저가의 cryogenic milling 비진공법을 이용한 나노입자 CuInSe₂ 광흡수층 제조

김기현,박병옥,Kim, Ki-Hyun,Park, Byung-Ok 한국결정성장학회 2013 韓國結晶成長學會誌 Vol.23 No.2

$CuInSe_2$(CIS) chalcopyrite 물질은 고효율 박막 태양전지를 위한 광흡수층의 물질로 매우 잘 알려져 있다. 최근 태양광 산업의 흐름은 안정적인 재료 개발과 가격 경쟁력 있는 태양전지를 위한 효율적인 제조 공정을 일치시키는 것이다. 저가의 CIS 광흡수층 위해 다양한 방법으로 제조를 시도하였고, 본 논문에서는 CIS 광흡수층을 저가형으로 제조를 위해 상용화되는 6 mm pieces를 사용하여 high frequency ball milling과 cryogenic milling을 이용해 CIS 나노입자를 얻었다. 그리고, CIS 광흡수층은 불활성 분위기의 glove box 안에서 milling된 나노입자를 사용하여 paste coating법으로 제조하였다. Chalcopyrite CIS 박막은 기판온도 550도에서 30분간 셀렌화 한 후 성공적으로 제조되었으며, Al/ZnO/CdS/CIS/Mo 구조의 CIS 태양전지는 evaporation, sputtering 및 chemical bath deposition(CBD) 등 다양한 증착 방법으로 각각 제조하였다. 결론적으로, 나노입자를 이용한 CIS 태양전지 전기적 변환효율은 1.74 %를 얻었으며, 개방전압(Voc)는 29 mV, 합선전류밀도(Jsc)는 35 $mA/cm^2$, 그리고 충진율(FF)은 17.2 %였다. 나노입자 CIS 광흡수층은 energy dispersive spectroscopy(EDS), x-ray diffraction(XRD) 그리고 high-resolution scanning electron microscopy(HRSEM) 등으로 특성 분석을 하였다. Chalcopyrite material $CuInSe_2$ (CIS) is known to be a very prominent absorber layer for high efficiency thin film solar cells. Current interest in the photovoltaic industry is to identify and develop more suitable materials and processes for the fabrication of efficient and cost-effective solar cells. Various processes have been being tried for making a low cost CIS absorber layer, this study obtained the CIS nanoparticles using commercial powder of 6 mm pieces for low cost CIS absorber layer by high frequency ball milling and cryogenic milling. And the CIS absorber layer was prepared by paste coating using milled-CIS nanoparticles in glove box under inert atmosphere. The chalcopyrite $CuInSe_2$ thin films were successfully made after selenization at the substrate temperature of $550^{\circ}C$ in 30 min, CIS solar cell of Al/ZnO/CdS/CIS/Mo structure prepared under various deposition process such as evaporation, sputtering and chemical vapor deposition respectively. Finally, we achieved CIS nanoparticles solar cell of electric efficient 1.74 % of Voc 29 mV, Jsc 35 $mA/cm^2$ FF 17.2 %. The CIS nanoparticles-based absorber layers were characterized by using EDS, XRD and HRSEM.

2,3차원배열을 갖는 섬유상 A1₂O₃-(m-ZrO₂)/t-ZrO₂ 복합재료의 제조

김기현,이병택,Kim Ki-Hyun,Lee Byong-Taek 한국재료학회 2005 한국재료학회지 Vol.15 No.9

Microstructure and mechanical properties of fibrous $A1_2O_3-(m-ZrO_2)/t-ZrO_2$ composite were investigated depending on the dimensional array. By the change of stacking arrangement of fibrous filaments, 2 and 3-dimensional fibrous composites were successfully obtained without bulk defects such as shrinkage cavity and cracks. The maximum mechanical properties were achieved In the 3-dimensional array composite, due to the fine fibrous and dense microstructure control, in which the values of vickers hardness, fracture toughness and bending strength were about 1507 Hv, $7.2MPa{\cdot}m^{1/2}$ and 650 MPa, respectively.

나노 Fe 분말을 이용하여 사출 성형된 Fe 소결체의 제조

김기현,임재균,최철진,이병택,Kim Ki-Hyun,Lim Jae-Hyun,Choi Chul-Jin,Lee Byong-Taek 한국재료학회 2004 한국재료학회지 Vol.14 No.11

The injection molded Fe sintered bodies were fabricated using two kinds of Fe powders haying 50 nm and $3\sim5{\mu}m$ in diameter. In the using of Fe powder having 50 nm in diameter, the comparatively dense bodies ($94\sim97\%$) were obtained even at low sintering temperature ($600\sim700^{\circ}C$), while in the sintered bodies ($1000^{\circ}C$) using $3\sim5{\mu}m$ Fe powder, their relative densities showed low values about $93\%$, although they were strongly depend on the sintering temperature and volume ratio of Fe powder and binder. In the sintered bodies using of 50 nm Fe powders, the volume shrinkage and grain size increased as the sintering temperature increased, but the values of hardness decreased. In the sample sintered at $650^{\circ}C$, the values of relative density, volume shrinkage and grain size were $96\%,\;37\%\;and\;0.97{\mu}n$, respectively and the minimum value of wear depth was obtained due to combination of fine grain and comparatively high density.

열파이프의 구조와 원리

김기현,Kim, Ki-Hyun 대한설비공학회 1989 설비저널 Vol.18 No.2

한국 황해지역의 DMS 분포특성에 대한 연구 - 덕적도를 중심으로

김기현,김지영,송기범,김나영,이강웅,배귀남,Kim, Ki-Hyun,Kim, Ji-Young,Song, Ki-Bum,Kim, Na-Young,Lee, Gang-Woong,Bae, Gwi-Nam 한국지구과학회 2000 한국지구과학회지 Vol.21 No.1

황해지역에서 생성 및 배출되는 자연황화합물의 규모를 정량적으로 구명하기 위한 노력의 일환으로, 본 연구진은 황해에 위치한 덕적도를 주 측정점으로 설정하고 대기 중에 존재하는 DMS의 농도분포를 1999년 4월과 9월 2차례의 집중측정기간을 통해 측정하였다. 그리고 이에 덧붙여 1999년 6월에는 청도-인천간 해상실험을 통해 황해상의 DMS 농도를 측정하였다. 덕적도를 중심으로 시행한 양 측정기간 중 DMS의 농도값은 4월 측정의 경우 평균과 표준오차가 $24.0{\pm}40.5$ pptv(n=40)인데 반해 9월 측정의 경우 $61.1{\pm}37.9$ pptv(n=35)로 나타났다. 그리고 선상실험에서 측정한 DMS 값은 대체로 배경농도에 가까운 낮은 농도범위를 갖는 것으로 밝혀졌다. DMS의 농도분포는 일반적으로 불규칙한 양상을 보였지만, 주변 기상인자의 변화경향과 유사하게 변화하는 것으로 나타났다. 본문에서는 이러한 연구결과와 기존의 연구결과 등을 연계하여 잠정적인 연간 배출량규모를 4Gg 대로 추정하였다. 이러한 배출규모는 과거 제주지역 등을 중심으로 측정한 결과에 비해 상대적으로 낮은 수치인데, 시간적 및 공간적으로 대표성이 강한 보다 객관적인 배출량을 산정하기 위해서는 추가적인 측정 자료의 축적이 요구된다. This study was performed to accumulate database for natural sulfur emissions in the Yellow Sea region of Korea. The atmospheric concentrations of dimethylsulfide(DMS) were measured during two intensive field experiments (April and September 1999) from Duk-Juk Island located in the Yellow Sea. Ship-measurement of DMS was made additionally between Chungdo(China) and Inchun(Korea) across the Yellow Sea during June 1999. The mean(and ISD) of DMS concentrations in Duk-Juk Island during two field campaigns was $24.0{\pm}40.5$(n=40, April) and $61.1{\pm}37.9$ pptv(n=35, September), respectively. The atmospheric DMS measured from ship experiments was generally low and close to the background concentrations in the open sea area. The temporal distributions of DMS concentration were complicated in some sense but comparable to those of ambient meteorological parameters. On the basis of our measurements of atmospheric DMS(and evidence found from previous studies), the sea-to-air flux of DMS in the Yellow Sea is estimated to be about 4Gg S/yr. This amount of natural S emissions is relatively lower than the estimates derived for Cheju Island. Therefore, additional experiments may be desperate to derive more reliable figures for natural sulfur emissions in the Yellow Sea region.

전단벽 구조물의 진동대 시험결과와 유한요소 내진해석결과 비교

김기현,장영선,Kim, Ki Hyun,Jang, Young Sun 한국지진공학회 2021 한국지진공학회논문집 Vol.25 No.3

In this study, the seismic safety of nuclear power plant structures is evaluated and verified by performing a vibration test on a relatively simple shear wall structure. The shear walls are the prominent members of nuclear power plants and resist the seismic load. The shear wall structure is designed and manufactured to perform shaking table tests and is used to increase the accuracy of the analytical method by comparing them with the numerical analysis results. Different results will be checked and more efficient application methods will be studied depending on the method of designing reinforced concrete structures.

HEVC를 위한 고성능 다중 모드 2D 변환 블록의 설계

김기현,류광기,Kim, Ki-Hyun,Ryoo, Kwang-Ki 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.2

본 논문에서는 4가지의 TU를 동일한 사이클에 처리하는 고성능 다중모드 2D 변환기의 하드웨어 구조를 제안한다. HEVC의 변환 기술은 고해상도, 고화소의 영상을 높은 효율로 압축하기 위해 4가지의 화소 단위 TU를 지원하여 각각의 변환 연산을 수행한 후 최적의 모드를 찾는다. 제안하는 변환기는 변환 행렬 계수들 간의 관계를 분석하여 공통 연산기를 사용한 구조로 설계하여 4가지의 TU 모드 행렬 연산을 처리하는 사이클 수가 동일하게 35cycle로 처리된다. TSMC 018nm CMOS 공정 라이브러리를 사용해 합성한 결과 $4k(3840{\times}2160)@30fps$의 영상을 기준으로 최대 동작주파수는 400MHz이고 총 게이트 수는 214k가 소요되었으며, 10-Gpels/cycle의 처리량을 갖는다. This paper proposes the hardware architecture of high performance multi-mode 2D forward transform for HEVC which has same number of cycles for processing any type of four TUs and yield high throughput. In order to make the original image which has high pixel and high resolution into highly compressed image effectively, the transform technique of HEVC supports 4 kinds of pixel units, TUs and it finds the optimal mode after performs each transform computation. As the proposed transform engine uses the common computation operator which is produced by analyzing the relationship among transform matrix coefficients, it can process every 4 kinds of TU mode matrix operation with 35cycles equally. The proposed transform block was designed by Verilog HDL and synthesized by using TSMC 0.18um CMOS processing technology. From the results of logic synthesis, the maximum operating frequency was 400MHz and total gate count was 214k gates which has the throughput of 10-Gpels/cycle with the $4k(3840{\times}2160)@30fps$ image.

광투과 관측시스템의 분석기능 평가: 기상인자에 따른 DOAS 시스템의 검정

김기현,김민영,Kim, Ki-Hyun,Kim, Min-Young 한국지구과학회 2001 한국지구과학회지 Vol.22 No.1

선관측에 기초한 DOAS와 같은 광투과 분석방식의 계측능과 기상인자와의 관계를 평가하기 위해, 서울시의 반포지역을 중심으로 약 14개월(1999. 6${\sim}$2000. 8) 동안 확보된 3대 기준성 오염물질(SO$_2$, NO$_2$, O$_3$)과 주변 환경변수와의 관계를 여러 가지 통계적 방식으로 분석하였다. 본 연구 결과에 의하면, DOAS의 계측능은 오염물질간 또는 기상인자간에서도 비교적 뚜렷한 경향성을 갖는 것이 확인되었다. 그리고 이러한 경향성은 계절과 같은 시간적 요인에 따라복잡하게 변화할 수 있는 것으로 나타났다. 특히 SO$_2$나 NO$_2$,와 같은 항목의 경우, 여러 가지 요인의 차이에도 불구하고 계측능이 일정한 수준을 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 반면 O$_3$의 경우, 기상조건의 변화에 상대적으로 민감한 변화를 보였다. 기상인자들간의 관계를 비교한 결과, 풍향, 풍속, 일사량과 같은 요인들이 성능에 민감한 영향력을 행사할 가능성이 큰 것으로 나타났다. 마지막으로 두 기기간의 농도차이를 조절하는 요인들을 상관분석을 통해 비교한 결과, 풍속, 일사량, 기온 등의 요인이 증가할수록 계측기간의 농도차가 줄어들었다. 반대로 오염물질의 농도가 증가하는 방향으로 흐를 경우, 계측기간의 오차는 상대적으로 증폭되는 방향으로 변화하였다. 따라서 DOAS로부터 계측된 자료를 해석하기 위해서는 기상인자를 포함하는 주변 환경인자의 변화에 대한 해석을 동시에 수행하는 것이 중요할 것으로 사료된다. To evaluate the influence of meteorological conditions on the performance of DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) system, we analyzed the concentrations of three criteria pollutants and relevant environmental parameters measured during 14 month periods between Jun. 1999 and Oct. 2000. According to our study, the performance of DOAS can be sensitively influenced via various manners (such as among different chemicals and/or between different time periods). It turns out that O$_3$ exhibits most frequently the weakest agreement between two systems. When comparison was made among different meteorological parameters, the strongest variability was seen from such ones as windspeed, wind direction, and irradiance. In addition, the absolute differences in measured concentrations between two systems were compared against various environmental parameters by means of linear regression analysis. Results of this analysis indicated that the differences between the two tend to decrease with the increase of such parameters as windspeed. It is thus concluded on the basis of our study that the simultaneous evaluation of meteorological data should be an essential step toward the accurate assessment of pollutant concentration data obtained by DOAS measurement system.

용매열법을 이용한 CuInSe₂ 나노 입자 합성

김기현,전영갑,박병옥,윤경훈,Kim Ki-Hyun,Chun Young-Gab,Park Byung-Ok,Yoon Kyung-Hoon 한국재료학회 2004 한국재료학회지 Vol.14 No.10

$CuInSe_2$ (CIS) nanoparticles of chalcopyrite structure were directly synthesized by a solvothemal method in an autoclave with diethylamine as a solvent. A morphology change of the nanoparticles was observed as a function of reaction temperatures and times. Dense rod-type CIS nanoparticles with width of $5\sim10mm$ and length in the range of 30-80 nm were obtained at $180^{\circ}C$ for 36 hrs whereas spherical particles with diameter in the range of 5-10 nm were observed at $250^{\circ}C$ for 36 hrs. The formation of the rod-like nanoparticles in diethylamine, without double N-chelation, was explained by the Solution-Liquid-Solid (SLS) mechanism.

서울시 한남동과 경기도 과천시 지역을 중심으로 한 대기 중 수은의 분포특성 연구

김기현,김민영,Kim, Ki-Hyun,Kim, Min-Young 한국지구과학회 2001 韓國地球科學會誌 Vol.22 No.3

1999년 9월부터 2000년 7월까지 서울시 한남동과 경기도 과천시 두 지역을 중심으로 대기 중 수은의 농도를 시간대별로 관측하였다. 두 지역의 여러 가지 여건 차이에도 불구하고, 양 지역의 농도는 각각 5.34(N=2576), 5.25ngm$^{-3}$(N=1992)를 기록하였다. 본 자료를 이용하여 양 지역의 농도 분포 특성을 비교하였다. 24시간 주기로 볼 때, 한남동 지역은 야간대에 그리고 과천 지역은 주간대에 높은 강도를 띠는 것으로 나타났다. 계절적으로는 한남동 지역에서 겨울 그리고 과천 지역에서는 여름에 최고농도를 기록하였다. 양 지역에서 수은의 농도를 조절하는 요인을 여러 가지 통계적 기법으로 고찰하였다. 본연구의 결과에 의하면, 연구 지역의 대기중의 수은 분포는 지역적 발생원의 차이에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. The concentration of gaseous mercury (Hg) was measured at hourly intervals along with relevant environmental parameters from two monitoring stations (Hannam and Kwachun) in Seoul metropolitan city during September 1999 to July 2000. Irrespective of the environmental and areal differences in the two locations, the concentrations of observed Hg levels were remarkably compatible each other. The results showed that the mean Hg level in Hannam was measured to be 5.34${\pm}$3.92 ngm$^{-3}$ (N = 2576), while that of Kwachun was 5.25${\pm}$2.53 ngm$^{-3}$ (N = 1992). Using these measurement data, we inspected Hg distribution and behavior at various time scale. When the data were analyzed at 24 hr scale, the distribution patterns for the two areas were distinguished by enrichment in either night(Hannam) or day (Kwachun). The patterns for seasonal distributions were also opposing each other such as the occurrences of peak during winter (Hannam) or summer (Kwachun). In order to analyze the factors affecting Hg distributions between two sites over different time scale, we conducted both correlation and factor analysis on both all data sets and on seasonally divided data groups. Whereas Hg exhibits strong correlations with such parameters as PM (particulate matter), SO$_2$, and NO$_2$, its relationship with meteorological parameters was not significant enough in many cases. The results of factor analysis also indicated that the Hg levels are tightly associated with most pollutants, explaining the largest portions of statistical variance. According to our study, we conclude that patterns of Hg distributions can exhibit variable patterns depending on local source processes which we expect to be diverse among different areas.