Infrared radiation (IR) refers to the region of the electromagnetic radiation spectrum where wavelengths range from about 700 nm to 1 mm. Any object with a temperature above absolute zero (0 K) radiates in the infrared region, and a material that transmits radiant energy in the range of 0.74 to 1.4 um is referred to as a near-infrared optical material. Germanatebased glass is attracting attention as a glass material for infrared optical lenses because of its simple manufacturing process. With the recent development of the glass molding press (GMP) process, thermal imaging cameras using oxide-based infrared lenses can be easily mass-produced, expanding their uses. To improve the mechanical and optical properties of commercial materials consisting of ternary systems, germanate-based heavy metal oxide glasses were prepared using a melt-cooling method. The fabricated samples were evaluated for thermal, structural, and optical properties using DSC, XRD, and XRF, respectively. To derive a composition with high glass stability for lens applications, ZnO and Sb2O3 were substituted at 0, 1, 2, 3, and 4 mol%. The glass with 1 mol% added Sb2O3 was confirmed to have the optimal conditions, with an optical transmittance of 80 % or more, a glass transition temperature of 660 °C, a refractive index of 1.810, and a Vickers hardness of 558. The possibility of its application as an alternative infrared lens material to existing commercial materials capable of GMP processing was confirmed.

해양산업시설에서는 많은 종류의 유해물질의 배출 가능성이 존재하기 때문에 이에 대한 체계적인 대응체계가 필요하다. 그 중 연속자동 측정이 가능하면서 ppb 수준의 낮은 검출하한 (limit of detection:LOD)를 갖는 센서 구현은 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서 는 활성탄소(carbon black)와 Indium tin oxide (ITO) 나노입자를 혼합한 film의 표면저항의 변화를 이용한 고성능 센서 제안 및 구현을 위해 성능인자를 최적화하였다. 센서 구조는 접촉 면적과 전극 간격을 최적화하였다. 접촉 면적이 증가하면 감도, LOD 성능이 향상되었으며 60 mm2에서 최적화되었다. 또한, 전극 간격은 접촉 면적을 일정하게 유지한 상태에서 변화시켰으며 센서 응답은 전극 간격이 감소함에 따라 증가하는 것을 확인하였다. 마지막으로 센서 표면에서의 유해물질의 잔류시간 증가를 위해 화학흡착제를 적용하였다. 화학흡착제는 유해 물질을 선택적으로 흡수할 수 있는 polyester계를 선택하였다. 그 결과 농도가 증가함에 따라 응답이 선형적으로 증가하여 센서로 활용이 가능한 것을 확인하였다. 이러한 3가지의 방법을 통해 센서를 제작하였을 때 액상 유해물질을 기존 센서의 LOD(89.9 ppb)와 비교 10~40 ppb 정도의 낮은 농도를 검출할 수 있는 센서를 구현하였다.

수처리 후 직접 해양으로 배출하는 산업시설 등에서 Hazardous and Noxious Substance (HNS) 농도 변화를 연속 자동 측정하기 위 한 센서의 기본적 성능으로 상온에서도 ppb 수준의 검출이 가능한 센서가 필요하다고 판단하여 기존의 센서의 감도를 높이기 위한 방법 을 제안하였다. 우선 나노입자 박막에 전도성 탄소계 첨가물을 이용하여 필름의 전도도를 높이는 방법과 촉매 금속을 이용하여 표면에서 의 이온 흡착도를 높이는 방법에 대해서 각각 연구하였다. 전도성 개선을 위해서 ITO 나노입자를 활용한 필름에 carbon black을 첨가물로 선택하여, 첨가물 함유량에 따른 센서의 성능변화를 관찰하였다. 그 결과 CB 함량 5 wt% 정도에서 전도성 증가에 의한 저항과 응답시간 의 변화를 관찰할 수 있었고, 유기용제를 대상으로 한 실험에서 검출하한은 250 ppb 정도까지 낮아지는 것을 확인하였다. 또한 액체 중 이 온 흡착도를 높이기 위하여 센서 표면에 촉매로 Au를 스퍼터로 제작한 표면 촉매층을 형성한 시료를 이용한 실험에서 센서의 응답은 20% 이상 증가하고 평균 검출하한은 61 ppm까지 낮아지는 것을 확인하였다. 이 결과로부터 금속산화물 나노입자를 활용한 화학저항형 센서가 상온에서도 수십 ppb 정도의 HNS를 검출할 수 있다는 것을 확인하였다.

해수 중 존재하는 유해화학물질 검출을 목적으로 센서 시작품 제작하고 성능을 확인하였다. 센서 시작품은 검지부, 기구부, 구 동부로 구성하였다. 센서의 검지부는 ITO (Indium-Tin-Oxide) 금속산화물 나노입자 (metal oxide nanoparticle) 필름을 기판위에 인쇄하여 제작 하였고, 온도와 HNS 농도를 동시에 검출할 수 있도록 2개의 검출 부분을 갖도록 설계하였다. 센서의 기구부는 검지부와 구동부를 연결하 며, 검출에 영향을 줄 수 있는 화학적 반응을 막기 위해 테프론 재질을 이용하여 제작하였고, 특히 검지부의 착탈이 용이하도록 설계 하 였다. 구동부는 브릿지 회로와 아두이노 보드를 이용하여 전원 공급과 데이터 측정 및 디스플레이가 가능하도록 제작하였다. 시작품의 성 능에 대해서는 기존의 수질 센서를 참고한 성능 사양을 제시하고, 유기용제를 사용한 검지부와 시작품의 동작을 확인하여 응답 (ΔR), 검 출하한 (Limit of Detection), 응답시간 (response time), 오차 (error) 등을 평가하였다. 또한 해수 중 동작 특성을 파악하여 설계 사양이 구현되 었는지 확인하였다.

본 연구는 나노섬유를 제조하는데 빠르고 효과적인 전기방사법을 이용하여 PVA(Polyvinyl alcohol)와 AgNO3를 혼합하여 제조한 용액을 금속산화물 기반 나노 섬유로 이루어진 투명 전극을 제조하고 그 특성을 분석하였다. PVA/AgNO3 혼합 용액을 전기방사법을 이용하여 유리기판 위에 나노 섬유 구조체 형태로 방사하여 250 ℃에서 2 시간 동안 열처리 과정을 통해 전기 전도성이 향상된 은 나노 섬유 기반 투명 전극을 제조하였다. 제조된 투명전극은 four-point probe 장비를 이용하여 전기적 특성을 분석하였으며, UV - Vis spectrophotometer 를 이용하여 제조된 투명전극의 투과도를 확인하였다. 또한, Scanning Electron Microscopy (SEM)과 Energy Dispersive Spectrometer(EDS)를 통해 은 나노 섬유의 표면 특성과 성분을 확인하였다. 이러한 분석들을 통해, 전기 방사 시간에 따른 면 저항과 투과도의 최적화된 조건을 확인할 수 있었으며, 은 나노 섬유로 이루어진 투명 전극은 전기적, 광학적, 기계적 특성이 우수하여 태양전지, 디스플레이, 터치스크린과 같은 차세대 유연 디스플레이에 적용 가능성을 보여주었다.

Four types of metal oxide semiconductor gas sensor arrays were used to observe the aroma and spoilage odor emitted during the ripening process of plum & banana fruits. All gas sensors showed a high correlation (R=0.82~0.90) with the olfactory. The TGS 2603 sensor showed a high correlation of 0.90 between the odor generated and sensory perception of smell in the process of ripening and decaying fruits. In addition, it showed a very high correlation of 0.91 with the decay rate of the plum sample, and the significance probability through one-way ANOVA was also less than 0.05, which confirmed it as an optimal gas sensor (TGS 2603). Principal component analysis was performed using all the data. The cumulative variability was 99.54%, which could be explained only by two principal components, and the first principal component was 95.11%, which was related to the freshness of the fruit. It was analyzed as fresh fruit in the negative(-) direction and decayed fruit in the positive(+) direction.

이산화탄소 포집 및 저장기술(CCS)은 인류발생적 요인에 의한 이산화탄소 배출 증가와 그로 인한 기후변화를 완화시킬 수 있는 기술 중 하나이다. 그 중, 매체 순환식 연소(chemical looping combustion, CLC)와 칼슘루핑(calcium looping) 기술은 현재 아민 스크러빙(amine scrubbing)을 대체할 수 있는 유망한 기술로 주목받고 있다. 두 방법 모두 금속 산화물을 이용한 연속적인 순환 사이클 반응에 의한 것이다. 전체적인 이산화탄소 포집 및 저장 성능의 향상을 위해서는 사이클을 거듭 하며 발생하는 소결(sintering)로 인한 안정성 저하 문제를 해결하고 금속 산화물의 구조 또한 최적화해야 한다. 금속 산화물 표면에 얇은 박막을 형성하는 것은 소결로 인한 손상을 막을 수 있는 방법이다. 이러한 박막 제조 기술로 잘 알려진 기술에는 화학기상증착법(chemical vapor deposition)과 원자층증착기술(atomic layer deposition)이 있다. 본 총설에서는 CVD, ALD 기술을 비롯하여 효과적인 반응 안정성 향상을 위한 안정제 첨가 방법, 금속 산화물 구조 개선에 대한 다양한 최근 기술들을 다루었다.

광촉매는 물에서 유기 염료를 분해하는 친환경적 기술이다. 산화 텅스텐은 이산화 티타늄에 비해 더 작은 밴드갭을 지니고 있어 광촉매 나노물질로서 활발히 연구되고 있다. 계층적 구조의 합성, 백금 도핑, 나노 복합물 또는 다른 반도체 와의 결합 등이 광촉매 분해 효율을 향상시키는 방법들로 연구되고 있다. 이들 방법들은 광 파장의 적색편이를 유도하여 전자 이동, 전자-정공 쌍의 형성과 재결합에 영향을 미친다. 산화 텅스텐의 형태 개질을 통해 앞서 언급한 광촉매 분해 효율을 향상시키는 방법들과 합성에 대해 분석하였으며 금속 산화물과 탄소 복합재를 결합하는 방법이 새로운 물질의 합성이 필요 없으며 가장 효율적인 방법으로 조사되었다. 이러한 광촉매 기술은 수처리 분리막기술과 모듈화하여 정수처리 목적으로 사용 될 수 있다.

The physical treatment such as chemical precipitation or adsorption was usually added after biological treatment in wastewater treatment process since it was enforced to reduce the concentration of phosphate for wastewater effluent to 0.2 mg/L as P which was well known as one of main nutrient causing eutrophication in waterbody. Therefore, the new material functioned for both adsorption and disinfection was prepared with Fe and Cu, and TiO2, respectively, by changing the ratio of concentration referred to tri-metal (TM). According to SEM-EDS, TiO2 was 30~40% composition for any TM regardless of any synthesis condition. However, the ratio of composition for Fe and Cu was dependent on the initial Fe and Cu concentration, respectively. The removal efficiency of phosphate was obtained to 15% at low initial concentration and the maximum uptake (Q) was calculated to ~11 mg/g through Langmuir isotherm model using TM1 which was synthesized at 1000 mg/L, 1000 mg/L, and 2 g (10 g/L) for Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, TiO2, respectively. In disinfection test, the efficiency of virus removal using TM was increased with increase of dosage of TM and can be reached 98% at 0.2 g.

There are several manufacturing techniques for developing thermionic cathodes for vacuum ultraviolet(VUV) ionizers. The triple alkaline earth metal emitters(Ca-Sr-Ba) are formulated as efficient and reliable thermo-electron sources with a great many different compositions for the ionizing devices. We prepare two basic suspensions with different compositions: calcium, strontium and barium. After evaluating the electron-emitting performance for europium, gadolinium, and yttrium-based cathodes mixed with these suspensions, we selected the yttrium for its better performance. Next, another transition metal indium and a lanthanide metal neodymium salt is introduced to two base emitters. These final composite metal emitters are coated on the tungsten filament and then activated to the oxide cathodes by an intentionally programmed calcination process under an ultra-high vacuum(~10-6 torr). The performance of electron emission of the cathodes is characterized by their anode currents with respect to the addition of each element, In and Nd, and their concentration of cathodes. Compared to both the base cathodes, the electron emission performance of the cathodes containing indium and neodymium decreases. The anode current of the Nd cathode is more markedly degraded than that with In.

In this study, porous Mo-5 wt% Cu with unidirectionally aligned pores is prepared by freeze drying of camphene slurry with MoO3-CuO powders. Unidirectional freezing of camphene slurry with dispersion stability is conducted at -25℃, and pores in the frozen specimens are generated by sublimation of the camphene crystals. The green bodies are hydrogen-reduced at 750℃ and sintered at 1000℃ for 1 h. X-ray diffraction analysis reveals that MoO3- CuO composite powders are completely converted to a Mo-and-Cu phase without any reaction phases by hydrogen reduction. The sintered bodies with the Mo-Cu phase show large and aligned parallel pores to the camphene growth direction as well as small pores in the internal walls of large pores. The pore size and porosity decrease with increasing composite powder content from 5 to 10 vol%. The change of pore characteristics is explained by the degree of powder rearrangement in slurry and the accumulation behavior of powders in the interdendritic spaces of solidified camphene.

Metallic tantalum powder is manufactured by reducing tantalum oxide (Ta2O5) with magnesium gas at 1,073–1,223 K in a reactor under argon gas. The high thermodynamic stability of magnesium oxide makes the reduction reaction from tantalum oxide into tantalum powder possible. The microstructure after the reduction reaction has the form of a mixture of tantalum and magnesium oxide, and the latter could be entirely eliminated by dissolving in weak hydrochloric acid. The powder size in SEM microstructure for the tantalum powder increases after acid leaching in the range of 50–300 nm, and its internal crystallite sizes are observed to be 11.5 to 24.7 nm with increasing reduction temperatures. Moreover, the optimized reduction temperature is found to be 1,173 K as the minimum oxygen concentration is approximately 1.3 wt.%.

본 연구에서는 수용성 도료의 내후성 및 내광성을 향상 시키고 광택도 및 비극성수지와의 결합을 조절하기 위해 수용성 도료와 표면 개질된 금속 산화물 나노입자를 혼합하여 물성 변화 특성을 연구하였다. SiO2, TiO2를 실란커플링 제로 표면개질 하여 수용성 도료에 혼합하였으며, 볼밀을 이용하여 금속산화물 나노입자를 수용성 도료에 분산 시켰다. (3-Glycidoxypropyl) trimethoxysilane (GPS)로 표면 개질된 금속 산화물 나노입자를 VOC(Volatile Organic Compounds), 저장 안정성 평가 및 광택을 측정하였다.

In this study, mixed-matrix membranes (MMMs) containing MgO nanosheets (MgO-NSs) and AgBF4 in a comb copolymer matrix were successfully prepared for olefin/paraffin separation. The MgO-NSs, which were synthesized via a non-hydrothermal method, showed a large surface area with multi-mesopores. Two kinds of comb copolymers, POEM-g-PEGBEM and PHMEP-g-PEGBEM, were used as a matrix for dispersion of the MgO-NSs and AgBF4. The separation efficiency was enhanced by addition of MgO-NSs due to the dual-functionality. MgO-NSs resulted in the enhancement of the activity of silver through specific interaction and also led to increased diffusivity due to its mesoporous structure. The interactions among the MgO-NSs, silver ions, and polymer matrix were systematically characterized by using FT-IR, XPS, SAXS, and XRD analysis.

PVC-g-POEM graft copolymer was synthesized for ultrafiltration (UF) membrane area and the effect of TTIP on the membranes was also explored via phase separation. Characterization was explored by FT-IR, 1H-NMR and FE-SEM and measured by cross-flow system. The interaction between copolymer and TTIP enhanced the water permeance because of increased surface pore size and porosity. Phase inversion process in 80 oC water bath resulted in decreased water permeance owing to the increased top selective layer, but increased BSA rejection. However, TTIP-treated membrane with 80 oC inversion showed decreased BSA rejection owing to TTIP dissolution in hot water. TTIP treatment and 80 oC inversion resulted in highly enhanced antifouling property. The best performance exhibited 338 LMH water permeance, 89.4% BSA rejection, and 91.9% flux ratio recovery.

The changes in the aroma and spoilage odor emitted from eleven ‘Hongro’ apples during ten weeks’ storage were investigated using six types of metal oxide semiconductor gas sensor arrays. The gas sensors used in the evaluation were sensitive to apple-emitted aroma or spoilage odor, and a high reproducibility of 5% relative standard deviation or less was confirmed. Significantly, the change in apple-emitted aroma or spoilage odor was easily distinguished by the optimal gas sensor and a significant correlation (r=0.992) between decay rate and sensitivity change was observed. The results of a principal component analysis of the signal patterns obtained by data standardization using the optimal gas sensor showed a clear classification between decayed sampler groups and undecayed sampler groups.

CdSe/CdZnS core/shell/lignad 구조를 가지는 red quantum dot을 발광층으로 사용하여 indium tin oxide(양전 극) glass위에 molybdeum oxide (MoO3), Poly(9-vinylcarbazole)(PVK), CdSe/CdZnS quantum dot, Zinc Oxide (ZnO)을 순차적으로 스핀코팅을 하고, aluminium(Al)(음전극)을 진공 열증착을 통해 다층구조를 제작하여 연구를 진 행하였다. 본 연구에 사용된 quantum dot의 PL peak는 625 nm으로 관찰되었다. 제작된 소자는 약 7 V에서 발광하 기 시작하였으며, 이를 소자의 turn-on voltage로 판단하였다. 인가전압이 증가할수록 소자의 전류밀도와 휘도의 지수 함수적 증가를 관찰할 수 있었다. EL 스펙트럼의 peak는 11 V에서 627 nm이다가, 최대 동작전압인 19 V에서는 630 nm로 red shift 하였다. 소자의 최대 밝기는 210 cd/m2, 최대 전류밀도는 33 mA/cm2, 최대 전류효율은 0.5 cd/A로 측 정되었다.

금속 산화물과 혼합한 Pt-Sn/Al2O3 촉매의 프로판 탈수소 반응 성능의 향상 가능성에 대해 서 연구하였다. 금속 산화물로서 Cu-Mn/γ-Al2O3, Ni-Mn/γ-Al2O3, Cu/α-Al2O3를 제조하여 Pt-Sn/Al2O3 촉매와 혼합하고, 프로판 탈수소 반응 성능을 측정하였다. 이 결과들을 불활성 물질인 glass bead를 혼합한 Pt-Sn/Al2O3 촉매를 기준샘플로 삼아 비교하였다. 촉매와 금속산화물을 환원처리 하지 않고 반응 실험한 경우, 576.5℃에서 기준샘플의 전환율 8% 대비, Cu-Mn/γ-Al2O3를 혼합한 Pt-Sn/Al2O3 촉매가 14.9%의 높은 전환율과 96.8%의 선택도를 보였다. 촉매와 금속산화물을 환원 처 리하여 반응활성을 측정한 경우, Cu/α-Al2O3과 Pt-Sn/Al2O3의 혼합촉매가 기준샘플대비 초기에 높은 수율을 보였다. 그러나, 촉매를 환원 처리한 경우 전반적으로 전환율 상승이 크지 않았고, 이것으로 Cu-Mn/γ-Al2O3의 격자산소가 탈수소반응의 전환율 증가 영향을 주었음을 알 수 있었다.