• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.180-185
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• 2023

물의 전기 분해 효율을 향상시키기 위해 산소발생반응(OER)의 반응 속도를 가속화하며 고성능과 장기 안정성을 가진 OER 전기촉매 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 고효율의 OER 전기촉매를 합성하기 위해 중공 금속-유기골격체 (MOF)로부터 유도된 루테늄-코발트 산화물 촉매를 개발하였다. 합성된 촉매는 루테늄의 표면 노출을 증대시킴으로 낮은 Tafel 기울기와 10 mA/cm²의 전류밀도에서 386 mV의 낮은 과전위가 관찰되었다. 또한 상용 RuO₂ 촉매 대비 높은 질량 활성과 안정성을 보여, 귀금속 촉매를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회지
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• 제56권3호
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• pp.208-218
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• 2023

Photocatalysts are advanced materials which accelerate the photoreaction by providing ordinary reactions with other pathways. The catalysts have various advantages, such as low-cost, low operating temperature and pressure, and long-term use. They are applied to environmental and energy field, including the air and water purification, water splitting for hydrogen production, sterilization and self-cleaning surfaces. However, commercial photocatalysts only absorb ultraviolet light between 100 and 400 nm of wavelength which comprises only 5% in sunlight due to the wide band gap. In addition, rapid recombination of electron-hole pairs reduces the photocatalytic performance. Recently, studies on blackening photocatalysts by laser, thermal, and plasma treatments have been conducted to enhance the absorption of visible light and photocatalytic activity. The disordered structures could yield mid-gap states and vacancies could cause charge carrier trapping. Herein, liquid phase plasma (LPP) is adopted to synthesize Ag-doped black ZnO for the utilization of visible-light. The physical and chemical characteristics of the synthesized photocatalysts are analyzed by SEM/EDS, XRD, XPS and the optical properties of them are investigated using UV/Vis DRS and PL analyses. Lastly, the photocatalytic activity was evaluated using methylene blue as a pollutant.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권4호
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• pp.388-396
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• 2023

Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a vital source of clean and sustainable hydrogen energy. Moreover, the large-scale H₂ production is currently necessary, while long-term stability and high PEC activity still remain important issues. In this study, a GaN-based photoelectrode was modified by an additional NH₃ treatment (900℃ for 10 min) and its PEC behavior was monitored. The bare GaN exhibited a highly crystalline wurtzite structure with the (002) plane and the optical bandgap was approximately 3.2 eV. In comparison, the NH₃-treated GaN film exhibited slightly reduced crystallinity and a small improvement in light absorption, resulting from the lattice stress or cracks induced by the excessive N supply. The minor surface nanotexturing created more surface area, providing electroactive reacting sites. From the surface XPS analysis, the formation of an N-Ga-O phase on the surface region of the GaN film was confirmed, which suppressed the charge recombination process and the positive shift of E_FB. Therefore, these effects boosted the PEC activity of the NH₃-treated GaN film, with J values of approximately 0.35 and 0.78 mA·cm^-2 at 0.0 and 1.23 V_RHE, respectively, and an onset potential (V_on) of -0.24 V_RHE. In addition, there was an approximate 50% improvement in the J value within the highly applied potential region with a positive shift of V_on. This result could be explained by the increased nanotexturing on the surface structure, the newly formed defect/trap states correlated to the positive V_on shift, and the formation of a GaO_xN_1-x phase, which partially blocked the charge recombination reaction.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권4호
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• pp.113-117
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• 2016

수소를 생산하는 방법 중 하나로, 광전기화학적(photoelectrochemical; PEC) 물 분해 시스템은 높은 이론적 효율을 가진 친환경적이고 경제적인 방법이다. 광전극으로서 질화갈륨(gallium nitride; GaN)은 내화학성이 좋고 밴드갭이 물의 산화환원준위($V_{redox}=1.23$ V vs. SHE)를 포함하여 외부 전압 없이 수소를 생산할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다. 그러나 이때 발생하는 높은 산소 발생 과전압은 시스템의 반응 효율을 저하시킨다. 산소 발생 과전압을 줄이기 위한 방법으로 광전극에 조촉매를 이용하는 방법이 많이 알려져 있다. 본 연구에서는 GaN 광전극에 입자 형태의 이산화망간(manganese dioxide; $MnO_2$)을 조촉매로 도입하여 PEC 시스템의 특성을 분석하고자 한다. $MnO_2$가 광전극에 잘 형성되었는지를 확인하기 위하여 표면분석을 수행하였고, potentiostat(PARSTAT4000)을 이용해 PEC 특성을 분석해 평가하였다. $MnO_2$가 코팅됨에 따라 flat-band potential($V_{fb}$)과 onset voltage($V_{onset}$)가 각각 음의 방향으로 0.195 V, 0.116 V 이동하는 것이 확인되었다. 광전류밀도 값에 대해서도 $MnO_2$ 코팅 샘플이 더 높게 나타나며, 시간에 따른 광전류의 저하도 개선되었다. 이로부터 $MnO_2$이 조촉매로서 효과가 있음을 확인하였고, PEC 시스템 전반에 걸쳐 효율 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.439-446
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• 2013

이 연구의 목적은 국내생산이 가능한 자철석을 이용한 중량 콘크리트의 유동성 및 역학적 특성을 평가하고 설계기준의 안전성을 확인하는 것이다. 주요변수로는 물-시멘트 비와 보통중량 굵은골재(화강석)의 치환율이다. 배합된 콘크리트 기건 단위용적질량은 $2446{\sim}3426kg/m^3$ 범위에 있었다. 측정된 역학적 특성들은 압축강도, 응력-변형률관계, 탄성계수, 쪼갬인장강도, 파괴계수 그리고 철근과의 부착응력-미끄러짐 관계 등이다. 실험 결과, 자철석 중량 콘크리트의 초기 슬럼프는 보통중량 굵은골재 치환율이 증가할수록 향상하였다. 압축강도, 인장저항성 등의 역학적 특성은 굵은골재 치환율에 따른 영향이 미미하였으나, 응력-변형률 관계와 탄성계수는 콘크리트 단위용적질량에 중요한 영향을 받았다. ACI 349-06 및 CEB-FIP 제안모델들은 일반적으로 자철석 중량 콘크리트의 역학적 특성들에 대해 안전측에 있지만, 탄성계수 및 쪼갬인장강도에 대해서는 콘크리트 단위용적질량을 고려하여 보완될 필요가 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제15권1호
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• pp.89-97
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• 2015

정부기관, 지자체 및 공공기관의 입 낙찰제 운용과정에서 예정가격은 낙찰자를 선정하기 위한 기준금액이 되므로 발주자와 입찰자에게 아주 중요한 요소이다. 예정가격이 높으면 입찰자에게 불리해지고 낮으면 낙찰자에게 불리해지기 때문이다. 그러므로 대부분의 발주기관들이 예정가격을 공정하고 투명하게 결정하기 위해서 복수예비가격을 사용하여 예정가격을 결정하는 방식을 채택하고 있다. 본 연구에서는 예비가격 15개를 추출(복수예비가격 생성)하는 방법과, 15개의 예비가격 중에서 4개를 추출(예비가격 추첨)하는 방법에 따라 예정가격이 어떻게 달라지는지를 다룬다. 이를 위해 여러 가지 복수예비가격 결정방식별로 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 예정가격을 분석한다. 분석을 통해 얻은 결과는 다음과 같다: 첫째, 복수예비가격의 생성범위를 15개로 분할하고 각 구간에서 4개의 예비가격을 추첨하는 방식이 전체 범위에서 예비가격을 4개 무작위로 추첨하는 방식보다는 예정가격이 기초금액 근처에서 형성될 가능성이 높다. 둘째, 복수예비가격의 생성범위를 15개로 분할하고 각 구간에서 무작위로 예비가격을 추첨하는 경우, 발주자 입장에서는 100%보다 큰 범위에서 7개, 아래에서 8개의 구간으로 나누는 방식이, 입찰자 입장에서는 100%보다 큰 범위에서 8개, 아래에서 7개의 구간으로 나누는 방식이 다소 유리한 방식이다. 셋째, 기초금액 기준으로 위와 아래에서 구간의 수를 달리 할 경우라도, 100% 위의 구간에서 2개, 아래 구간에서 2개로 나누어 예비가격을 추첨하게 되면, 예정가격의 평균이 기초금액과 같아지며 표준편차도 15개 구간에서 4개의 예비가격을 무작위로 추첨할 경우보다 크게 작아진다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.338-347
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• 2021

본 논문은 층간 보강재를 보강한 3D 프린팅 콘크리트의 부착강도를 평가하기 위해 수행되었다. 겹침이음 길이에 따라 두 종류의 층간 보강 방법을 고려하였다. 첫 번째 방법은 층간 보강재의 겹침이음을 하지 않았으며, 두 번째 방법은 40mm의 겹침이음을 고려하였다. 또한, 기건양생 조건과 수중양생 조건의 서로 다른 양생 조건을 고려하였다. 실험 변수를 고려하여 3D 프린팅 콘크리트 시편의 압축강도, 쪼갬인장강도 및 휨인장강도를 세가지 하중 방향에서 측정하였다. 압축강도, 쪼갬인장강도 및 휨인장 강도는 하중방향에 영향을 받았다. 특히 3D 프린팅으로 제작한 콘크리트 시편의 층간 부착면에 인장력이 작용하면 쪼갬인장강도 및 휨인장강도가 크게 감소하였다. 그러나 층간 보강재가 보강된 층의 종방향으로 하중이 가해질 때, 프린팅된 시편의 휨인장강도 또는 부착강도는 크게 증가하였다. 또한 기건양생 조건의 휨인장강도 또는 부착강도는 감소하였으며, 기건 양생 조건에 의해 더 많은 공극의 형성을 유발하여 하중에 더 취약해지는 것으로 나타났다.

• Current Optics and Photonics
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• 제4권3호
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• pp.174-185
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• 2020

Multiscattering occurs when a laser transmits into dense atmosphere targets (e.g. fogs, smoke or clouds), which can cause depolarization effects even though the scattering particles are spherical. In addition, multiscattering effects have additional information about microphysical properties of scatterers. Thus, multiscattering can be utilized to study the microphysical properties of the liquid water cloud. In this paper, a Monte Carlo method was used to simulate multi-scattering transmission properties of Lidar signals in the cloud. The results showed the slope of the degree of linear polarization (SLDLP) can be used to invert the extinction coefficient, and then the cloud effective size (CES) and the liquid water content (LWC) may be easily obtained by using the extinction coefficient and saturation of the degree of linear polarization (SADLP). Based on calculation results, a microphysical properties inversion method for a liquid cloud was presented. An innovative multiscattering polarization Lidar (MSPL) system was constructed to measure the LWC and CES of the liquid cloud, and a new method based on the polarization splitting ratio of the Polarization Beam Splitter (PBS) was developed to calibrate the polarization channels of MSPL. By analyzing the typical observation data of MSPL observation in the northern suburbs of Nanjing, China, the LWC and CES of the liquid water cloud were obtained. Comparisons between the results from the MSPL, MODIS and the Microwave radar data showed that, the microphysical properties of liquid cloud could be retrieved by combining our MSPL and the inversion method.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.291-298
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• 2008

높은 수압에서 균열이 있는 콘크리트의 투수계수에 대한 연구를 수행하였으며, 이를 위해 기존의 균열이 있는 콘크리트 투수실험의 균열 유발 방법과 압력 조절 방법을 개선하였다. 실험체를 쪼갠 후 다시 붙이는 방법으로 확실한 관통 균열을 유발하였으며, 압력계와 감압계를 사용하여 압력조절을 간소화하였다. 균열폭을 측정할 때 균열폭 분류를 정하여 범위에 드는 실험체만 실험을 수행하였다. 실험 변수는 수압 (0.1$\sim$2 bar)과 균열폭 (30$\sim$100 ${\mu}m$)이다. 실험 결과, 균열폭과 수압이 증가함에 따라 투수계수가 증가하는 경향을 보였으며, 자기 치유의 영향으로 시간에 따라 투수계수가 점차로 감소하는 것으로 나타났다. 실험 초기의 투수계수는 균열폭에 많은 영향을 받지만, 최종 투수계수는 균열폭에 의한 영향이 상대적으로 작았다. 균열폭이 100 ${\mu}m$일 때는 균열폭이 30, 50 ${\mu}m$일 때에 비해 압력에 따른 투수계수의 변화가 컸는데, 수압이 0.1 bar에서 0.25 bar로 증가하면 투수계수가 약 190배로 크게 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.59-75
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• 2016

Reduced or black $TiO_{2-x}$ materials with oxygen-deficiency have been achieved by creating oxygen vacancies and/or defects at the surface using different methods. Fascinatingly, they exhibited an extended absorption in VIS and IR instead of only UV light with bandgap decrease from 3.2 (anatase) to ~1 eV. However, despite the dramatic enhancement of optical absorption in black $TiO_{2-x}$ materials, they have failed to show expected visible light-assisted water splitting efficiency. This was ascribed to the high concentration of the surface defects and/or oxygen vacancies, considered as an electron donor to enhance donor density and improve the charge transportation in black $TiO_2$ can also act as charge recombination centers, which eventually decrease photocatalytic activity. Therefore, a black ot reducd $TiO_2$ material with optimized properties would be highly desired for visible light photocatalysis. In this report, a new controlled magnesiothermic reduction has been developed to synthesize reduced black $TiO_{2-x}$ in the presence $H_2/Ar$ for photocatalytic $H_2$ production from methanol-water system. The material possesses an optimum band gap and band position, oxygen vacancies, and surface defects and shows significantly improved optical absorption in the visible and infrared region. The synergistic effects enable the reduced $TiO_{2-x}$ material to show an excellent hydrogen production ability along with long-term stability under the full solar wavelength range of light and visible light, respectively, in the methanol-water system in the presence of Pt as a co-catalyst. These values are superior to those of previously reported black $TiO_2$ materials. On the basis of all the results, it can be realized that the outstanding activity and stability of the reduced of $TiO_{2-x}$ NPs suggest that a balanced combination of different factors like $Ti^{3+}$, surface defects, oxygen vacancy, and recombination center is achieved along with optimized bandgap and band position during the preparation employing magnesiothermic reduction in the presence of $H_2$. The controlled magnesiothermic reduction in the presence of $H_2$ is one of the best alternative ways to produce active and stable $TiO_2-based$ photocatalyst for $H_2$ production.