluid Application)

  • 추연룡;제갈석;김지원;김하영;김찬교;사민기;심형섭;윤창민
    • 유기물자원화
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    • 제31권3호
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    • pp.15-25
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    • 2023
  • 본 연구에서는 반도체 패키지 다이싱 공정에서 발생하는 실리콘 슬러지를 재활용하여 실리카 나노입자를 제조하였으며 이를 전기감응형 스마트유체의 분산 물질로 적용하였다. 상세히는, 실리콘 슬러지에 산처리를 통해 금속불순물을 제거한 고순도의 실리콘 분말을 얻고, 수열합성법을 통해 실리카 나노입자를 합성하였다. 실리카 나노입자의 크기를 조절하기 위해 수열합성법의 반응시간을 8, 15, 20, 30시간으로 진행하였으며, 반응시간이 증가할수록 실리카 나노입자의 크기가 증가하였다. 수열합성의 반응시간이 길어질수록 실리콘의 가수화 및 탈수 반응이 증가하며 입자의 크기를 증가시킨다. 실리콘 슬러지에서 제조한 실리카 나노입자를 실리콘 오일에 분산하여 전기감응형 스마트유체로 응용하였다. 그 결과, 30시간의 수열합성으로 제조된 실리카 나노입자가 동일한 전기장 하에서 21.4Pa의 가장 높은 전단응력을 나타내었다. 이는 큰 실리카 나노입자의 사이에 작은 입자들이 배치되는 보강효과 효과를 통해 단단한 사슬구조의 형성 때문이다. 본 연구를 통해 반도체 다이싱 공정에서 발생하는 실리콘 슬러지를 성공적으로 재활용하여 실리카 나노입자를 제조하였고, 이를 전기감응형 스마트유체에 적용함으로써 산업현장에서 친환경성을 강조하는 ESG 경영의 일환으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

건강기능식품에서 HPLC-UVD를 이용한 자일로올리고당 시험법의 표준화 연구 (Studies on Xylooligosaccharide Analysis Method Standardization using HPLC-UVD in Health Functional Food)

  • 이세윤;정희선;김규헌;이미영;최정호;안정선;권광일;이혜영
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제39권2호
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    • pp.72-82
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    • 2024
  • 본 연구는 자일로올리고당의 과학적이고 체계적인 표준화된 시험법을 마련하여 다양한 제형의 제품에 적용하고자 하였다. 최적화된 시험법을 마련하기 위해 초음파 처리 시간, 산 가수분해 시간 및 농도를 검토하여 전처리 방법을 비교 평가하였으며, HPLC-UVD를 이용하여 시료 중의 자일로올리고당을 분석하였다. 분석 시 1-phenyl-3-methyl-5-pyrazoline (PMP)으로 유도체화하고, photo diode array (PDA)가 장착된 high performance liquid chromatography (HPLC) (Nanospace SI-2)를 사용하였으며, 칼럼은 Cadenza C18 (4.6 × 250 mm, 3 ㎛)이었으며, 이동상은 pH를 6.0으로 맞춘 20 mM 인산완충용액과 아세토니트릴을 78:22 비율로 혼합하여 사용하였고, 0.5 mL/min 유속으로 254 nm로 하여 분석하였다. 건강기능식품 등 시험법 마련 표준절차에 관한 가이드라인에 따라 밸리데이션을 수행하고, 표준화된 시험법을 이용하여 유통 중인 건강기능식품 대상 품목에 대해 시험법 적용 여부를 확인하였다. 표준화된 시험법은 자일로올리고당을 함유한 건강기능식품 품질관리에 대한 신뢰성을 더 높일 것으로 본다.

지하수 관개에 의한 수도의 멸준양상과 그 방지책에 관한 연구 (Studies on the Rice Yield Decreased by Ground Water Irrigation and Its Preventive Methods)

  • 한욱동
    • 한국농공학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.3225-3262
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    • 1974
  • The purposes of this thesis are to clarify experimentally the variation of ground water temperature in tube wells during the irrigation period of paddy rice, and the effect of ground water irrigation on the growth, grain yield and yield components of the rice plant, and, furthermore, when and why the plant is most liable to be damaged by ground water, and also to find out the effective ground water irrigation methods. The results obtained in this experiment are as follows; 1. The temperature of ground water in tube wells varies according to the location, year, and the depth of the well. The average temperatures of ground water in a tubewells, 6.3m, 8.0m deep are $14.5^{\circ}C$ and $13.1^{\circ}C$, respercively, during the irrigation period of paddy rice (From the middle of June to the end of September). In the former the temperature rises continuously from $12.3^{\circ}C$ to 16.4$^{\circ}C$ and in the latter from $12.4^{\circ}C$ to $13.8^{\circ}C$ during the same period. These temperatures are approximately the same value as the estimated temperatures. The temperature difference between the ground water and the surface water is approximately $11^{\circ}C$. 2. The results obtained from the analysis of the water quality of the "Seoho" reservoir and that of water from the tube well show that the pH values of the ground water and the surface water are 6.35 and 6.00, respectively, and inorganic components such as N, PO4, Na, Cl, SiO2 and Ca are contained more in the ground water than in the surface water while K, SO4, Fe and Mg are contained less in the ground water. 3. The response of growth, yield and yield components of paddy rice to ground water irrigation are as follows; (l) Using ground water irrigation during the watered rice nursery period(seeding date: 30 April, 1970), the chracteristics of a young rice plant, such as plant height, number of leaves, and number of tillers are inferior to those of young rice plants irrigated with surface water during the same period. (2) In cases where ground water and surface water are supplied separately by the gravity flow method, it is found that ground water irrigation to the rice plant delays the stage at which there is a maximum increase in the number of tillers by 6 days. (3) At the tillering stage of rice plant just after transplanting, the effect of ground water irrigation on the increase in the number of tillers is better, compared with the method of supplying surface water throughout the whole irrigation period. Conversely, the number of tillers is decreased by ground water irrigation at the reproductive stage. Plant height is extremely restrained by ground water irrigation. (4) Heading date is clearly delayed by the ground water irrigation when it is practised during the growth stages or at the reproductive stage only. (5) The heading date of rice plants is slightly delayed by irrigation with the gravity flow method as compared with the standing water method. (6) The response of yield and of yield components of rice to ground water irrigation are as follows: \circled1 When ground water irrigation is practised during the growth stages and the reproductive stage, the culm length of the rice plant is reduced by 11 percent and 8 percent, respectively, when compared with the surface water irrigation used throughout all the growth stages. \circled2 Panicle length is found to be the longest on the test plot in which ground water irrigation is practised at the tillering stage. A similar tendency as that seen in the culm length is observed on other test plots. \circled3 The number of panicles is found to be the least on the plot in which ground water irrigation is practised by the gravity flow method throughout all the growth stages of the rice plant. No significant difference is found between the other plots. \circled4 The number of spikelets per panicle at the various stages of rice growth at which_ surface or ground water is supplied by gravity flow method are as follows; surface water at all growth stages‥‥‥‥‥ 98.5. Ground water at all growth stages‥‥‥‥‥‥62.2 Ground water at the tillering stage‥‥‥‥‥ 82.6. Ground water at the reproductive stage ‥‥‥‥‥ 74.1. \circled5 Ripening percentage is about 70 percent on the test plot in which ground water irrigation is practised during all the growth stages and at the tillering stage only. However, when ground water irrigation is practised, at the reproductive stage, the ripening percentage is reduced to 50 percent. This means that 20 percent reduction in the ripening percentage by using ground water irrigation at the reproductive stage. \circled6 The weight of 1,000 kernels is found to show a similar tendency as in the case of ripening percentage i. e. the ground water irrigation during all the growth stages and at the reproductive stage results in a decreased weight of the 1,000 kernels. \circled7 The yield of brown rice from the various treatments are as follows; Gravity flow; Surface water at all growth stages‥‥‥‥‥‥514kg/10a. Ground water at all growth stages‥‥‥‥‥‥428kg/10a. Ground water at the reproductive stage‥‥‥‥‥‥430kg/10a. Standing water; Surface water at all growh stages‥‥‥‥‥‥556kg/10a. Ground water at all growth stages‥‥‥‥‥‥441kg/10a. Ground water at the reproductive stage‥‥‥‥‥‥450kg/10a. The above figures show that ground water irrigation by the gravity flow and by the standing water method during all the growth stages resulted in an 18 percent and a 21 percent decrease in the yield of brown rice, respectively, when compared with surface water irrigation. Also ground water irrigation by gravity flow and by standing water resulted in respective decreases in yield of 16 percent and 19 percent, compared with the surface irrigation method. 4. Results obtained from the experiments on the improvement of ground water irrigation efficiency to paddy rice are as follows; (1) When the standing water irrigation with surface water is practised, the daily average water temperature in a paddy field is 25.2$^{\circ}C$, but, when the gravity flow method is practised with the same irrigation water, the daily average water temperature is 24.5$^{\circ}C$. This means that the former is 0.7$^{\circ}C$ higher than the latter. On the other hand, when ground water is used, the daily water temperatures in a paddy field are respectively 21.$0^{\circ}C$ and 19.3$^{\circ}C$ by practising standing water and the gravity flow method. It can be seen that the former is approximately 1.$0^{\circ}C$ higher than the latter. (2) When the non-water-logged cultivation is practised, the yield of brown rice is 516.3kg/10a, while the yield of brown rice from ground water irrigation plot throughout the whole irrigation period and surface water irrigation plot are 446.3kg/10a and 556.4kg/10a, respectivelely. This means that there is no significant difference in yields between surface water irrigation practice and non-water-logged cultivation, and also means that non-water-logged cultivation results in a 12.6 percent increase in yield compared with the yield from the ground water irrigation plot. (3) The black and white coloring on the inside surface of the water warming ponds has no substantial effect on the temperature of the water. The average daily water temperatures of the various water warming ponds, having different depths, are expressed as Y=aX+b, while the daily average water temperatures at various depths in a water warming pond are expressed as Y=a(b)x (where Y: the daily average water temperature, a,b: constants depending on the type of water warming pond, X; water depth). As the depth of water warning pond is increased, the diurnal difference of the highest and the lowest water temperature is decreased, and also, the time at which the highest water temperature occurs, is delayed. (4) The degree of warming by using a polyethylene tube, 100m in length and 10cm in diameter, is 4~9$^{\circ}C$. Heat exchange rate of a polyethylene tube is 1.5 times higher than that or a water warming channel. The following equation expresses the water warming mechanism of a polyethylene tube where distance from the tube inlet, time in day and several climatic factors are given: {{{{ theta omega (dwt)= { a}_{0 } (1-e- { x} over { PHI v })+ { 2} atop { SUM from { { n}=1} { { a}_{n } } over { SQRT { 1+ {( n omega PHI) }^{2 } } } } LEFT { sin(n omega t+ { b}_{n }+ { tan}^{-1 }n omega PHI )-e- { x} over { PHI v }sin(n omega LEFT ( t- { x} over {v } RIGHT ) + { b}_{n }+ { tan}^{-1 }n omega PHI ) RIGHT } +e- { x} over { PHI v } theta i}}}}{{{{ { theta }_{$\infty$ }(t)= { { alpha theta }_{a }+ { theta }_{ w'} +(S- { B}_{s } ) { U}_{w } } over { beta } , PHI = { { cpDU}_{ omega } } over {4 beta } }}}} where $\theta$$\omega$; discharged water temperature($^{\circ}C$) $\theta$a; air temperature ($^{\circ}C$) $\theta$$\omega$';ponded water temperature($^{\circ}C$) s ; net solar radiation(ly/min) t ; time(tadian) x; tube length(cm) D; diameter(cm) ao,an,bn;constants determined from $\theta$$\omega$(t) varitation. cp; heat capacity of water(cal/$^{\circ}C$ ㎥) U,Ua; overall heat transfer coefficient(cal/$^{\circ}C$ $\textrm{cm}^2$ min-1) $\omega$;1 velocity of water in a polyethylene tube(cm/min) Bs ; heat exchange rate between water and soil(ly/min)

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두부방사선 분석에 의한 상악전치부 후방이동시 연조직 변화 예측에 대한 연구 (SOFT TISSUE PROFILE CHANGE PREDICTION IN MAXILLARY INCISOR RETRACTION BASED ON CEPHALOMETRICS)

  • 최진희;이진우;차경석
    • 대한치과교정학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.65-78
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    • 1997
  • 본 연구는 성장에 의한 효과를 배제한 교정치료시의 연조직 변화와 치아 및 악골의 수평적, 수직적 움직임과의 상관 관계를 알아보고 예측 가능성을 검토하기 위해 Angle씨 2급 1류 부정 교합 환자 41명을 대상으로 치아 및 악골, 연조직의 수평, 수직이동의 평균 변화량을 측정하고 연조직에 대한 계단식 다중 회귀분석을 시행하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 경조직 계측항목 중 상악 중절치의 수평이동 및 기울기, 하악 중절치의 수평 및 수직이동, 수평피개량, 수직피개량, interincisal angle, 하악골 위치, 변화, A, B, 경조직 측모 돌출각 등의 항목에서, 연조직 계측항목 중 상순의 두께 및 후방이동, 기울기, 하순의 후방이동 및 기울기, interlabial angle, 비순각, 이순각, Sn, Ss, Si, 연조직 측모 돌출각등의 항목에서 치료 전과 후에 유의성 있게 변하였다(P<0.05). 2. 치료 전 후 유의한 변화를 보인 연조직 계측항목을 분석한 결과 모든 항목에서 경조직의 변화에 대해 영향을 받는 것으로 나타났다(P<0.05). 3. 연조직 회귀방정식에 중절치 수평피개량, 상악 전치 절단연의 후방이동량, 상악 전치 치근의 후방이동량, Pg의 수평변화량이 가장 높은 빈도로 포함됨으로써 이들은 연조직의 수직 및 수평변화에 영향을 많이 미치는 요소로 나타났으며 하악 전치의 수직이동량은 포함되지 않음으로써 연조직 변화와 관련성이 적은 것으로 나타났다. 4. Sn의 수직 및 수평변화는 경조직의 가장 많은 항목과 연관됨으로써 (A, B, Pg(H), overjet, upper incisor angle, Ur, Is(H)) 여러 경조직 변화의 복합적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 5. 연조직 계측항목에 대한 상관계수($R^2$)의 범위는 0.2-0.6으로 중등도의 상관정도를 나타내었다.

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HWE방법에 의한 CdSe 박막 성장과 광전기적 특성 (Growth of CdSe thin films using Hot Wall Epitaxy method and their photoelectrical characteristics)

  • 홍광준;이관교;이상열;유상하;신용진;서상석;정준우;정경아;신영진;정태수;김택성;문종대;김혜숙
    • 센서학회지
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    • 제6권4호
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    • pp.328-336
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    • 1997
  • HWE 방법에 의해 CdSe 박막을 (100)방향 Si 기판 위에 성장시켰다. 증발원과 기판의 온도를 각각 $600^{\circ}C$, $430^{\circ}C$로하여 성장시킨 CdSe 박막의 이중 결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)값이 380 arcsec로 가장 작았다. Van der Pauw 방법으로 Hall 효과를 측정하여 운반자농도의 In n 대 (1/T)에서 구한 활성화에너지는 0.19eV로 측정되었다. Hall 이동도의 온도 의존성은 30K에서 150K까지는 $T^{3/2}$에 따라 증가하여 불순물산란에 기인하고, 150K에서 293K까지는 $T^{-3/2}$에 따라 감소하여 격자산란에 기인한 것으로 고찰되었다. 광전도셀의 특성으로 spectral response, 최대 허용소비전력(MAPD), 광전류와 암전류(pc/dc)의 비 및 응답시간을 측정하였다. Cu 증기분위기에서 열처리한 광전도셀의 경우, 감도(${\gamma}$)는 0.99, pc/dc은 $1.39{\times}10^{7}$, 그리고 최대 허용소비전력(MAPD)은 335mW, 오름시간(rise time)은 10ms, 내림시간(decay time)은 9.5ms로 가장 좋은 광전도 특성을 얻었다.

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대둔산 도립공원 일대의 관속식물상 (The Vascular Plants in Mt. Daedun Provincial Park Area, Korea)

  • 박진선;김상준;정수영;황희숙;박기쁨;신현탁;윤정원;이준우;허태임;안종빈
    • 한국환경생태학회지
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    • 제32권5호
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    • pp.445-468
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    • 2018
  • 본 연구는 충청남도 논산시, 금산군과 전라북도 완주군의 경계에 위치한 대둔산 도립공원 지역의 관속식물의 분포조사를 수행하고자 실시하였다. 현지조사는 2016년 5월부터 2017년 7월까지 총 9회 실시하였다. 그 결과 관속식물은 총 95과 278속 388종 3아종 38변종 5품종 434분류군을 확인하였다. 그 중 특산식물은 닥나무, 할미밀망, 은꿩의다리 등 11분류군이 확인되었고, 산림청 지정 희귀식물은 LC등급 너도바람꽃, 태백제비꽃, 미치광이풀 등 5분류군, DD등급 토현삼 1분류군까지 총 6분류군을 확인하였다. 식물구계학적 특정식물은 총 35분류군으로 V 등급과 IV 등급은 확인되지 않았고, III 등급 너도바람꽃, 노각나무, 단풍나무 등 9분류군, II 등급 속새, 돌양지꽃, 노랑제비꽃 등 7분류군, I 등급 관중, 개비자나무, 참느릅나무 등 19분류군이 각각 조사되었다. 또한 귀화식물은 애기수영, 미국자리공, 흰명아주 등 12과 30속 34종 34분류군으로 확인되었으며, 도시화지수는 10.6%, 귀화율은 7.7%로 각각 나타났다.

MICE 기획가의 전시컨벤션 개최지역 선택속성 중요도 및 만족도 분석 (A Study on the Importance and the Satisfaction of the Selection Attributes of the Exhibition and Convention Destination Sites for the MICE(Meeting, Incentive Tour, Convention, and Exhibition) Planners)

  • 김시중
    • 한국지역지리학회지
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    • 제11권5호
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    • pp.440-457
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    • 2005
  • 본 연구의 목적은 MICE 기획가를 대상으로 전시컨벤션 개최지역의 중요도 및 만족도를 분석함에 있었으며, 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 선택속성의 중요도 분석 결과, '방음, 조명, 온도, AV시설' 및 '본 회의장 및 전시장 면적', '호텔객실 수용성' 등의 선택속성을 특히 중요시 하고 있다. 둘째, '[연구가설 1]MICE 기획가의 인구통계적 특성에 따라 지각하는 중요 전시컨벤션 개최지역 선택속성 요인 간에는 유의적인 차이가 있을 것이다.'에 대한 검증결과 5개 요인의 17개 속성과 4개의 인구통계적 특성 간에 유의적인 차이를 보였다. 셋째, '[연구가설 2]MICE 기획가의 기획 특성에 따라 지각하는 중요 전시컨벤션 개최지 선택속성 요인 간에는 유의적인 차이가 있을 것이다.'에 대한 검증결과, 3개 요인의 9개 선택속성과 4개의 기회특성 간에 유의적인 차이가 있었다. 넷째, 전시컨벤션 개최지의 재 선택의사에 대한 분석결과 '전시컨벤션 개최지 지역공간', '전시컨벤션 시설' 및 '전시컨벤션 이용비용' 요인의 순으로 영향이 미치고 있는 것으로 나타났다. 또한 다른 MICE 기획가에 가장 최근에 이용한 전시컨벤션 개최지역의 추천의사에 영향을 미치는 요인은 '전시컨벤션센터 시설', '전시컨벤션센터 이용비용' 및 '전시컨벤션 개최지 관광공간' 요인인 것으로 분석되었다.

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스퍼터링된 비정질 실리콘의 전자빔 조사를 통한 태양전지용 흡수층 제조공정 연구 (Preparation of poly-crystalline Si absorber layer by electron beam treatment of RF sputtered amorphous silicon thin films)

  • 정채환;나현식;남대천;최연조
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.81-81
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    • 2010
  • 유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 흡수층 제조연구를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용한 비정질실리콘의 박막에 대하여 두께별에 따른 밴드갭, 캐리어농도 등의 변화에 대하여 조사한다. 최적의 조건에서 비정질 실리콘을 2um이하로 증착을 한 후, 전자빔 조사를 위해 1.4~3.2keV의 다양한 에너지세기 및 조사시간을 변수로 하여 실험진행을 한 후 단면의 이미지 및 결정화 정도에 대한 관찰을 위해 SEM과 TEM을 이용하고, 라만, XRD를 이용하여 결정화 정도를 조사한다. 또한 Hall효과 측정시스템을 이용하여 캐리어농도, 이동도 등을 각 변수별로 전기적 특성변화에 대하여 분석한다. 또한, 태양전지용 흡수층으로 응용을 위하여 dark전도도 및 photo전도도를 측정하여 광감도에 대한 결과가 포함된다.

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정전구동 방식의 연동형 마이크로펌프의 제작

  • 홍표환;정동건;공대영;표대승;이종현;이동인;조찬섭;김봉환
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.448-448
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    • 2013
  • 최근 생물학적 분석 기구에서 시료를 처리, 분리, 검출, 샘플링 또는 분석하기 위해 사용되는 마이크로펌프(Micropump)에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 전자소자의 성능과 신뢰성의 증진을 위한 전자소자의 열 문제를 해결하기 위해 냉각장치로 마이크로 펌프가 적용되기도 한다. 그 외에도 마이크로펌프는 다양한 분야에 응용이 가능하다. 마이크로펌프는 작동 방식에 따라 압전형, 공압형, 열공압형, 연동형 등의 여러 종류로 분류되고 있다. 그중에서도 최근에는 연동형 마이크로 펌프의 개발이 각광받고 있다. 기존의 연동형 펌프들은 다중 챔버를 가지고 있으며, 각각의 챔버 내에서 Dead volume이 많이 발생할 뿐만 아니라 이상적인 연동운동과는 차이가 많이 나는 문제점을 가지고 있다. 또한 압전방식과 열공압방식은 느린 응답성으로 인해 효율적인 유체 이동이 어렵다. 본 논문에서는 이상적인 연동운동을 구현하기 위하여 기존의 연동형 펌프의 단점을 보완하고, 하나의 챔버에 다중전극 구조를 가지는 정전기력방식의 연동형 펌프를 개발하였다. 정전기력방식으로 펌프를 구동함으로써, 저전력으로 펌프구동이 가능하며, 하나의 챔버에 다중전극을 설치함으로써 이상적인 연동운동을 재현하였다. 그리고 Dead volume을 최소화 하였다. 또한, 빠른 반응속도로 인해 효율적인 유체 이동을 실현시킬 수 있었다. 본 연구에서 제안된 마이크로 펌프의 구성은 크게 챔버, 박막, Inlet/outlet hole으로 구성되었다. 챔버는 Si-wafer에 wet etching 공정으로 제작 하였고 그 위에 알루미늄 박막을 200 nm 증착시켰다. 챔버는 가로 32 mm, 세로 5 mm, 깊이는 $15{\mu}m$, 부피는 $200{\mu}l$으로 제작되었다. 박막은 폴리이미드(polyimide)를 사용하여 $3{\mu}m$의 두께로 제작 되었으며, 폴리이미드 박막 사이에는 200 nm 두께의 4개의 알루미늄 박막 전극을 삽입시켰다. 삽입된 4개의 전극에 개별적인 전기신호를 보냄으로써 연동운동이 가능하다. Inlet/outlet hole은 직경 2 mm의 크기로 제작되었으며, 튜브를 연결하여 유체가 흐를 수 있는 체널을 형성하였다. 제작된 마이크로 펌프의 구동전압은 115 V이며, 인가되는 주파수를 1 Hz~100 KHz까지 변화시켜 유량을 측정하였다. 작동 유체는 공기이며, 유량측정은 튜브 내에 물방울을 삽입하여 시간에 따른 이동거리를 관측하였다. 측정결과 2.2 KHz에서 2.4 mm/min의 가장 높은 유량을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제안된 연동형 마이크로펌프는 이상적인 연동운동이 가능함으로써 기존의 연동형 방식의 문제점을 보완하였으며, 생명과학, 의학, 화학 등의 분야에서 적용이 가능하리라 기대된다.

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Saccharification of Foodwastes Using Cellulolytic and Amylolytic Enzymes from Trichoderma harzianum FJ1 and Its Kinetics

  • Kim Kyoung-Cheol;Kim Si-Wouk;Kim Myong-Jun;Kim Seong-Jun
    • Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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    • 제10권1호
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    • pp.52-59
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    • 2005
  • The study was targeted to saccharify foodwastes with the cellulolytic and amylolytic enzymes obtained from culture supernatant of Trichoderma harzianum FJ1 and analyze the kinetics of the saccharification in order to enlarge the utilization in industrial application. T. harzianum FJ1 highly produced various cellulolytic (filter paperase 0.9, carboxymethyl cellulase 22.0, ${\beta}$-glucosidase 1.2, Avicelase 0.4, xylanase 30.8, as U/mL-supernatant) and amylolytic (${alpha}$-amylase 5.6, ${\beta}$-amylase 3.1, glucoamylase 2.6, as U/mL-supernatant) enzymes. The $23{\sim}98\;g/L$ of reducing sugars were obtained under various experimental conditions by changing FPase to between $0.2{\sim}0.6\;U/mL$ and foodwastes between $5{\sim}20\%$ (w/v), with fixed conditions at $50^{\circ}C$, pH 5.0, and 100 rpm for 24 h. As the enzymatic hydrolysis of foodwastes were performed in a heterogeneous solid-liquid reaction system, it was significantly influenced by enzyme and substrate concentrations used, where the pH and temperature were fixed at their experimental optima of 5.0 and $50^{\circ}C$, respectively. An empirical model was employed to simplify the kinetics of the saccharification reaction. The reducing sugars concentration (X, g/L) in the saccharification reaction was expressed by a power curve ($X=K{\cdot}t^n$) for the reaction time (t), where the coefficient, K and n. were related to functions of the enzymes concentrations (E) and foodwastes concentrations (S), as follow: $K=10.894{\cdot}Ln(E{\cdot}S^2)-56.768,\;n=0.0608{\cdot}(E/S)^{-0.2130}$. The kinetic developed to analyze the effective saccharification of foodwastes composed of complex organic compounds could adequately explain the cases under various saccharification conditions. The kinetics results would be available for reducing sugars production processes, with the reducing sugars obtained at a lower cost can be used as carbon and energy sources in various fermentation industries.