• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.255-259
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• 2022

태양광을 이용한 증기 발생 방법은 순수한 물이 고갈되는 현재 사회에서 해수나 폐수에서 물을 수확할 수 있는 매우 유망한 기술이다. 태양광을 이용한 증기 발생 중에서 멤브레인을 이용한 증류법은 현재 개발 중에 있지만 멤브레인이 물과 직접 접촉하여 효율적인 증발량을 늘리기가 어려웠다. 본 연구에서는 PDMS (polydimethylsiloxane)와 산화 그래핀(GO)으로 구성된 태양열 멤브레인 증기 발생기와 부분적으로 멤브레인 전체에 절친 젖음성 제어를 통해 증발량을 개선하는 것을 제안하여 실험적 연구를 수행했다. 국부적인 젖음성 제어로 태양광과의 열교환 영역에서 열 국지화 및 온도 상승에서 상당한 개선을 보여주었다. 1sun(=1000 W/m)의 조사에서 1.54 kg m^-2 h^-1의 증발 능력을 갖습니다. 그 결과, 태양열 멤브레인 증기 발생 시스템은 국부적인 물 회수 성능 메커니즘을 이해 및 실험적 확인을 수행할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.183-190
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• 2024

폴리우레탄(PU) 폼과 같은 가연성 고분자 건축자재의 화재 안전성을 개선하기 위한 새로운 접근의 나노코팅 기술이 개발되었다. 산화 그래핀 (Graphene oxide, GO)과 같은 2차원 소재는 용액상에서 자기 정렬 및 점탄성적 특성을 보이는 액정성(Liquid Crystalline properties, LC)을 나타내며, 이를 이용하면 특정 농도 범위에서 3차원의 다공성 폼을 포함한 다양한 표면에 균일한 코팅이 가능하다. 또한, GO의 액정성을 이용하여 기능성 복합소재의 나노코팅을 위한 골격 구조체(Scaffold)를 형성할 수 있으며, 여기에 도파민(Dopamine)과 같은 무독성의 항산화성 저분자를 도입 후 폴리도파민(polydopamine, PDA)로의 중합을 유도하여 고난연성의 폴리도파민/산화그래핀 (PDA/GO) 나노복합체 코팅층을 형성할 수 있다. 또한 최종적으로 형성된 PDA/GO 코팅은 GO의 2차원 판상구조로 인하여 균일하게 적층된 나노시트 구조로 안정화되며, 이러한 구조적 특성으로 인하여 가스상의 유해 연소생성물의 발생과 확산을 효과적으로 저감할 수 있는 가스 차폐 효과도 유도할 수 있다. 이러한 2차원 소재의 액정성을 활용한 난연성 나노복합소재 코팅 기술은 다양한 유형의 고분자 건축 자재의 화재 안전성을 효과적으로 개선할 수 있는 친환경적이고 새로운 기술적 접근방식이 될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.108-109
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• 2012

This talk will begin with the demonstration of facile synthesis of silicon nanostructures using the magnesiothermic reduction on silica nanostructures prepared via self-assembly, which will be followed by the characterization results of their performance for energy storage. This talk will also report the fabrication and characterization of highly porous, stretchable, and conductive polymer nanocomposites embedded with carbon nanotubes (CNTs) for application in flexible lithium-ion batteries. It will be presented that the porous CNT-embedded PDMS nanocomposites are capable of good electrochemical performance with mechanical flexibility, suggesting these nanocomposites could be outstanding anode candidates for use in flexible lithium-ion batteries. Directed self-assembly (DSA) of block copolymers (BCPs) can generate uniform and periodic patterns within guiding templates, and has been one of the promising nanofabrication methodologies for resolving the resolution limit of optical lithography. BCP self-assembly processing is scalable and of low cost, and is well-suited for integration with existing semiconductor manufacturing techniques. This talk will introduce recent research results (of my research group) on the self-assembly of Si-containing block copolymers for the achievement of sub-10 nm resolution, fast pattern generation, transfer-printing capability onto nonplanar substrates, and device applications for nonvolatile memories. An extraordinarily facile nanofabrication approach that enables sub-10 nm resolutions through the synergic combination of nanotransfer printing (nTP) and DSA of block copolymers is also introduced. This simple printing method can be applied on oxides, metals, polymers, and non-planar substrates without pretreatments. This talk will also report the direct formation of ordered memristor nanostructures on metal and graphene electrodes by the self-assembly of Si-containing BCPs. This approach offers a practical pathway to fabricate high-density resistive memory devices without using high-cost lithography and pattern-transfer processes. Finally, this talk will present a novel approach that can relieve the power consumption issue of phase-change memories by incorporating a thin $SiO_x$ layer formed by BCP self-assembly, which locally blocks the contact between a heater electrode and a phase-change material and reduces the phase-change volume. The writing current decreases by 5 times (corresponding to a power reduction of 1/20) as the occupying area fraction of $SiO_x$ nanostructures varies.

• 한국표면공학회지
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• 제55권2호
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• pp.51-62
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• 2022

Metal-organic framework (MOF) is one of the representative porous materials composed of metal ions and organic linkers. In spite of many advantages of the MOFs such as high specific surface area and ease of structure control, drawbacks have become obstacles to the practical use of them with poor electrical conductivity and chemical stability. The ZIF-8, which is consisted of zinc and imidazole linker, is one of the solutions to improve the chemical stability issue. In addition, composites using the ZIF-8 and carbonbased materials are widely used to enhance the electrical conductivity. In this regard, supercapacitor is very attractive field for using the composites, because most of carbon-based materials are porous and conductive. Also, for sensor applications, the ZIF-8 composite is suitable material to meet the requirement in terms of the selectivity and sensitivity. This review summarizes recent progress of the composite materials with the ZIF-8 and the carbon-based materials for the supercapacitors and the chemical sensors. In particular, the composites are classified into ZIF-8-graphene, ZIF-8-carbon nanotube and ZIF-8-other carbon-based material.

• 공업화학
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• 제28권6호
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• pp.705-713
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• 2017

독창적 물질인 $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ 나노복합체를 쉬운 수열법에 의해 성공적으로 합성하였다. 수열반응을 하는 동안, 그래핀 시트 위에 $Bi_2WO_6$와 $TiO_2$를 도포하였다. 합성한 $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ 복합체형 광촉매는 X-선 회절법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 에너지 분산 X-선(EDX) 분석, 투과전자현미경(TEM), 라만분광법, UV-Vis 확산반사 분광법(UV-vis-DRS), 및 X-선 광전자분광기(XPS)에 의하여 특성화하였다. $Bi_2WO_6$ 나노입자는 불규칙한 dark-square block 나노 플페이트 형상을 보였으며, 이산화티탄 나노입자는 퀜텀 도트 사이즈로 그래핀 시트 위 표면을 덮고 있었다. 로다민 비의 분해는 농도감소의 측정과 함께 UV 분광법에 의하여 관찰하였다. 합성된 물질의 광촉매 반응은 Langmuir-Hinshelwood 모델과 띠 이론으로 설명하였다.

• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.167-181
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• 2017

그래핀 기반 소재는 높은 가공성과 초박성으로 인하여 분리막 소재로서 각광받고 있다. 본 연구에서는, 스핀 코팅법을 이용하여 제조된 산화그래핀 분리막의 기체 투과 거동을 평가하였다. 산화그래핀 분리막의 구조는 산화그래핀의 크기와 산화그래핀 용액의 pH 조절을 통하여 조절될 수 있다. 산화그래핀의 크기가 작을수록 굴곡률이 작아짐에 따라 분리막의 기체 투과도 및 선택도가 증가하는 경향을 보인다. 또한 산화그래핀에서의 기체 투과 거동은 적층된 산화그래핀 사이의 채널크기에 따라 영향을 받는다. 특히 산화그래핀 분리막의 좁은 기공과 이산화탄소 선택적인 산화그래핀 자체의 특성으로 인하여 산화그래핀 분리막은 이산화탄소에 대한 높은 투과도 및 선택성을 가지며, 이는 이산화탄소 포집에 적합한 특성을 가진다. 이러한 산화그래핀 분리막의 특이한 기체 투과 거동은 흡착-촉진 확산 거동(표면 확산 기작)으로 설명될 수 있다. 본 연구를 통하여 이산화탄소 선택성 분리막 소재 설계와 슬릿 형태의 기공과 적층 구조를 가진 분리막을 통한 기체 투과 거동 연구가 활발히 이루어질 것으로 기대한다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.288-291
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• 2016

Recently, there has been a lot of researches related to two-dimensional (2D) materials due to their new properties and applications emerging upon 2D confinement. A new type of graphene like two-dimensional layer material, nitrogenated holey two-dimensional structure C2N-h2D, that is possession of evenly distributed holes and nitrogen atoms with proper bandgap has been synthesized. Previous calculation studies already have shown that the variance of the orbital interaction, band structure of few-layer C2N-h2D suggests that interlayer coupling does play an important role in its electronic properties. In this point, using first-principles density functional theory calculation, we here explore the effect of porous embedded iron atom and iron substrate on encapsulated few layer C2N-h2D. We show the atomic structures and the corresponding electronic structures of Fe@C2N to elucidate the effect of iron. Finally, this study demonstrates that embedded iron C2N has AA-stacking as most favorable stacked structure in contrast to pure C2N. In addition, iron substrate modifies its encapsulated C2N from semi-metallic states to metallic state.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권1호
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• pp.50-56
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• 2021

With the advances in recent nanotechnology, mass transport phenomena have been receiving large attention both in academic researches and industrial applications. Nonetheless, it is not clearly determined which parameters are dominant at nanoscale mass transport. Especially, membrane is a kind of technology that use a selective separation to secure fresh water. The development of great separation membrane and membrane-based separation system is an important way to solve existing water resource problems. In this study, glass fiber-based membranes which are treated by graphene oxide (GO), poly-styrene sulfonate (GOP) and sodium dodecyl sulfate (GPS) were fabricated. Mass transport parameters were investigated in terms of material-specific and structure-specific dominance. The 3D structural information of GO, GOP, and GPS was obtained by using synchrotron X-ray nano tomography. In addition, electrostatic characteristic and water absorption rate of the membranes were investigated. As a result, we calculated internal structural information using Tomadakis-Sotrichos model, and we found that manipulation of surface characteristics can improve spacer arm effect, which means enhancement of water permeability by control length of ligand and surface charge functionality of the membrane.

• 한국염색가공학회지
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• 제35권2호
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• pp.121-127
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• 2023

In this study, a comprehensive investigation was conducted on the morphological and property changes of laser-induced nanocarbon (LINC) as a function of laser process parameters. LINC was formed on the surfaces of polyimide films with different backbone structures under various process conditions, including laser power, scan speed, and resolution. Three different forms of LINC electrodes (i.e., continuous 3D porous graphene, wooly nanocarbon fibers, line cut) were formed depending on the laser power and scan speed. Furthermore, heteroatom doping induced from the chemical structure of the polyimide during laser patterning was found to be effective in modifying the electrical properties of LINC electrodes. The LINC surfaces exhibited different microstructures depending on the laser beam resolution under constant laser power and scan speed, allowing for controllable surface wettability. The correlation between the chemical structure of the polymer substrate, laser process parameters, and carbonized surface properties in this study is expected to be utilized as fundamental understanding for the manufacturing of next-generation carbon-based electronic devices.

• 분석과학
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• 제19권4호
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• pp.301-308
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• 2006

본 연구에서 $CCl_4$용해 방법을 이용하여 피치 코팅한 $TiO_2$(anatase형)시료를 제조하였으며, 피치와 $TiO_2$의 비율이 피치 처리한 $TiO_2$시료의 광활성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. BET 비표면적은 피치의 함량에 의존하였으며 피치의 함량이 증가함에 따라 증가하는 특성을 보였다. 시료의 표면상태 및 원소분석은 SEM와 EDX를 통하여 분석하였으며, 미세구조는 XRD를 통해서 연구하였다. 또한 제조한 광촉매의 광활성으로 UV/VIS를 조사한 것을 특성분석을 하였다. SEM사진으로 보면 피치의 첨가량이 많기 때문에 피치의 분포상태를 분명하게 관찰할 수 있으며, EDX원소 분석결과는 피치 코팅한 $TiO_2$ 광촉매에서 C, O, S와 Ti 같은 네 가지 원소가 존재하였다. 코팅과정 후에도 $TiO_2$ 상은 anatase형을 나타내고 있었다. 피치 코팅한 $TiO_2$은 처리하지 않는 $TiO_2$보다 MB의 UV광분해 효력이 더 우수하였다. 그리고 시료에 $TiO_2$양이 감소함에 따라 MB의 UV광분해 효력이 감소하였다.