정상적인 부화 여부를 판별하기 위한 1차 검란은 일반적으로 5일~7일 이후에 시행된다. 미부화란을 이보다 더 빠른 시간 안에 검출할 경우 부화에 소요되는 에너지의 감소 효과 및 미부화란을 다른 용도로 활용하는 것을 기대할 수 있다. 시중에서 쉽게 구입할 수 있는 산란계인 하이라인 브라운 품종의 유정란 29개와 인위적인 미부화란을 만들기 위한 동일 품종의 무정란 11개를 사용하였으며 $38^{\circ}C$, 70% 조건의 항온항습기에서 96시간 동안 부화하였다. 스펙트럼 획득 장치의 광원은 녹색영역을 발광하는 LED램프와 일반 할로겐 광원을 별도로 사용하였으며 스펙트로미터는 VIS/NIR 영역인 520~1,180nm영역과 NIR영역인 900~1,700nm영역의 것을 사용하였다. 부화 시작 전과 부화 시작 후 1일 간격으로 각각 1개의 샘플에 대한 1개의 스펙트럼을 측정하였다. 측정 영역은 LED광원을 이용한 경우는 520~1,1800nm, 할로겐광원을 이용한 경우에는 520~1,180nm와 900~1,700nm이었다. 정상 부화여부는 4일차에서 할란하여 확인하였고, 측정 일자별로 PLS-DA분석법을 이용한 판별 모델을 개발하였다. 4일차에서 유정란 29개 중 11개가 정상 부화하였고, 18개는 미부화하였다. 3일차에서 판별 모델의 정확도는 LED광원의 VIS/NIR 영역 스펙트럼을 이용한 경우는 100%, 할로겐 광원의 VIS/NIR 영역 스펙트럼을 이용한 경우는 70%, 할로겐 광원의 NIR영역 스펙트럼을 이용한 경우는 70%였다. 4일차에서 판별 모델의 정확도는 LED광원의 VIS/NIR 영역 스펙트럼을 이용한 경우는 100%, 할로겐 광원의 VIS/NIR 영역 스펙트럼을 이용한 경우는 90%, 할로겐 광원의 NIR영역 스펙트럼을 이용한 경우는 100%였다. 부화 3일차는 정상 부화할 경우 피가 생성되는 시기이다. 피가 형성된 이후의 부화 여부를 판단하는 광원으로는 할로겐램프보다 LED램프를 사용하는 것이 더 적합한 것으로 나타났다.
본 연구는 메꽃과 6종의 식물에 대해 신속하고 비파괴적으로 분류하기 위해 근적외선(Vis-NIR) 스펙트럼을 이용하였고 데이터의 전처리와 머신러닝 기술을 적용하였다. 전국적으로 분포하는 메꽃과 6종에 대해 야외에서 휴대용 분광기를 이용하여 판별하였다. 식물의 잎의 표면에서 400~1,075 nm의 근적외선 스펙트럼(1.5 nm)을 수집하였다. 수집된 스펙트럼 데이터는 3가지의 전처리와 raw데이터를 이용하였고 4종류의 머신러닝 모델을 적용하여 높은 판별 정확도를 확인하였다. 전처리와 머신러닝 모델의 조합을 통해 분석된 판별의 정확도는 43~99%의 범위로 분석되었고, standard normal variate 전처리와 support vector machine 머신러닝 모델의 조합에서 판별 정확도가 98.6%로 가장 높게 나타났다. 본 연구에서 수집된 스펙트럼은 식물의 성장단계, 다양한 측정 지역 및 잎에서의 측정 위치 등과 같은 요인과 더불어 데이터 분석을 위한 조건으로 최적의 전처리와 머신러닝 기술을 적용한다면 메꽃과 식물의 야외에서의 정확한 분류가 가능하고 이들 식물의 효과적인 관리와 모니터링에 활용할 수 있을 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 바나듐 산화물($VO_2$)과 텅스텐이 도핑된 바나듐 산화물(W-$VO_2$) 분말을 바나듐 산화물($V_2O_5$)과 옥살산수화물로부터 수열합성과 하소공정을 통하여 성공적으로 제조하였다. 시료들의 결정구조와 열변색 특성들은 FE-SEM, XRD, XPS, DSC 및 UV-Vis-NIR 분광기를 이용하여 분석하였다. W-$VO_2$ 시료에 W의 도핑량을 증가시키면, W-$VO_2$ 시료의 상전이 온도가 $70^{\circ}C$에서 $42^{\circ}C$로 낮아지는 경향이 있었다. 또한, W-$VO_2$ 시료를 상전이 온도 이상으로 가열시키면 UV-Vis-NIR 곡선이 가시광 영역에서는 변하지 않고 NIR 영역에서는 낮은 투과도 방향으로 이동하는 경향이 있었다.
태양열은 투과되고 인체 및 내부 열원에서 발생하는 적외선은 내부로 반사시키는 산화인듐 주석막은 수동 태양열 포집기로 사용되어 에너지 절약용 창유리로 활용된다. 졸겔 담금 코팅으로 제조된 산화 인듐 주석막의 선택 흡수 투과 특성의 막의 두께, 열처리 조건, 기판의 영향을 UV-VIS-IR spectroscopy를 이용하여 관찰하였다. 졸겔 담금 코팅막은 $500^{\circ}C$, 환원 분위기에서 열처리하면 고유의 산화 인듐 주석막이 형성된다. 알칼리 이온 확산 방지막은 $SiO_2-ZrO_2$막은 태양에너지 투과 효율을 증진시킨다. $SiO_2-ZrO_2/ITO$막은 태양 에너지의 투과를 유지시키고 파장 2700 nm 이상에서의 내부열 방출을 억제하여 에너지 절약 특성을 갖는다.
기존의 이온성 고분자-금속 복합체(IPMC)는 백금(Pt)전극을 이온성 전기활성 고분자(Ionic electroactive polymer)인 나피온에 무전해 도금으로 만들어졌다. 본 연구는 백금전극을 그래핀으로 대체하여 투명 이온성 고분자-그래핀 복합체(IPGC)를 제작하였다. 그래핀은 근적외선 화학기상증착법(NIR-CVD)으로 전이금속 (Cu, Ni) 위에 탄화수소 가스(CH4)를 이용하여 성장하였다. 전이 금속위에 성장된 그래핀을 나피온 양쪽면에 van der Waals 결합력을 이용하는 습식 전이공정으로 전극을 형성하였다. IPGC는 면 저항(4-point probe), 투과도(UV/Vis spectrometer) 및 라만 분광법(Micro Raman spectroscopy)의 측정으로 그래핀 전극의 특성평가를 하였고, 전계방사 주사전자현미경(Field Emisson Scanning Electron Microscope; FE-SEM)을 사용하여 IPGC의 구조적 특성을 확인하였다. 제작된 IPGC의 성능은 백금전극을 이용한 IPMC의 변위(displacement), 힘(force), 작동 주파수(Operating frequency) 분석을 통해 비교 평가하였다.
NIR을 이용하여 시간 변화에 따른, 소 등심육의 부위별(살코기와 지방)특성을 조사 하였다. 소 등심육의 특성은 분광분석법을 사용하여 측정하였다. 육질은 총 세 가지 종류의 Sample로 구분 하여 각각의 Sample 마다 3Point 씩 Point를 정하여 측정 하였고, 냉동상태와, 20분경과 후 그리고 해동 40분경과 후를 측정 하였다. 측정결과 Moglobin의 분포에 따라 광도의 변화가 발생하였고, 이를 통해 소 등심육의 살코기와 지방 분포에 따라 고기 육질의 품질 판별 및 특성의 파악이 가능할 것으로 예상된다.
본 연구에서는 열 변색 물질로 알려진 순수한 $BiVO_4$ 분말과 금속이 도핑된 $M-BiVO_4$ (M = Mg, Cu) 분말들을 bismuth nitrate ($Bi(NO_3)_3$)와 ammonium vanadate ($NH_4VO_3$)의 혼합 수용액으로부터 고압반응기에서 수열 합성법을 통하여 성공적으로 제조하였다. 시료들의 결정구조, 미세구조 및 열 변색 특성들은 FE-SEM, FT-IR, XRD, DSC, UV-Vis-NIR 분광기 및 colorimeter를 이용하여 분석하였다. 시료를 상전이 온도 이상으로 가열시키면, 순수한 $BiVO_4$ 시료에 비하여 $M-BiVO_4$ (M = Mg, Cu) 시료의 색상이 상대적으로 선명하게 열 변색하였다.
Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)박막태양전지는 간단한구조와 가격경쟁력 및 고효율화 가능성에 대한 기대감에 의해 많은 연구가 수행되어오고 있다. 특히 높은 흡수계수와 적절한 밴드갭, 큰 결정크기와 같은 물질의 특성들이 장점으로 작용하고 있기 때문이다. 또한 CIGS박막태양전지는 다른 태양전지에 비해 광열화가 적다는 장점도 가지고 있다. CIGS 박막은 CuInSe2내의 In 사이트에 Ga을 도핑함으로서 형성이 되는데 그때의 밴드갭은 약 1.4eV이며 이를 형성하기 위해 많은 방법들이 제안되고 있는데, CIGS박막 형성 시 가장 중요시 여겨야 될 인자는 구성원소로부터 최적화된 조성비를 찾는 것이다. 이러한 관점에서 볼때 evaporation법이나 sputtering법같은 진공방식의 공정법이 비진공방식에 비해 최적의 조성비를 찾는 것이 수월할 것으로 생각된다. selenization을 하기전에, 동시증착이나 다층박막형성을 통해 Cu-In-Se의 조합이 일반적으로 이루어진다. 어떤방법이든 Se의 부가적인 공급이 이루어지는데 시작 전구체의 조합에서 그 해법을 제시하는 것에 대한 논의가 많이 부족한 현실로서, CuInSe2의 단일전구체에 의한 박막형성과 특성평가에 대해 구체적인 논의가 필요하다. 본 실험에서는 Cu-In-Se 전구체를 CuInSe2 단일 타겟에서부터 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 박막증착을 하여 Se의 Rapid Thermal Process(RTA)법을 통해 Se이 순차적으로 공급되었다. 이때 형성되는 박막의 태양전지 흡수층 적용을 위한 광학적, 전기적 및 구조적에 대한 논의된다. Soda lime glass(SLG)와 Corning 1737 유리를 기판으로 하여 아세톤-에탄올을 이용, 초음파세척을 실시하였다. 스퍼터 공정을 하기전에 흡착된 물분자를 제거하기 위하여 약 30분간 $120^{\circ}C$로 열을 가해주었으며, 공정을 위한 총 아르곤 가스의 양은 약 50sccm이며 이때의 공정압력은 20mtorr로 고정하였다. 우선 RF power와 기판온도에 따른 단일전구체 형성을 관찰하기 위하여 각각 30~80W, RT~$400^{\circ}C$로 변화를 주어 박막을 형성한 후 모든 sample에 대하여 $500^{\circ}C$분위기에 effusion cell을 이용하여 Se 분위기에서 결정화를 실시하였다. 샘플의 두께는 Surface profiler로 측정하였고 단면은 전자주사현미경으로 관찰되었다. 동시에 SEM이미지를 통하여 morphology와 grain size 및 EDX를 통하여 조성분석을 하였다. 밴드갭, 투과율 및 흡수계수는 UV-VIS-NIR분광분석법을 통하여 수행되었으며, 전기적 특성분석을 위해 4-point-probe와 Hall effect측정을 수행하였다. 공정변수에 따른 단일타겟으로 얻어 결정화된 CuInSe2박막의 자세한 결과와 논의에 대하여 발표한다.
광학 윈도우, 프리즘, 렌즈 등에 사용되는 CaF2 단결정은 3개의 부격자를 가진 face-centered cubic(FCC) 구조를 가지고 있으며 밴드갭(12 eV)이 크고 넓은 파장영역에서 투과율이 우수하고 굴절률이 낮다는 특징이 있다. CaF2 단결정 성장은 대표적으로 높은 생산효율과 큰 결정을 만들 수 있는 초크랄스키(Czochralski) 방법으로 생산되고 있다. 이 연구에서는 초크랄스키 방법으로 성장한 일본의 Nikon 사와 미국의 M TI 사 (100)면, (111)면의 CaF2 단결정 상용화 웨이퍼의 결정성과 결함밀도를 분석하기 위해 X선 회절(XRD), XRC(X-ray rocking curve) 측정 및 Chemical Etching을 수행하였고 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)과 UV-VIS-NIS을 이용하여 CaF2 결정의 광학적 특성을 분석하였다. 다양한 분석 결과를 통해 CaF2 단결정의 다양한 분야에서의 응용가능성을 체계적으로 살펴보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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