• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.83-89
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• 2020

지난 수십년간 인류에게 핵심적인 에너지 자원이었던 화석연료가 갈수록 고갈되고 있고, 산업발전에 따른 오염이 심해지고 있는 환경을 보호하기 위한 노력의 일환으로, 친환경 이차전지, 수소발생 에너지 장치, 에너지 저장 시스템 등과 관련한 새로운 에너지 기술들이 개발되고 있다. 그 중에서도 리튬이온 배터리 (Lithium ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 인해, 대용량 배터리로 응용하기에 적합하고 산업적 응용이 가능한 차세대 에너지 장치로 여겨진다. 하지만, 친환경 전기 자동차, 드론 등 증가하는 배터리 시장을 고려할 때, 수명이 다한 이유로 어느 순간부터 많은 양의 배터리 폐기물이 쏟아져 나올 것으로 예상된다. 이를 대비하기 위해, 폐전지에서 리튬 및 각종 유가금속을 회수하는 공정개발이 요구되는 동시에, 이를 재활용할 수 있는 방안이 사회적으로 요구된다. 본 연구에서는, 폐전지의 재활용 전략소재 중 하나인, 리튬이온 배터리의 대표적 양극 소재 Li2CO3의 나노스케일 패턴 제조 방법을 소개하고자 한다. 우선, Li2CO3 분말을 진공 내 가압하여 성형하고, 고온 소결을 통하여 매우 순수한 Li2CO3 박막 증착용 3인치 스퍼터 타겟을 성공적으로 제작하였다. 해당 타겟을 스퍼터 장비에 장착하여, 나노 패턴전사 프린팅 공정을 이용하여 250 nm 선 폭을 갖는, 매우 잘 정렬된 Li2CO3 라인 패턴을 SiO2/Si 기판 위에 성공적으로 형성할 수 있었다. 뿐만 아니라, 패턴전사 프린팅 공정을 기반으로, 금속, 유리, 유연 고분자 기판, 그리고 굴곡진 고글의 표면에까지 Li2CO3 라인 패턴을 성공적으로 형성하였다. 해당 결과물은 향후, 배터리 소자에 사용되는 다양한 기능성 소재의 박막화에 응용될 것으로 기대되고, 특히 다양한 기판 위에서의 리튬이온 배터리 소자의 성능 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 융합정보논문지
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• 제10권9호
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• pp.28-34
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• 2020

본 논문에서는 투과도가 높은 OHP 필름상에 AZO 반도체 물질을 기반으로 한 광센서를 제작하여 광소자 특성 및 이를 구성하고 있는 반도체 소재의 물성에 대해 설명한다. 최근 전자소자 분야에서 주요 이슈가 되고 있는 플렉서블 광소자를 구현하기 위해서 최초로 투명하고 굽힘성이 있는 OHP 필름을 기판으로 사용하였다. 또한, 투명 전극 및 반도체 물질로 양산에 사용되고 있는 ITO는 인듐의 희소성 때문에 가격이 높다. 따라서 이 물질을 대체할 수 있는 소재를 발굴해야 하며, AZO 소재가 가능성이 있는지 Au/Al/AZO/OHP 필름 구조의 광센서 소자를 구현하여 광학 및 전기적인 특성을 평가하였다. 소자 및 이를 구성하는 소재들은 벤딩(굽힘)에 의한 물성 변화가 없었으며, 이와 같은 결과들은 차세대 소자로의 적용에 대한 가능성을 제공한다. 하지만, 양산을 위해서는 OHP 필름 표면의 미세한 스크래치를 제거해야 하며, 뿐만 아니라 광전류를 향상시킬 수 있는 재료, 구조 기반으로 최적화된 소자를 연구해야 할 것이다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권1호
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• pp.57-65
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• 2005

본 연구는 사용 후 핵연료의 금속전환 공정에서 발생되는 폐용융염을 고형화하는 방법으로 GRSS(Gel-Route Slabilization/Solidifcation)개념을 이용한 전처 리법을 제안하였다. Sodium silicate와 H3p04로 구성된 물질계에서는 SiO$_2$에 의해 형성되는 반응모듈 내에서 휘발성 핵종은 열적으로 안정한 화합물로 전환된다. 얻어진 생성물은 붕규산 유리매질과의 반응을 통하여 Li는 Li$_{3}$PO$\_4$ 형태로 유지되며 Cs 및 Sr은 유리매질내에 포용될 수 있다. 또한 sodium silicate, H$_{3}$PO$_4$ 및 ZrCl$_4$로 이루어진 물질계를 이용하여 내구성이 우수한 WZP 세라믹 고화매질을 합성하였다. $700^{circ}C$이상에서 NZP구조가 형성되며, Cs가 Li보다 우선하여 NZP구조를 형성하였다. 이상의 결과로부터, GRSS를 이용한 폐용융염의 전처리는 단순한 공정과 열적 안정성을 통하여 검증된 고화매질로 고형화가 가능토록하는 유효한 접근법이라 할 수 있으며, 수화학적 안정성의 검증을 통하여 ANL의 제올라이트를 이용한 고화법에 대한 대안이 될 것으로 기대된다.

• 보존과학회지
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• 제30권2호
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• pp.111-122
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• 2014

서천 봉선리유적은 백제의 중앙과 지방의 묘제가 혼재하고 있는 유적으로 백제 중앙에서 재지세력에세 사여한 것으로 추정되는 환두도가 다량 출토되었다. 이것은 재지세력이 백제 중앙의 관리 하에 놓이는 과정을 나타내는 부장유물로 추정된다. 이 중 4점의 환두도와 1점의 목병도를 대상으로 금속학적 분석을 실시하여 무기로서의 실용적 기능과 부장용 의장용으로써의 비실용적 기능에 대하여 연구하였다. 목병도 1점은 담금질과 고체침탄의 제강기술을 이용하여 제작되었으며 무기로서의 실용성을 가진다고 볼 수 있다. 반면 4점의 환두도는 인부에는 강도가 작은 미세조직이 나타나고 배부에서 충격을 흡수할 만큼의 미세조직이 나타나지 않으므로 목병도에 비해 무기로서의 기능은 떨어진다고 볼 수 있다. 즉, 서천 봉선리에서 출토된 목병도와 환두도는 실용기와 비실용기로 명확히 구분되는 것이 가장 큰 특징이라고 할 수 있다. 또한 미세조직 내에 존재하는 비금속개재물을 분석한 결과 우스타이트와 유리상이 함께 발견되므로 제련 공정에는 저온환원법이 적용되었을 가능성이 크다.

• 한국결정성장학회지
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• 제17권5호
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• pp.179-186
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• 2007

[ $CdGa_2Se_4$ ] 단결정 박막을 수평 전기로에서 합성한 $CdGa_2Se_4$ 다결정을 증발원으로하여, hot wall epitaxy(HWE) 방법으로 증발원과 기판(반절연성-GaAs(100))의 온도를 각각 $630^{\circ}C,\;420^{\circ}C$로 고정하여 성장하였다. 이때 단결정 박막의 결정성은 광발광 스펙트럼과 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)으로 부터 구하였다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 293K에서 운반자 농도와 이동도는 각각 $8.27{\times}10^{17}cm^{-3},\;345cm^2/V{\cdot}s$였다. $CdGa_2Se_4/SI$(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $E_g(T)=2.6400eV-(7.721{\times}10^{-4}eV/K)T^2/(T+399K)$였다. 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting 에너지 ${\Delta}cr$값이 106.5meV이며 spinorbit 에너지 ${\Delta}so$값은 418.9meV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 세 봉우리들은 $A_{1^-},\;B_{1^-}$와 $C_{11}-exciton$ 봉우리임을 알았다.

• 대한치과보철학회지
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• 제42권6호
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• pp.628-640
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• 2004

Statement of problem. Wear as a result of repeated closing/opening cycles may decrease the friction coefficient of screw head, threads, and other mating components and, consequently, resistance to opening gradually decreases. It may cause screw loosening, which is one of the most common failures in implant prosthesis. Purpose. The purpose of this study is to evaluate the changes on the head and thread surface of the abutment screws after repeated closing and opening through the examination of tested screws in SEM(scanning electron microscope). Materials and methods. Five species of abutments were selected (3i-three, Avana-two) respectively by two pieces. The implant fixtures were perpendicularly mounted in liquid unsaturated polyesther(Epovia, Cray Valley Inc.) with dental surveyor. Each abutment was secured to the implant fixture by each abutment screw with recommended torque value using a digital torque controller. The abutment screws were repeatedly tightened and removed 20 times with a digital controller. FESEM (field emission scanning electron microscope, Netherland, Phillips co., model:XL 30 SFEG) was used to observe changes of each part caused by repeatedly closing/opening expeiment. First, the Photomicrographs of pre-test screws provided by each manufacturer were taken. The changes of each screw were investigated after every fifth closing and opening experiment with FESEM. Scaning electron microscope photomicrographs of each screw were taken four times. Results. As the number of closing and opening was increased, the wear or distortion of hexed or squared slot that contacted with the driver tip was more severely progressed. Wear or distortion of hexed slot was more severe than that of squared slot and it was more remarkable in the titanium screw than in the gold screw. All the tested screws showed that the width in the crest of their screw thread decreased gradually as the test was proceeded. Conclusions. Conclusively, we recommend the clinical use of gold screw, a periodic exchanges of abutment screws and avoiding repeated closing/opening unnecessarily. We also suggest a more careful manipulation of the abutment screw and screw-driver and using of abutment screw with an acute-angled slot design rather than an obtuse-angled one. Finally, it is suggested that the new slot design and the surface treatment for enduring wear or distortion should be devised.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제46권1호
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• pp.208-227
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• 2013

본고에서는 더부골 고분군 출토 청동용기 27점에 대한 미세조직과 성분분석을 통해 고려 말 민간에서 사용된 청동용기의 제작방법과 기술체계의 변화를 살펴보았다. 본 연구대상 청동용기는 합금조성과 제작공정을 고려하여 네 가지 형식으로 나눌 수 있는데 1) 구리-주석(22% 정도) 합금을 이용한 주조${\rightarrow}$고온단조${\rightarrow}$담금질, 2) 구리-주석(10% 이하)-납 합금을 이용한 주조${\rightarrow}$서냉, 3) 구리-주석(10~20%)-납 합금을 이용한 주조${\rightarrow}$담금질, 4) 구리-주석(10~20%)-납 합금을 이용한 주조${\rightarrow}$고온단조${\rightarrow}$담금질이 있다. 청동용기의 제작방법과 기술체계의 연구에 있어서 합금조성과 제작공정은 중요한 부분을 차지한다는 것이 본고에서 확인되었다. 합금조성에 있어서 납의 첨가는 담금질 처리온도, 불순개재물의 차이, 청동용기의 표면색상에 영향을 미친 것으로 판단된다. 담금질 처리는 납을 첨가한 경우 $586{\sim}520^{\circ}C$에서 실시되었고, 납을 포함하지 않은 경우 $799{\sim}586^{\circ}C$에서 수행되었다. 미세조직 내에 존재하는 불순개재물에서도 합금재료로서 납의 첨가 유무에 따라 셀레늄의 존재 유무가 나타났는데 이는 구리-주석(22% 정도) 합금의 경우 구리제련과정에서 이미 납이 포함되지 않은 구리광석을 사용했을 가능성을 제시한다. 또한 청동용기가 매장환경하에서 부식될 때 합금재료로서 납의 첨가 여부로 인해 표면색 차이가 나타나는 것으로 밝혀졌는데. 합금 조성에 따른 표면 색상분석에서 납이 첨가되면 청동용기의 표면색이 연녹색 또는 암녹색을 띠었고, 그렇지 않은 경우에는 암갈색 또는 검은색을 띠는 것으로 확인되었다. 제작공정에 있어서는 담금질 처리 유무에 따라 청동용기의 두께 차이가 나타났는데 주조 후 서냉시켜 만든 용기의 두께는 1mm 이상이었지만 담금질 과정이 포함된 용기의 두께는 대부분 1mm 이하였다. 제작공정은 사회적 분위기도 반영하는데, 고려 말 동과 숙련된 장인이 부족했지만 청동용기의 수요가 증가하면서 비싼 주석 대신 납을 사용하고, 고온에서 형태 가공을 하지 않고 짧은 시간에 대량으로 만들 수 있는 방법을 선택한 것으로 추정된다. 이번 연구결과는 고려시대 장인들이 여러 가지 합금비율에 따른 다양한 제작기법을 사용한 기술혁신으로 부족한 원료상황을 극복했다는 것을 보여준다. 최근 들어 많은 양의 청동용기들이 발굴 조사되고 있다. 본 연구는 적절한 분석방법을 통해 관련 기술 특성에 대한 지식뿐만 아니라 그러한 기술체계가 확립될 수밖에 없었던 사회적 배경에 대한 중요한 자료로 판단된다.

• 보존과학회지
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• 제32권4호
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• pp.579-588
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• 2016

본 연구는 수원 입북동 출토 철제환두도의 비금속개재물을 SEM-EDS로 분석하여 제철조업 온도를 추정하고 산화물을 $SiO_2$와 비교하여 조재제의 인위적 장입 여부를 판단하였으며 금속학적인 조직조사를 통하여 철제 환두도의 제작 시 열처리 기술을 연구하였다. 철제환두도의 시편들에서 wustite가 대부분 관찰되는 것으로 보아 고체저온환원법으로 제련한 철 소재를 가열-단조-성형 가공하여 제작된 것으로 판단된다. 또한 부분적으로 $P_2O_5$가 있는 것으로 보아 배소되지 않은 자연광석으로 직접 제련하였던 것으로 추정된다. $CaO/SiO_2$와 $TiO_2/SiO_2$ 등의 비로 보아 제철 원료는 철광석으로 판단되며, 석회질의 조재제도 인위적으로 장입하지는 않은 것으로 판단된다. 선단 쪽 인부의 조직은 순철인데 관부 쪽 인부는 탄소량도 높고 martensite 조직과 pearlite colony가 생성되어 있는 것으로 보아 침탄 후 담금질을 하였으며, 배부 및 병부와 환두부는 의도하지 않은 침탄이 된 것으로 판단된다. 이러한 철제환두도 시편들의 조직 양상들을 종합해본 결과 인위적인 부분적인 열처리 기법을 적용하여 제작한 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 한 유물에서나타나는 비금속개재물의 성분분석을 통해 얻은 산화물 데이터를 $SiO_2$로 나눈 비로 비교하는 해석하는 방법을 활용하여 좀 더 과학적인 근거를 제시하려고 노력하였다. 이러한 방법으로 기존의 분석 연구된 결과들에 의한 주장들을 재해석함으로 해서 다른 결과들을 얻을 수 있을 거라 사료된다.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.107-114
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• 2021

Mg₂NiH_x-5 wt% CaO 수소 저장 복합재료의 합성 공정에 대한 환경 영향 특성을 분석하기 위해 물질전과정평가(material life cycle assessment, MLCA)를 수행하였다. MLCA는 Gabi 소프트웨어를 사용하였으며, Eco-Indicator 99' (EI99)와 CML 2001 방법론을 기반으로 하여 분석하였다. Mg₂NiH_x-5 wt% CaO 복합재료는 수소 가압형 기계적 합금화법(hydrogen induced mechanical alloying, HIMA)에 의해 합성되었다. X-선 회절분석기(X-ray diffraction, XRD), 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM), 에너지 분산형 X-선 분광법(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS), 비표면적 분석(Bruner-Emmett-Teller, BET), 열중량 분석(thermogravimetric analysis, TGA)을 이용하여 복합재료의 야금학적, 열화학적 특성을 분석하였다. CML 2001 및 EI99 방법론을 토대로 MLCA를 수행하여 분석한 정규화 결과, Mg₂NiH_x-5 wt% CaO 복합재료는 지구온난화(GWP)와 화석연료의 환경 부하 값에서 가장 높은 수치를 나타내었다. 이는 CaO 첨가에 따른 제조 공정에서의 추가적인 전기 사용으로 인한 것으로 판단된다. 따라서 향후 합금 설계 시에 제조 공정 시간 단축을 통한 공정 최적화 및 친환경적인 대체물질을 탐구하여 환경적인 요인을 고려한 연구를 모색해 볼 필요가 있다.

• 센서학회지
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• 제11권5호
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• pp.309-318
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• 2002

수평 전기로에서 $CdIn_2S_4$ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 $CdIn_2S_4$ 단결정 박막을 반절연성 GaAs (100)기판에 성장시켰다. $CdIn_2S_4$ 단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 $630^{\circ}C$, 기판의 온도 $420^{\circ}C$였고 성장 속도는 $0.5\;{\mu}m/hr$였다. $CdIn_2S_4$ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 10 K에서 광발광(photoluminescence) 스펙트럼이 463.9 nm (2.6726 eV)에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중 결정 X-선 요동 곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 127 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 $9.01{\times}10^{16}/cm^3$, $219\;cm^2/V{\cdot}s$였다. $CdIn_2S_4$/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 $2.7116eV-(7.74{\times}10^{-4}eV/K)T^2$/(T+434K)이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting ${\Delta}cr$값이 0.1291 eV이며 spin-orbit ${\Delta}so$값은 0.0248 eV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 봉우리들은 n = 1일때 $A_1$-, $B_1$-와 $C_1$-exciton 봉우리임을 알았다.