In this study, we undertook detailed experiments to increase hydrogen production efficiency by optimizing the thickness of titanium dioxide (TiO2) thin films. TiO2 films were deposited on p-type silicon (Si) wafers using atomic layer deposition (ALD) technology. The main goal was to identify the optimal thickness of TiO2 film that would maximize hydrogen production efficiency while maintaining stable operating conditions. The photoelectrochemical (PEC) properties of the TiO2 films of different thicknesses were evaluated using open circuit potential (OCP) and linear sweep voltammetry (LSV) analysis. These techniques play a pivotal role in evaluating the electrochemical behavior and photoactivity of semiconductor materials in PEC systems. Our results showed photovoltage tended to improve with increasing thickness of TiO2 deposition. However, this improvement was observed to plateau and eventually decline when the thickness exceeded 1.5 nm, showing a correlation between charge transfer efficiency and tunneling. On the other hand, LSV analysis showed bare Si had the greatest efficiency, and that the deposition of TiO2 caused a positive change in the formation of photovoltage, but was not optimal. We show that oxide tunneling-capable TiO2 film thicknesses of 1~2 nm have the potential to improve the efficiency of PEC hydrogen production systems. This study not only reveals the complex relationship between film thickness and PEC performance, but also enabled greater efficiency and set a benchmark for future research aimed at developing sustainable hydrogen production technologies.

In this study, surface roughness and interfacial defect characteristics were analyzed after forming a high-k oxide film on the surface of a prime wafer and a test wafer, to study the possibility of improving the quality of the test wafer. As a result of checking the roughness, the deviation in the test after raising the oxide film was 0.1 nm, which was twice as large as that of the Prime. As a result of current-voltage analysis, Prime after PMA was 1.07 × 10 A/cm2 and Test was 5.61 × 10 A/cm2, which was about 5 times lower than Prime. As a result of analyzing the defects inside the oxide film using the capacitancevoltage characteristic, before PMA Prime showed a higher electrical defect of 0.85 × 1012 cm2 in slow state density and 0.41 × 1013 cm2 in fixed oxide charge. However, after PMA, it was confirmed that Prime had a lower defect of 4.79 × 1011 cm2 in slow state density and 1.33 × 1012 cm2 in fixed oxide charge. The above results confirm the difference in surface roughness and defects between the Test and Prime wafer.

A spin coating process for RRAM, which is a TiN/TiO2/FTO structure based on a PTC sol solution, was developed in this laboratory, a method which enables low-temperature and eco-friendly manufacturing. The RRAM corresponds to an OxRAM that operates through the formation and extinction of conductive filaments. Heat treatment was selected as a method of controlling oxygen vacancy (VO), a major factor of the conductive filament. It was carried out at 100 oC under moisture removal conditions and at 300 oC and 500 oC for excellent phase stability. XRD analysis confirmed the anatase phase in the thin film increased as the heat treatment increased, and the Ti3+ and OH- groups were observed to decrease in the XPS analysis. In the I-V analysis, the device at 100 oC showed a low primary SET voltage of 5.1 V and a high ON/OFF ratio of 104. The double-logarithmic plot of the I-V curve confirmed the device at 100 oC required a low operating voltage. As a result, the 100 oC heat treatment conditions were suitable for the low voltage driving and high ON/OFF ratio of TiN/TiO2/FTO RRAM devices and these results suggest that the operating voltage and ON/OFF ratio required for OxRAM devices used in various fields under specific heat treatment conditions can be compromised.

Here, we report the development of a new and low-cost core-shell structure for lithium-ion battery anodes using silicon waste sludge and the Ti-ion complex. X-ray diffraction (XRD) confirmed the raw waste silicon sludge powder to be pure silicon without other metal impurities and the particle size distribution is measured to be from 200 nm to 3 μm by dynamic light scattering (DLS). As a result of pulverization by a planetary mill, the size of the single crystal according to the Scherrer formula is calculated to be 12.1 nm, but the average particle size of the agglomerate is measured to be 123.6 nm. A Si/TiO2 core-shell structure is formed using simple Ti complex ions, and the ratio of TiO2 peaks increased with an increase in the amount of Ti ions. Transmission electron microscopy (TEM) observations revealed that TiO2 coating on Si nanoparticles results in a Si-TiO2 core-shell structure. This result is expected to improve the stability and cycle of lithium-ion batteries as anodes.

본 연구에서는 어린이 기호식품 중 하나인 과자류(과자, 캔디류, 츄잉껌, 빙과류)에 대하여 1,005건(과자 250건, 캔디류 255건, 츄잉껌 250 건, 빙과류 250건)에 대해 위생 지표 미생물인 일반세균 수, 대장균군/대장균과 더불어 식중독 원인균인 바실러스 세레우스, 클로스트리디움 퍼프 린젠스 및 황색포도상구균에 대한 미생물 검사를 실시하였다. 과자류에 대한 일반세균 수의 경우 전체 시료의 26.8%에서 검출되었고, 검출된 세균 수는 1.7 log CFU/g을 나타내었다. 유형별로 살펴보았을 때에는 과자 250건 중 45.2%의 시료에서 검출되었으며, 빙과류 28.8%, 캔디류 20.0% 및 츄잉껌 13.2% 순으로 검출되는 것으로 확인되었다. 다른 위생지표 세균인 대장균군/대장균의 경우는 모든 시료에서 검출되지 않았다. 식중독균을 분석한 결과에서는 캔디류를 제외한 나머지 유형에서 바실러스 세레우스만 검출이 되었고, 평균 검출량은 1.4~1.6 log CFU/g로 현행 식품공전상의 미생물규격인 3 log CFU/g 이하 수준으로 모두 적합한 제품이었다. 이는 식품공전 상에서 정 하고 있는 미생물 규격에 비해서는 낮은 수치로 식품의 제조·유통에는 문제가 없는 것으로 보이지만, 식중독 민감도가 높은 어린이들에게 안전한 식품을 제공하기 위해 합리적이고 과학적인 미생물 기준규격을 고려해야 한다.

관광지의 도로, 산책로 등과 같이 중차량이 통과하지 않고 많은 사람들이 통행하는 도로는 큰 내하력을 갖추지 않아도 되며, 인간공학적이고 환경친화적이어야 한다 이를 위하여 최근에 흙을 주재료로 하여 특수한 경화재와의 혼합물을 사용한 도로 포장공법이 개발되어 사용되고 있지만, 역학적인 해석과 설계가 이루어지지 않고 경험적인 방법에 의존하고 있다. 따라서 흙-경화재 혼합물의 기본적인 공학적 특성을 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 흙-경화재 혼합물의 주재료에 대한 혼합비를 달리하는 일련의 배합을 실시하여 공시체를 제작하고, 이에 대하여 재령별로 강도시험을 실시함으로써 혼합비와 재령에 따른 혼합물의 역학적 특성을 규명하였다. 또한 시멘트콘크리트포장에서는 양생하는 과정에서 수화열이 발생할 뿐만 아니라 그 지지기반인 흙과의 온도에 따른 거동의 차이로 인한 공학적 문제들이 야기됨으로, 흙-경화재 혼합물과 흙의 온도 특성을 비교 분석하였다. 본 연구 결과, 혼합물은 시멘트의 증가에 따라 강도가 증가하고, 수화열을 억제하기 위하여 제한된 시멘트량에 대해서는 경화재와 물의 혼합비가 6%~8%일 때 가장 큰 강도를 나타내었다. 또한 혼합물의 강도는 14일까지는 재령에 따라 비교적 급격하게 증가하다가 그 이후에는 증가율이 감소하여 28일 후에는 증가율이 급격히 저하되었다. 그리고 본 연구에서 사용한 시멘트량에 대해서는 수화열이 매우 미미하게 나타났으며, 흙과의 온도 특성이 비슷한 것으로 나타났다. 따라서 본 혼합물은 시멘트 콘크리트보다 내하력에서는 크게 못 미치지만 온도 변화에 따른 공학적 문제들을 개선할 수 있으며, 흙을 주재료로 사용하므로 경하중이나 교통량이 적은 포장도로에서 환경친화적인 포장재료로서 우수하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 대표적인 연약지반인 직접기초와 쇄석기초 공법을 연구 대상으로 결정하여 형상에 따라 변형된 사각 피라미드 기초와 비교 분석하고 3차원 유한요소해석을 이용한 침하량을 검토하고 수치해석시 연약지반의 지반조사의 결과를 가지고 지반 특성치를 의미 하는 토질 정수를 산정한다. 또한, 지층 조건에 따른 해석은 사각 피라미드 기초의 하중-침하 특성을 분석하고 구조물에 생기는 전체 침하 또는 부등 침하, 기초 지반의 지지력 부족으로 인한 성토의 파괴, 구조물의 부족으로 인한 인접지반의 융기, 지진에 의한 기초지반의 액상화 및 액상화에 의한 지지력 감소로 인한 영향 등을 고려할 수 있다.이와 같은 문제점이 있는 연약지반은 구조물의 설치 목적과 지반의 특성에 따라 일반적으로 거동이 달라질 수 있으며, 따라서 설계에 적용되는 기존의 침하량 산정 방법들에 대해 살펴보고 정확한 이해와 평가를 하여 기초 지지력 및 침하에 대한 안전성 증대에 목적이 있다. 유한요소해석을 통하여 설계시 기초 지반 조건과 기초 하부에 채움쇄석을 설치하여 interface 요소를 고려하였고 하중분산 효과를 가질 수 있도록 하겠다.본 연구에서는 연약지반에 사각 피라미드 기초공법을 이용하여 시제품을 제작하여 영향폭 1.0mx1.0m (4x4열)의 영향을 고려한 총 침하량을 산정하고 각기 다른 형태의 기초를 동일 조건의 재하폭 조건에 따라 압밀 침하량을 3차원 유한요소 해석을 통하여 압밀 침하 특성을 비교 분석한다. 또한, 지지력 보강 연속 구조체를 개발 제작함으로서 구조물의 기초에 강성지반을 형성하고 하중을 넓게 분포시켜 연약 지반상에 전달되는 응력을 감소시킴으로서 침하량을 줄일 수 있고 상재 하중에 대한 저항능력을 증대시키는 효과를 갖도록 한다.