다층 구조를 가진 5A 제올라이트를 탄소 분자체 분리막에 첨가한 복합막을 제조하고 질소/산소의 분리 특성을 평가하였다. 제올라이트의 첨가는 선택도에는 미세한 영향을 주지만 투과도를 크게 증가시키는 방법으로 전체적인 탄소막의 질소/산소의 분리 성능을 상승시켰다. 특히 메조포어를 함유한 다층구조의 제올라이트 첨가제는 분리막의 투과도를 보다 효율적으로 상승시켜 아주 우수한 분리 성능에 도달하였다. 이 연구의 결과는 저렴한 탄소막 전구체와 제올라이트 소재를 활용하 고도 고성능의 질소/산소 분리막을 손쉽게 제조할 수 있다는 것을 제시한다.

Green BaSi2O2N2:0.02Eu2+ phosphor is synthesized through a two-step solid state reaction method. The first firing is for crystallization, and the second firing is for reduction of Eu3+ into Eu2+ and growth of crystal grains. By thermal analysis, the three-time endothermic reaction is confirmed: pyrolysis reaction of BaCO3 at 900 oC and phase transitions at 1,300 oC and 1,400 oC. By structural analysis, it is confirmed that single phase [BaSi2O2N2] is obtained with Cmcm space group of orthorhombic structure. After the first firing the morphology is rod-like type and, after the second firing, the morphology becomes round. Our phosphor shows a green emission with a peak position of 495 nm and a peak width of 32 nm due to the 4f65d1→4f7 transition of Eu2+ ion. An LED package (chip size 5.6 x 3.0 mm) is fabricated with a mixture of our green BaSi2O2N2, and yellow Y3Al5O12 and red Sr2Si5N8 phosphors. The color rendering index (90) is higher than that of the mixture without our green phosphor (82), which indicates that this is an excellent green candidate for white LEDs with a deluxe color rendering index.

TiO2 nanowires were grown by thermal oxidation of TiO powder in an oxygen and nitrogen gas environment at 1000 oC. The ratio of O2 to N2 in an ambient gas was changed to investigate the effect of the gas ratio on the growth of TiO2 nanowires. The oxidation process was carried out at different O2/N2 ratios of 0/100, 25/75, 50/50 and 100/0. No nanowires were formed at O2/N2 ratios of less than 25/75. When the O2/N2 ratio was 50/50, nanowires started to form. As the gas ratio increased to 100/0, the diameter and length of the nanowires increased. The X-ray diffraction pattern showed that the nanowires were TiO2 with a rutile crystallographic structure. In the XRD pattern, no peaks from the anatase and brookite structures of TiO2 were observed. The diameter of the nanowires decreased along the growth direction, and no catalytic particles were detected at the tips of the nanowires which suggests that the nanowires were grown with a vapor-solid growth mechanism.

NF3 기체는 반도체, 디스플레이 산업에서 cleaning 또는 etching 가스로 많이 이용되고 있다. 6대 온실가스에 속하지는 않으나 차기 온실가스로 지구온난화지 수도 이산화 탄소에 비해 17200배 높다. 최근 NF3를 분리 농축 회수에 있어서 고분자 분리막, 복합막등의 다양한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 실제 공정설계, 공정 최적화를 이루기 위한 분리특성의 연구가 미비한 상태이다. 이에 따라 본 연구에서는 NF3와 N2, O2의 온도와 압력에 따른 투과특성을 확인하고, 혼합기체에서의 주입농도와 Stage-cut에 따른 농축농도와 회수율에 대하여 연구하였다.

본 연구에서는 친수성 NaY 제올라이트 분리막의 단일기체, 이성분계 및 삼성분계 혼합기체에서의 CO2 투과거동에 대하여 고찰하였다. 분리막을 통한 CO2 투과는 표면확산에 의해 지배되며 CO2 분리는 흡착된 CO2 분자에 의한 blocking 효과에 의해 나타남을 재확인하였다. 진공모드에서 얻어진 CO2 투과도는 He sweeping 모드에서 얻어진 값보다 작았지만 가압모드에서 얻어진 CO2 투과도 값과 유사하였다. 특히, NaY 제올라이트 분리막은 실제 연소배가스 조건과 유사 한 14%CO2-80%N2-6%O2 모델기체에 대하여 진공모드에서 CO2 투과도 약 1 × 10 -7 mol/m 2 secPa, CO2 선택도 10 이상의 우수한 분리성능을 보였다. 따라서, NaY 제올라이트 분리막은 연소후 이산화탄소 회수용 분리막으로 응용 가능성 있는 소재임을 확인하였다.

본 연구에서는 PDMS (poly-dimethylsiloxane)와 PEBAX (polyether block amides) 분리막을 이용해 N2, O2, CF4와 SF6의 단일 기체 투과특성에 관하여 연구하였다. 다양한 압력으로 공급된 기체의 투과유량을 진공가압 연속흐름방식으로 측정하였으며, 이를 이용하여 투과도를 산정하였다. PDMS 분리막에서는 상부의 압력이 증가할수록 SF6를 제외한 다른 기체의 투과도는 감소하였다. 또한 SF6의 투과도가 CF4보다 높게 나타나고 있으며 이것은 SF6가 더 높은 임계온도를 가지고 있기 때문이다. PDMS 분리막에서 투과도는 O2 > N2 > SF6 > CF4 순으로 감소하였다. 반면에 PEBAX 분리막에서 기체의 투과 경향은 O2 > N2 > CF4 > SF6 순으로 감소하였다. 이러한 경향은 각 기체의 운동 반경의 크기(AA)(SF6 > CF4 > N2 > O2) 순서와 반대로 나타났다. SF6/CF4의 순수 기체의 선택도는 PDMS 분리막에서 0.7 MPa일 때 2.1로 나타났다.

중공사 고분자 분리막을 이용한 SF6를 분리 농축을 위한 운전조건을 결정하기 위해서는, 온도와 압력이 투과특성에 미치는 영향에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 다양한 온도와 압력이 부과된 조건에서 단일기체 투과실험을 수행하여, 중공사 고분자 분리막(PSF, PC, PI)을 통한 기체(N2, O2, SF6, CF4)의 투과특성을 연구하였다. 실험결과, 기체의 투과플럭스는 온도와 압력의 증가에 따라 일반적으로 증가하는 것으로 나타났으나, 분리막에 따른 투과플럭스의 차이가 관찰되었으며, 온도, 압력에 따른 투과플럭스 변화율은 기체의 특성(분자크기)에 따라 다른 것으로 나타났다. 온도 압력에 대한 투과플럭스를 3차원적으로 표현했을 때, 투과플럭스는 근사적인 평면 위에서 변화하는 것으로 관측되었다. 온도와 압력에 의한 투과플럭스 변화를 열역학적으로 분석하였으며, 투과플럭스 예측을 위한 경험적 모델로 평면특성의 1차 다항식 모델과 곡면 특성을 가진 2차 다항식 모델을 제안하였다. 그 결과 두 경험적 모델 모두 관측자료에 대한 높은 적합도를 보여 적용가능성을 확인하였다.

We have synthesized bluish-green, highly-efficient BaSi2O2N2:Eu2+ and (Ba,Sr)Si2O2N2:Eu2+ phosphors through aconventional solid state reaction method using metal carbonate, Si3N4, and Eu2O3 as raw materials. The X-ray diffraction (XRD)pattern of these phosphors revealed that a BaSi2O2N2 single phase was obtained. The excitation and emission spectra showedtypical broadband excitation and emission resulting from the 5d to 4f transition of Eu2+. These phosphors absorb blue light ataround 450nm and emit bluish-green luminescence, with a peak wavelength at around 495 nm. From the results of anexperiment involving Eu concentration quenching, the relative PL intensity was reduced dramatically for Eu=0.033. A smallsubstitution of Sr in place of Ba increased the relative emission intensity of the phosphor. We prepared several white LEDsthrough a combination of BaSi2O2N2:Eu2+, YAG:Ce3+, and silicone resin with a blue InGaN-based LED. In the case of onlythe YAG:Ce3+-converted LED, the color rendering index was 73.4 and the efficiency was 127lm/W. In contrast, in theYAG:Ce3+ and BaSi2O2N2:Eu2+-converted LED, two distinct emission bands from InGaN (450nm) and the two phosphors (475-750nm) are observed, and combine to give a spectrum that appears white to the naked eye. The range of the color renderingindex and the efficiency were 79.7-81.2 and 117-128 lm/W, respectively. The increased values of the color rendering indexindicate that the two phosphor-converted LEDs have improved bluish-green emission compared to the YAG:Ce-converted LED.As such, the BaSi2O2N2:Eu2+ phosphor is applicable to white high-rendered LEDs for solid state lighting.

공기 중 산소의 분압이 높아지면 불연성인 질소의 감소로 높은 열효율을 낼 수 있으며, 고농도의 질소는 LNG선의 방폭기체 및 청과류의 신선도를 유지하는데 이용되므로 효율적인 공기 중의 산소/질소 분리 공정은 매우 중요하다. 분리막은 적은 에너지 소모로 산소와 질소를 동시에 분리 농축시킬 수 있다. 본 연구에서는 막 재료로 폴리이서설폰을, 방사용매로 NMP를 그리고 첨가제로는 비용매이면서 PES를 잘 팽윤시키는 Acetone을 사용하였다. 방사용액을 아세톤의 첨가량의 변화에 따라 0, 6.5, 15, 25, 31.5% (wt%)로 조절하여 제조하였고, 각 방사용액을 0~10 cm의 방사높이 변화에 따라 방사하였다. 제조된 중공사막은 실리콘을 코팅하여 산소 및 질소의 선택도 및 투과도를 코팅전후와 비교하여 조사하였다. Acetone의 함량 변화에 크게 관계없이 방사높이가 증가할수록 투과도는 감소하고 선택도는 증가하였다. 연신방법을 이용하여 방사한 결과 자유낙하(free fall)로 방사한 중공사막에 비해 선택도는 약간 감소하였지만 투과도는 증가하는 것으로 나타났다. 최적의 중공사막은 폴리이서설폰 37 wt%, Acetone 6.5 wt% NMP 56.5 wt%의 용액을 사용하였고, 실리콘 코팅 후에 외경 320mum 7.3의 O2/N2 선택도 및 산소투과도 4.3 GPU의 우수한 성능을 나타내었다.

중전기의 유지 보수 및 교체 과정에서 절연체로 사용된 SF6 가스는 교체 충전과 정제과정에서 유입되는 공기와의 아크 방전에 의해 많은 종류의 부산물(N2, O2, CF4, SO2, H2O, HF, SOF2, CuF2, WO3 등)이 발생된다. 부산물 중에서도 대부분을 차지하는 것이 N2, O2, CF4이며, SF6가스를 재사용하기 위해서는 이들을 효과적으로 분리 회수하는 공정이 필요하다. 주요 부산물인 N2, O2, CF4와의 분리 효율 측면에서 분리막법은 기존의 흡착, 심냉법에 비하여 상대적으로 높은 효율을 보이고 있어 이에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 중전기 산업에서 발생되는 SF6 가스 함유 농도 90 vol% 이상의 가스에 대하여 분리막법을 적용하여 N2, O2, CF4와 SF6 가스의 온도와 배출유량의 변화에 따른 분리 회수 가능성을 관찰하였다. PSF와 PC 중공사 분리막을 이용하여 고농도 SF6에 대한 분리 회수 실험 결과, PSF 분리막의 최대 회수율은 압력 0.3 MPa, 온도 25℃, 배출유량 150 cc/min에서 92.7%를 나타내었으며, PC 분리막에서는 압력 0.3 MPa, 온도 45℃, 배출유량 150 cc/min 일 때 74.8%의 최대 회수율을 나타내었다. 또한, 사용된 두 가지 분리막과 운전 조건에서 주요 부산물인 N2, O2, CF4의 최대 제거율은 각각 약 80%, 74%, 그리고 58.9%가 관찰되었다. 이로부터 분리막 공정은 고농도 폐 SF6 가스에서 주요 부산물로부터 SF6의 효과적인 분리 및 회수가 가능한 공정으로 적용할 수 있는 가능성을 파악 할 수 있었다.

We investigated dry etching of acrylic (PMMA) in O2/N2 plasmas using a multi-layers electrode reactive ion etching (RIE) system. The multi-layers electrode RIE system had an electrode (or a chuck) consisted of 4 individual layers in a series. The diameter of the electrodes was 150 mm. The etch process parameters we studied were both applied RIE chuck power on the electrodes and % O2 composition in the N2/O2 plasma mixtures. In details, the RIE chuck power was changed from 75 to 200 W.% O2 in the plasmas was varied from 0 to 100% at the fixed total gas flow rates of 20 sccm. The etch results of acrylic in the multilayers electrode RIE system were characterized in terms of negatively induced dc bias on the electrode, etch rates and RMS surface roughness. Etch rate of acrylic was increased more than twice from about 0.2μm/min to over 0.4μm/min when RIE chuck power was changed from 75 to 200 W. 1 sigma uniformity of etch rate variation of acrylic on the 4 layers electrode was slightly increased from 2.3 to 3.2% when RIE chuck power was changed from 75 to 200 W at the fixed etch condition of 16 sccm O2/4 sccm N2 gas flow and 100 mTorr chamber pressure. Surface morphology was also investigated using both a surface profilometry and scanning electron microscopy (SEM). The RMS roughness of etched acrylic surface was strongly affected by % O2 composition in the O2/N2 plasmas. However, RIE chuck power changes hardly affected the roughness results in the range of 75-200 W. During etching experiment, Optical Emission Spectroscopy (OES) data was taken and we found both N2 peak (354.27 nm) and O2 peak (777.54 nm). The preliminarily overall results showed that the multi-layers electrode concept could be successfully utilized for high volume reactive ion etching of acrylic in the future.

본 논문에서는 고에너지 전자선(6MeV)을 조사한 피부의 세포막 모델에서 공기의 주요 구성성분인 N2-O2 혼합기체가 압력차에 따른 투과도차의 변화를 나타내고 결국 N2-O2 분리투과성의 변화로 나타내어 기체분 자가 분리 전달되는 특성을 연구하였다. 이 실험에 사용한 재료로 피부의 세포막 모델은 polydimethyl siloxa ne (PDMS)분말을 polysulfone과 결합시킨 비다공성 복합막, 압축공기와 순도 99.9%인 산소, 질소기체통, 산 소분석기(LC-700H, Japan), soap-bubble flow meter, wet-test meter, pressure regulator, back-pressure regulator, permeation cell, Linac 전자선 조사기 등을 사용하였다. 실험방법으로는 N2-O2 기체투과 장치를 이용하여 피 부세포막모델의 온도는 36.5℃로 고정한 후에 기체의 온도도 15℃로 고정하고 조작압력법위를 1∼6 kgf/㎠ 로 하며 각각 1 kgf/㎠ 단위로 측정하였다. 방사선을 조사한 피부의 고분자막(세포막모델)에서 공기를 구성 한 N2-O2 혼합기체의 분자가 압력차에 따른 투과도차가 발생하여 피부세포에 비정상적으로 전달되는 과정을 실험을 한 결과 아래와 같은 결론을 추론하게 되었다. 피부의 고분자 막(세포막모델)에서 N2-O2 혼합기체의 투과분리특성의 변화에 대하여 알아본 결과 방사선을 조사하지 않은 때 질소와 산소의 투과도 변화는 각각 1.19 × 10-4 ∼ 2.43 × 10-4과 1.72 × 10-4 ∼ 2.6 × 10-4[㎤(STP)/㎠ · sec · cmHg]이며 방사선조사로 질소와 산소의 투과도 변화는 각각 0.19 × 10-4 ∼ 0.56 × 10-4 과 0.41 × 10-4 ∼ 0.76 × 10-4 [㎤(STP)/㎠ · sec · cmHg]이며 4∼10배 정도 낮아짐을 알 수가 있었고 방사선을 조사하지 않은 때 질소에 대한 산소의 이상분리인자 α *의 값은 1.32∼0.42로 나타내었으며 방사선조사로 질소에 대한 산소의 이상분리인자 α * 의 값은 0.237∼0.125이며 4∼5배 정도 낮아짐을 나타내었다. 또한, 압력차가 1∼6 kgf/㎠로 증가함에 따라서 작업변수인 cut가 0에 접근할수록 투과도상의 산소부화도는 증가하지만 반면에 압력비 Pr이 0에 가까워 질수록 투과도상의 산소부화도는 방사선조사로 4∼19배 정도 감소하였다. 방사선의 조사 유·무에 관계없이 압력차가 1∼6 kgf/㎠ 로 증가함에 따라서 질소, 산소 및 공기의 투과도는 증가하였지만 질소에 대한 산소의 선택성은 감소하였다.

Novel N2O2 tetradentate ligands, H-3BPD and H-2BPD were synthesized. Hydrochloric acid salts of Br-3BPD, Cl-3BPD, Br-2BPD and Cl-2BPD having Br and Cl substituents at the para position of the phenol hydroxyl group, were synthesized. The ligands were characterized by C. H. N atomic analysis, 1H NMR, 13C NMR, UV-visible, and mass spectra. The proton dissociation constants (logKn H) of the phenol hydroxyl group and secondary amine of the synthesized N2O2 ligands were shown by four step wise values. The orders of the calculated overall proton dissociation constants (logβp) were Br-3BPD < Cl-3BPD < H-3BPD in case of 3BPD and Br-2BPD < Cl-2BPD < H-2BPD in case of 2BPD respectively. The order agreed well with that of para Hammett substituent constants(δp). The stability constants(logKML) of the complexes between the synthesized ligands and transition metal(II) ions agreed with the order of logβp of the ligands. The order of the logKML value of the each transition metal (II) ion was Co(Ⅱ) < Ni(Ⅱ) < Cu(Ⅱ) > Zn(Ⅱ) > Cd(Ⅱ) > Pb(Ⅱ), which agreed well with that of Iriving-Williams series.

Hydrochloride acid salts of new N2O2 tetradentate ligands containing amine and phenol N,N'-bis(2-hydroxybenzyl)-o-phenylenediamine(H-BHP), N,N'-bis(5-bromo-2-hydroxybenzyl)-o-phenylenediamine(Br-BHP), N,N'-bis (5-chloro-2-hydroxybenzyl)-o-phenylene-diamine(Cl-BHP), N,N'-bis(5-methyl-2-hydroxybenzyl)-o-phenylene-diamine (Me-BHP) and N,N'-bis(5-methoxy-2-hydroxybenzyl)-o-phenylenediamine(MeO-BHP) were synthesized. The ligands were characterized by elemental analysis, mass and NMR spectroscopy. The elemental analysis showed that the ligands were isolated as dihydrochloride salt. The potentiometry study revealed that the proton dissociation constants(logKnH) of ligands and stability constants (logKML) of transition and heavy metals complexes. The order of the stability constants of each metal ions for ligands was Br-BHP < Cl-BHP < H-BHP < MeO-BHP < Me-BHP.