Scanning probe microscopy (SPM) has become an indispensable tool in efforts to develop the next generation of nanoelectronic devices, given its achievable nanometer spatial resolution and highly versatile ability to measure a variety of properties. Recently a new scanning probe microscope was developed to overcome the tip degradation problem of the classic SPM. The main advantage of this new method, called Reverse tip sample (RTS) SPM, is that a single tip can be replaced by a chip containing hundreds to thousands of tips. Generally for use in RTS SPM, pyramid-shaped diamond tips are made by molding on a silicon substrate. Combining RTS SPM with Scanning spreading resistance microscopy (SSRM) using the diamond tip offers the potential to perform 3D profiling of semiconductor materials. However, damage frequently occurs to the completed tips because of the complex manufacturing process. In this work, we design, fabricate, and evaluate an RTS tip chip prototype to simplify the complex manufacturing process, prevent tip damage, and shorten manufacturing time.

본 연구에서는 역전기투석용 4차 암모늄이온을 음이온교환기로 갖는 폴리아크릴레이트계 광가교형 음이온교환막 을 개발하였다. 역전기투석은 청정 재생에너지 생산 시스템이지만 출력이 낮고 핵심 소재인 분리막의 가격이 비싸다는 단점 으로 인해 상용화에 제한이 있다. 이에, 지지체가 없는 광가교형 음이온교환소재를 제조하였으며 개발한 고분자의 주쇄는 우 수한 물성의 엔지니어링 플라스틱을 기반으로 제조하였다. 제조된 분리막은 우수한 물리적, 화학적, 전기화학적 특성을 보였 으며 상용 음이온교환막인 AMV와 비교하여 약 50% 낮은 분리막 저항을 보였다. 더욱이 CQAPPOA-35는 40 μm의 얇은 분 리막 두께에도 불구하고 상용막과 동등 수준의 선택도를 보이는 것을 확인할 수 있었다. CQAPPOA-35을 적용한 RED 스택 은 최대 2.327 W m-2 (flow rate : 100 mL min-1)의 출력 밀도를 보여 AMV가 도입된 것보다 15% 향상된 성능 특성을 보였 다. 개발된 CQAPPOA-35이 광경화를 통해 쉽고 저렴하게 제조할 수 있으며 RED 스택 특성도 매우 우수하다는 점을 고려할 때, 개발된 CQAPPOA-35은 RED용 음이온교환막으로 상용 활용을 위한 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 해수와 담수의 농도 차로부터 에너지를 얻는 이온교환막을 이용한 전 기막 공정이다. 해수와 담수에 포함된 다가 이온은 이온교환막의 고정 전하 그룹에 강하게 결합하여 높은 저항을 유발하며 uphill transport를 통해 개방회로 전압과 전력 밀도를 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 RED 응용을 위해 1가 이온 선택성 및 전기화학적 특성이 우수한 세공충진 음이온교환막(pore-filled anion-exchange membrane, PFAEM)을 제조하였다. 제조된 막의 1가 이온 선택성은 3.65였으며 동일 조건에서 1.27의 선택성을 갖는 상용막(ASE, Astom Corp.)보다 우수한 수준을 나 타내었다. 또한 제조된 막은 ASE 대비 낮은 전기적 저항 등 우수한 전기화학적 특성을 나타내었다. 0.459 M NaCl/0.0510 M Na2SO4의 해수와 0.0153 M NaCl/0.0017 M Na2SO4의 담수 조건에서 RED 성능을 평가한 결과 제조된 막을 적용하여 1.80 W/m2의 최대 전력 밀도를 얻었으며 이는 ASE 막 대비 40.6% 향상된 출력 성능이었다.

본 논문에서는 역전파 방법 기반 자동미분법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용 하였다. 응력제한조건이 있는 위상최적화문제는 특이점(singularity)과 응력의 국부성(local nature of stress constraint)문제, 그리고 설 계 변수에 대한 비선형성의 문제를 포함하고 최적해를 얻기가 매우 힘들다. 특이점 문제를 해결하기 위해서 응력 완화(stress relaxation) 기법을 사용하였고, 응력의 국부성을 해결하기 위해 p-norm을 이용한 전역 응력치를 제한조건에 사용하였다. 설계 변수에 대한 비선 형성을 극복하기 위해 해석적인 방법으로 정확한 설계민감도를 구하는 것이 중요하다. 위상최적설계에서 기존에는 보조변수방법 (adjoint variable method)을 사용하여 빠르고 정확한 설계민감도를 구했지만, 설계민감도를 해석적으로 구해야 하고, 보조평형방정식 을 추가로 풀어야 하는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 인공신경망에서 최적 가중치(weights)와 편차(biases)를 구할 때 쓰이는 역전파 기법을 이용하여 설계민감도를 구하고 이를 응력제한조건을 고려한 위상최적설계에 적용하였다. 역전파 기법은 자동미분에 쓰이는 기법으로 목적함수나 제한조건에 대한 설계민감도를 별도의 수식유도 없이 간단하게 구할 수 있는 장점이 있다. 또한, 미분값 을 구하는 역전파의 과정이 보조평형방정식을 푸는 것보다 계산시간이 빠르고 해석적 방법으로 구한 설계민감도와 같은 정확도를 보 여준다

역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 이온교환막을 격막으로 이용하여 해수와 담수의 농도차로부터 발전하 는 유망한 친환경 재생에너지 기술 중 하나이다. 이온교환막은 RED의 성능을 좌우하는 핵심 구성요소로 낮은 전기적 저항, 높은 이온선택투과도, 우수한 내구성 및 저렴한 제조 비용 등의 요구조건을 만족시켜야 한다. 본 연구에서는 다양한 두께 및 기공율을 갖는 다공성 고분자 지지체를 이용하여 세공충진 음이온교환막을 제조하고 이온교환 고분자의 조성과 막 두께가 RED의 발전 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 이온교환막의 전기적 저항이 충분히 낮은 경우 RED 발전 성능은 주로 막의 apparent permselectivity에 의해 좌우됨을 확인할 수 있었다. 또한 막의 apparent permselectivity는 IEC, 가교도, 막 두께, 표면 개질 등을 통해 향상시킬 수 있으며 전기적 저항과의 trade off 관계를 고려하여 최적 조건을 찾아야 함을 확인하였다.

본 연구는 기초연금 지급 기준이 전체 노인에서 소득 하위 70% 노인에게 선별적으로 설계됨에 따라 필연적으로 발생하는 소득역전 현상에 주목하고, 기초연금제도의 소득역전 현상을 완화하기 위한 방안을 찾고자 시도되었다. 이를 위해 기초연금의 전신인 기초 노령연금의 소득역전 완화 효과를 분석하고, 완화구간 증가에 따른 추가소요예산을 추계 하였으며, 기존 8단계 감액 외에도 4단계, 16단계 감액 방식을 상호 비교하였다. 그 결과 소득역전 완화측면과 예산측면 모두 ‘38%～70% 감액모델’이 유리하다는 것을 확인했다. 본 연구는 소득역전 완화에 관한 몇 안되는 연구인 만큼 후속 연구에서 보다 심도 깊고 다각적인 연구가 필요하고 판단된다.

우리나라는 빠르게 초고령사회로 진입하고 있으며, 이로 인해 조직 구성원 중 중장년 근로자의 비중이 증가하고 있다. 동시에, 최근 조직이 성과주의를 적극적으로 수용하면서 근로자의 나이와 직급이 일치하지 않는 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 이것은 중년기의 생애발달 특성과 맞물려 개인과 조직에 영향을 미치고 있다. 중장년기로 넘어온 개인에게 생애발달 단계상 확대된 역할이 주어지지만 이러한 조직의 환경은 중장년 근로자의 사회적 역할 수용을 어렵게 할 가능성이 있다. 이러한 장애요인은 퇴직, 실직 등의 중년기 변화에 대한 대응을 어렵토록 하는 요인이 된다. 본 연구는 중장년 근로자가 조직에서 연장자로서 요구받는 역할과 중년기 생애발달 과업인 생성감으로 인해 관심을 두는 행동에 영향에 초점을 두고, 이러한 역할에 영향을 미치는 요인을 파악하여, 중장년 개인의 생애설계와 조직 관리에 시사점을 제공하려한다. 이를 위해 고용경쟁력이 멘토링과 사회참여에 미치는 영향과 나이역전 저항성의 조절효과를 분석하였다. 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 고용경쟁력은 멘토링에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 둘째, 고용경쟁력은 사회참여에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 셋째, 고용경쟁력과 멘토링의 관계에서 나이역전 저항성은 고용경쟁력과 멘토링 간의 관계를 조절하였고, 고용경쟁력과 사회참여 간의 관계를 나이역전저항성이 유의하게 조절하였다. 중장년 근로자의 고용경쟁력, 나이역전저항성은 사회참여, 멘토링에 직․간접적으로 영향을 미치므로 중장년 개인에게는 다양한 교육프로그램과 지원제도를 통한 능력향상이 필요하며, 조직차원에서는 중장년 구성원의 체계적인 관리방안이 필요함을 제시한다. 연구 결과를 바탕으로 시사점과 연구의 한계점 및 향후 연구방향을 논의하였다.

This Study is carried out to stabilize the system according to the change of superheat and subcooling in binary refrigeration system by applying cascade system. When the system on 1 st stage was started and the system on the other side was operated, a temperature reversal phenomenon occurred in which the temperature of the 1 st cascade outlet was temporarily lowered. This means that the condensate heat exchange on the 2 nd is not good, which can cause the compressor to overheated. In order to maintain stable system operation, the opening degree of the expansion valve is controlled to increase the refrigerant circulation amount, thereby facilitating the condensation heat exchange on the 2 nd stage system. We have found that the most suitable refrigerant circulation amount is found by stabilizing the operation of the system while lowerning the super low temperature from -65℃ to -70℃ and increasing again to -60℃.

본 연구에서는 roll to roll (R2R) 설비를 이용해 폭 60 cm의 역전기투석용 양이온 및 음이온교환막을 제막했다. 양이온 및 음이온교환막의 전해질로 아크릴아마이드계 술폰산 및 암모늄염, 가교제로 다이아크릴아마이드를 사용했다. 또한, 지지체로 16 um 두께의 PE계 다공성 필름을 사용했다. R2R 설비로 제작된 양이온 및 음이온교환막은 swelling 후 18 um의 두께, 0.6 Ω⋅cm² 이하의 저항, 85% 이상의 permselectivity, 1.3 meq g-1 이상의 ion exchange capacity(IEC)를 지니고 있었다. 또한, 제조된 이온교환막의 전극 유효면적 5 × 5 cm의 역전기투석 셀 test 결과 2.5 W/m²의 전력밀도를 보였다.

역전기투석전지는 염수-기수의 농도차이를 원동력으로 이온교환막의 선택성에 의해 양이온과 음이온을 서로 반대방향으로 이동시켜 전력을 생산한다. 이상적인 이온교환막의 경우 35 g/L과 0.5 g/L 농도의 염수와 기수를 흘려 보냈을 때, 약 0.1 V의 전압 출력을 가진다. 본 연구에서는 역전기투석 스택전지의 출력특성에 영향을 주는 인자로서 막저항, 염수와 기수의 전기전도도, 막 이동수, 막 면적, 유로 두께 및 메쉬의 개방면적비, 스택수 등을 고려하여 수치모사를 수행하였다. 스택전지 내 유로에서 발생하는 누설전류 및 내부저항을 고려한 등 가회로모델을 수립하였고, 상용 이온교환막으로 제작된 스택전지 실험결과로부터 개방전압, 단락전류밀도, 최대전력밀도와 같은 중요 전지특성에 대하여 수치 모사의 정합성을 확인하였다.

As a key element in the RED process, the membrane influences the overall power output of the RED stack. Especially, the membrane resistance is one of important properties of the membrane. In this study, CEM(cation exchange membrane) and AEM(anion exchange membrane) consisting of cross-linked polymers in a porous polyolefin substrate were developed to simultaneously satisfy high performance and cost-down of the applied RED system. Physico-chemically stable and ultrathin ion exchange pore filling membranes (cation exchange membranes and anion exchange membranes) with high ion transfer coefficients have been developed for reverse electrodialysis as an energy conversion system. The polymer electrolytes in both cases of cation exchangeable and anion exchangeable ones consisting of the whole hydrocarbon materials were introduced into porous hydrocarbon substrates and crosslinked by radical polymerization in this work. The thickness of the prepared pore filling membranes was controlled between 16 and 23 micrometers to extremely lower membrane resistance and to increase ion transfer. All the properties of the prepared membranes were compared with commercial membranes obtained from Tokuyama, Fuji, and Fuma-Tech. Furthermore, RED cell performance and energy efficiency using the prepared pore filling membranes were also evaluated.

양이온(Na+) 및 음이온(Cl-)이 각각의 CEM과 AEM을 통해 선택적으로 분리되어 담수로 이동할 때 발생되는 전위 차와 산화/환원(redox couple)형 전해질을 포함하고 있는 전극에서 발생하는 전류를 이용하여 전기 에너지로 전환시키는 에너 지변환장치이다. RED 시스템의 핵심소재 중 하나인 이온교환막은 높은 출력 밀도를 달성하기 위해 1) 낮은 팽윤거동, 2) 적 절한 이온교환능, 3) 높은 이온전도도, 4) 높은 이온선택성을 만족시켜야 한다. 본 논문에서는 이를 만족시키는 소재 및 이온 교환막의 연구동향 및 전망에 대해 설명하였다.

Recently, there has also been much attention towards ion-exchange membranes (IEMs) for the applications in the energy generation and storage systems such as reverse electrodialysis (RED) and redox flow batteries (RFBs). IEMs are one of the key components dominating the overall performances of both the RED and RFB processes. Low ion transport resistance through membrane, excellent chemical and mechanical stability, high permselectivity, and low cross-over rate of undesirable components are required for the successful applications of the IEMs in the processes. In this work, we have prepared high performance pore-filled IEMs for successful RED and RFB applications. (this work was supported by the project, No. 10047796)

최근 해수와 담수의 염분농도차를 이용하여 발전하는 역전기투석(Reverse Electrodialysis; RED)은 잠재량이 크고 지속적 전력생산이 가능한 친환경적이며 미래지향적 신재생에너지로 인식되어 연구가 활발히 진행되고 있다. 염분차발전은 무한 청정의 바닷물을 이용하는 기술로, 발전 과정에서 이산화탄소, 방사성 물질, 오염 폐수가 거의 발생되지 않는 친환경 미래 블루에너지 기술이다. RED 기술의 상용화를 위해서는 최적화된 소재, 스택 설계 및 공정기술의 개발이 필요하다. 특히 스택의 대용량화 및 막 성능 향상 등 시스템 효율과 관련된 원천 기술의 확보가 필수적이다. KIER에서는 kW급 염분차발전 기술과 전용막 개발을 수행 중에 있으며, 최근 발전성능에서 세계 최고수준의 2.4 W/m2를 얻었다.

기존 연구들에서는 사람들이 길고 가는 원통형 용기의 부피를 짧고 넓은 원통형 용기의 부피보다 크다고 지각한다 는 점을 밝혀왔다(예, Raghubir & Krishna, 1999; Wansink & Van Ittersum, 2003). 본 연구에서는 이러한 신장 효과 가 상자형 용기에서는 반대로 나타나는 현상을 밝히었다. 가설은 상자형 용기의 행동 유도성으로부터 도출되었다. 두 개의 연구에서 참가자들은 짧고 넓은 사각 상자 용기의 부피가 길고 가는 사각 상자 용기의 부피보다 더 크다고 지각하였다. 이 효과는 자극의 제시 방법(그림, 연구 1; 실제 모형, 연구 2)이나 선택지 유형(둘 중 큰 것을 고르는 선택지, 연구 1; 둘 중 큰 것을 고르거나 같은 경우를 고르는 선택지, 연구 2)에 상관없이 일관되게 나타났다. 또한, 서로 다른 문화적 배경을 지닌 참가자 집단(미국인 참가자, 연구 1; 한국인 참가자, 연구 2)에서 동일한 효과가 나타 났으며, 용기 안의 내용물이 물(연구 1)인 경우뿐만 아니라 전반적인 액체 음료(연구 2)라고 설정했을 때에도 같은 결과가 나타났다. 본 연구에 대한 이론적이고 실제적인 함의가 논의되었다.

본 연구에서는 역전기투석 응용을 위해 엔지니어링 고분자 기반의 이오노머와 다공성 폴리에틸렌 지지체를 사용 한 세공충진 이온교환막을 제조하고 이를 결합한 이오노머-세공충진 복합막을 제조하였다. 이온전도도가 높은 이오노머와 우 수한 기계적 강도를 가진 세공충진막을 결합함으로써 상용 이온교환막(AMX/CMX, Astom Corp., Japan) 대비 동등 수준의 전기화학적 특성 및 응용에 적합한 물리적 안정성을 확보할 수 있었다. 제조된 이오노머-세공충진 복합막을 이용하여 역전기 투석 성능을 평가한 결과 상용막 대비 음이온 교환막의 경우 86.4%, 양이온 교환막은 104.8% 수준의 우수한 발전성능을 나 타내었다.