이온성 액체 전해질을 이용한 그래핀-리튬 황 전지 특성 연구

황지희 한양대학교 대학원 2019 국내석사

이 논문에서는 PPV-MoS2라는 물질을 양극재로 이용한 리튬 황 전지의 전해질에 이온성 액체를 용매와 일정 비율로 섞었을 때의 배터리 성능이 어떻게 변하는지 관찰했다. 현대 사회에서는 기존의 화석연료 고갈과 지속적인 에너지 사용량 증가로 인해 여러가지의 이차전지 분야가 연구되고 있는데, 그 중에서도 리튬 이온 배터리가 우수한 성능으로 인해 가장 각광받고 있다. 그러나 리튬 이온 배터리 같은 경우에는 이론적인 용량에 한계가 있어서 고용량의 이차전지를 만드는 것에 한계가 있어서 이론적인 용량이 높고, 황의 저렴한 가격, 가벼운 무게 등 상용화하기에 여러가지 장점을 가지고 있는 리튬 황 전지의 연구가 활발하게 연구되고 있다. 리튬 황 전지란 황을 양극재로 쓰고 리튬 금속을 음극재로 쓰며, 양극재와 음극재 사이에 산화, 환원 반응이 일어나면서 에너지가 생성되게 되는 배터리를 말한다. 리튬 황 전지에서 황은 여러가지 형태의 동원소의 형태로 존재하게 되는데 가장 흔한 형태의 황은 Cyclo-octasulfur (cyclo-S8) 이라는 형태로 존재하며 방전될 때에는 음극재인 리튬 금속이 산화되어 리튬이온으로 변하게 되고 양극재인 황 물질이 점차적으로 환원되면서 폴리 설파이드(Li2S2, Li2S4, Li2S6, Li2S8.)가 생성되고 최후에는 Li2S로 완전히 환원되게 된다. 충전이 될 때에는 리튬이온이 리튬으로 환원되고 낮은 차수의 폴리 설파이드가 높은 차수의 폴리 설파이드로, 그리고 최종적으로 원소 형태의 황으로 산화되게 된다. 리튬 황 전지가 차세대 신재생 에너지로 각광받는 이유는, 양극재로 쓰이는 황이 무게가 가볍고 저렴한 가격으로 인하여 상용화하기에 용이하며 이론적으로 리튬 이온 배터리보다 높은 에너지 밀도를 가지고 있기 때문이다. 그러나 상용화하기에 넘어야 하는 단점들도 존재하는데, 황의 높은 저항 값으로 인해 형성되는 낮은 전도도, poor cycling efficiency, short life cycle, high self-discharge rate, shuttle mechanism이다. Shuttle mechanism이란 리튬 황 전지가 지속적으로 충. 방전되면서 양극재 물질이 녹아 나와 리튬 황 전지의 용량을 줄어들게 하는 문제점을 말한다. 이러한 단점을 극복하고 더 성능이 좋은 리튬 황 전지를 만들기 위해 shuttling mechanism에 가장 영향을 끼치는 부분 중의 하나인 전해액 관련 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 여러 가지 연구되고 있는 전해액 분야 중에 이온성 액체가 있는데, 이온성 액체는 상온에서 액체상태의 염으로 존재하는 물질로 유기 양이온과 무기 음이온으로 구성된다. 이온성 액체는 낮은 난연성, 낮은 휘발성, 높은 이온 전도도 그리고 높은 열정 안정성이라는 특성을 보여서 전해액에 이온성 액체를 섞을 경우 폴리설파이드가 전해액에 녹는 양이 줄어들어, shuttle mechanism이 일어나는 것을 막아주는 것으로 알려져 있다. 이러한 정보를 바탕으로 이 논문 에서는 두 가지 종류의 이온성 액체들을 (Reliance사의 이온성 액체, 1-Hexyl-3-methylimidazolium bromide((Ionic liquid H)) 용매(EC:DMC=1:1, 1,3-Dioxolane)들과 여러가지 비율(2:8, 4:6)으로 섞은 전해액을 사용하여 Graphene-MoS2 리튬 황 전지의 성능을 비용량, cyclic voltammetry, 임피던스 등을 측정해 이온성 액체를 넣지 않은 전해액을 사용한 Graphene-MoS2 리튬 황 전지와 비교해보았다. 측정결과 Reliance사의 이온성 액체와 1,3-Dioxolane을 2:8의 비율로 섞은 전해질을 사용했을 때 가장 높은 비용량 값을 (~400mAh/g) 유지하면서 오랫동안 충. 방전 되는 것을(300 사이클) 관찰했고 계속 충. 방전이 되면서 비용량이 급격하게 감소하지 않고 일정한 비율로 감소하는 형태를 보여 높은 안정성을 가지고 있다고 말할 수 있다. 또한 이온성 액체를 넣은 Graphene-MoS2 리튬 황 전지의 Cyclic voltammetry 그래프를 관찰했을 때도 형성되는 폴리 설파이드의 양이 적어서 shuttle mechanism이 덜 일어나게 끔 영향을 주는 것으로 알 수 있다. 이는 리튬 황 전지의 전해질에 이온성 액체를 섞음으로써 shuttle mechanism, stability등 여러가지 단점들을 보완해주는 것을 알 수 있다.

해상유출유 중 황화합물의 GC-FPD 검출패턴 연구

황선주 부경대학교 2010 국내석사

본 연구는 신속한 해상오염사고 오염원 확인을 위한 감식, 분석방법을 보완하기 위한 연구로서, GC-FID와 GC-MS를 사용한 포화탄화수소와 바이오마커, PAHs 패턴 비교로 해양오염원을 확인하던 유지문법을 보강한 GC-FPD를 사용한 황화합물의 검출패턴 비교를 추가하였다. 주요내용으로는 1) 국내 정유사에서 생산되는 제품유 중 해상유통 유종을 GC-FID 포화탄화수소 검출패턴과 GC-FPD 황화합물 검출패턴을 비교하였고, 2) 국내 선박과 외국적 선박에서 사용하는 동일한 유종을 GC-FID 포화탄화수소 검출패턴과 GC-FPD 황화합물 검출패턴을 비교, 3) 2009년도 해상오염사고 선박에서 유출된 해상유출유와 오염원에서 채취한 시료를 GC-FID 포화탄화수소 검출패턴과 GC-FPD 황화합물 검출패턴을 비교하여 실제 해양오염사고 시료에서 검증하여 보았다. 해상유출유 및 오염원의 이동성으로 인하여 신속한 분석결과가 요구되는 해양오염사고에서 분석 시간 단축은 행위자 검거에 중요한 변수가 되고 있다. 신속하고 신뢰도 높은 혐의대상 축소를 위하여 GC-FID로 대상을 축소 선별후 GC-FPD 검출패턴을 추가하여 선별하면 수많은 혐의 대상을 효과적으로 축소하므로서 전체 분석시간을 단축할 수 있다. 해상유출유에 함유되어 있는 황화합물의 안정성은 해상유출유 감식에 효과적이나 일부 저비점에서 경시변화의 과정은 포화탄화수소와 비슷한 경향을 나타냈다. 앞으로 해상유출유의 GC-FPD 검출피크에 대한 황화합물 확인 및 유종별 황화합물의 경시변화과정에 대한 추가 연구가 필요하다.

액체 주석을 이용한 육불화황의 열화학적 분해에 관한 연구

황지원 과학기술연합대학원대학교 2018 국내석사

Thermochemical decomposition of sulfur hexafluoride (SF6) by molten tin was studied in a bubble column reactor for the reaction temperature ranges of 468-668 oC. The performance of the reactor is strongly dependent on temperature and other operating conditions such as flow rate of target gas, height of the tin bed and size of gas injection nozzle are also affected to the destruction removal efficiency (DRE) of SF6. As temperature increases, the DRE increases, and the maximum DRE was observed as 97.5% at the reaction temperature of 668 oC. The residence time of the gas bubble is also important that the DRE was significantly declined with increasing the size of gas injection nozzle. However, it is less sensitive to the change of flow rate or the bed height. In addition, no hazardous substance which is able to be generated from thermochemical decomposition of SF6 was detected from the product gas. The results show that the proposed process has a great potential to be used as an effective method for treating SF6. 본 연구는 열 유동 매체로써 액체 주석을 적용한 버블 칼럼 반응기에서의 육불화황의 분해제거율 (DRE )에 관한 연구이다. 육불화황의 제거율은 반응온도, 대상 가스 유량, 주석 층의 높이 그리고 노즐의 크기에 의해 크게 영향을 받았다. 반응온도가 상승할수록 육불화황의 제거율이 크게 상승하였으며 최대 제거율은 반응온도 668 oC에서 97.48%로 나타났다. 또한 가스 노즐의 크기가 증가함에 따라 변화하는 무차원 수의 영향에 의해 육불화황의 제거율이 크게 영향을 받은 반면, 유량이나 층 높이에 대한 영향은 낮게 나타났다. 추가적으로 고상 및 기상 반응 부산물의 특성에 대하여 파악하기 위해 푸리에 변환 적외선 분광기 (FTIR ) 그리고 에너지 분산형 X-선 분광분석기가 부착된 주사전자현미경 (SEM-EDS ) 분석을 실시하였다. 육불화황을 열화학적으로 분해할 시 다양한 유해 물질이 발생할 수 있지만 액체 주석을 이용한 열화학적 분해 방법에서는 이러한 물질의 발생이 없는 것으로 나타났다. 따라서 액체 주석을 이용한 육불화황 분해 방법은 제거효율이 높은 동시에 유해 물질의 발생이 없으므로 잠재성이 높은 차세대 기술로 판단된다.

간암 세포주 HepG2에 대한 대황 (Rheum palmatum L.) 추출물의 항암효과

황성구 동국대학교 2006 국내석사

Rheum palmatum L. (Dae-Whang) has been demonstrated to possess anti-tumor activity. However, the mechanisms of the Rheum palmatum L.-produced biological effects remained unknown. This study was performed for the investigation of anticancer effects of methanol extract of Rhei palmatum L. (MeOH-RP) on a human liver cancer cell line (HepG2). To study the cytotoxic effect of (MeOH-RP) on HepG2 cells, the cells were treated with various concentrations of MeOH-RP and then cell viability was determined by XTT reduction method and trypan blue exclusion assay. MeOH-RP reduced proliferation of HepG2 cells in a dose-dependent manner at 24 h and 48 h treatment. MeOH-RP induced the activation of caspase-3, -8, and -9 and the cleavage of poly ADP-ribose polymerase (PARP), a substrate for caspase-3. Furthermore, treatment with MeOH-RP resulted in internucleosomal DNA fragmentation, evidenced by the formation of a DNA ladder on agarose gel, a hallmark of cells undergoing apoptosis. MeOH-RP downregulated Bcl-2, upregulated Bax, and increased the release of cytochrome c from the mitochondria into cytosol in a dose-dependent manner. These results suggest that MeOH-RP induces apoptosis through the mitochondrial dysfunction mechanism, and that cytochrome c is a key factor in MeOH-RP-induced apoptosis in HepG2 cells. To explore whether the activation of caspase-3 was required for induction of apoptosis by MeOH-RP, HepG2 cells were co-treated with caspase-3 inhibitor and MeOH-RP incubation with the inhibitor of caspase-3 (Ac-DEVD-CHO) significantly blocked MeOH-RP-triggered apoptosis in HepG2 cells. This datum demonstrates that activation of caspase-3 is involved in MeOH-RP-induced apoptosis. These results suggest that MeOH-RP is potentially useful as a chemotherapeutic agent in human liver cancer.

양이온 교환을 이용한 황화 코발트니켈 나노입자 합성 및 산소발생반응 촉매로의 응용

황은서 중앙대학교 대학원 2023 국내석사

양이온 교환 반응은 물질의 특성을 세밀하게 조절하며 새로운 원소를 도입할 수 있는 강력한 합성 전략 중 하나이다. 양이온 교환 반응을 통해 기존 나노입자의 모양 및 크기, 결정구조를 유지하면서 새로운 양이온으로 치환하여, 다양한 조성을 갖는 생성물을 얻을 수 있다. 이렇게 합성된 나노입자는 다른 물성들이 동일하기 때문에, 새롭게 도입된 원소의 효과를 정확히 파악할 수 있다. 본 논문은 산소발생반응 촉매로 응용되고 있는 황화 코발트 나노입자를 시작물질로 사용하였으며, 양이온 교환 반응을 거쳐 황화 코발트니켈 나노입자를 제작하였다. 양이온 교환 반응시 니켈 전구체의 양을 조절함으로써 다양한 니켈 조성을 갖는 나노입자를 성공적으로 합성하였다. 니켈의 함량에 관계없이 나노입자의 모양 및 크기, 결정구조는 시작물질인 황화 코발트 나노입자와 동일한 결과를 보였기 때문에, 산소발생반응에 대해 니켈 함량에 따른 촉매적 활성도를 정확히 비교할 수 있다. 황화 코발트니켈 나노입자는 황화 코발트 나노입자와 비슷한 ECSA 값을 가졌지만, 산소발생반응에 대해서 더 향상된 활성도를 보여주었다. 특히, (Ni1.2Co1.8)S4 나노입자는 1.0M KOH 전해질 용액에서 상용촉매인 IrO2 보다 더 우수한 성능과 내구성을 보여주었다. 산소발생반응 이후 XPS 및 HRTEM 분석을 통해, 니켈 3가의 양이온이 산소발생반응 동안 니켈 기반의 수산화물 및 수산화산화물을 형성하였으며 이로 인해 촉매적 활성도가 향상되었다는 것을 확인하였다. 본 연구는 금속 황화물을 포함한 다양한 나노 물질의 형태를 보존하면서 조성을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 경로를 열어줄 것으로 기대된다. Cation exchange reaction is a powerful synthesis strategy for designing a nanoparticle (NP) with targeting desired properties and introducing new elements. Cations in starting NPs can be replaced with new cations via the cation exchange reaction, while maintaining the shape, size, and crystal structure. Since the cation-exchanged NPs maintained the morphologies and structures with various stoichiometries, the effect of the new cations can be the effect of the newly exchanged cations can be accurately grasped. In this study, nickel cobalt sulfide NPs were synthesized by substituting cobalt with nickel cations for the cation exchange reaction. The different stoichiometries of the nickel cobalt sulfide NPs with preserved hollow morphologies and spinel crystal structures were successfully obtained through controlling the nickel precursor amount. The nickel cobalt sulfide catalysts displayed significantly enhanced OER activities despite their similar ECSA values to one of the cobalt sulfide NPs. The catalytic performances are dependent on the nickel composition. Especially, the (Ni1.2Co1.8)S4 catalyst exhibited excellent activity and stability of compared to the IrO2 catalyst. Through HRTEM and XPS analyses after the OER, formation of nickel-based hydroxides and oxy-hydroxides was confirmed, thereby improving the catalytic activities. This study is expected to open a new pathway to precisely control the composition while preserving the morphologies of various nanomaterials including metal sulfides.

요오드와 사이오설포네이트를 이용한 바이닐 설폰의 합성

황상준 아주대학교 대학원 2019 국내석사

Vinyl sulfone은 Chagas병의 치료제와 고분자 그리고 다양한 유기반응의 전구체로써 활용가치가 높다. 이러한 vinyl sulfone은 다양한 sulfone 화합물로부터 합성할 수 있다. 하지만 기존의 sulfone을 합성하기 위해서는 다루기 어려운 이산화황 가스나 DABSO와 같은 물질이 사용되었다. 본 연구가 진행되기 이전에 싸이올로부터 S-phenyl benzenethiosulfonate를 합성하는 연구가 진행되었다. 이 방법은 이산화황 기체를 직접 사용하지 않아 비교적 다루기 쉽고 친환경적이며 가격이 비싸지 않아 경제적이다. 본 연구에서는 이렇게 합성된 S-phenyl benzenethiosulfonate을 이용하여 요오드와 염기만을 사용하는 조건에서 vinyl sulfone을 합성하고자 하였다. S-phenyl benzenethiosulfonate 와 Styrene 또는 cinnamic acid의 교차 짝지음 반응을 통하여 다양한 작용기를 가지는 vinyl sulfone 화합물을 합성 하였다. 또한 메커니즘을 증명하기 위한 실험을 진행 하였고 그 결과를 토대로 가능한 메커니즘을 제시하였다.

양파품종에 따른 주요성분 분석 및 항산화활성 평가

황엄지 전남대학교 2015 국내석사

본 연구에서는 국내에서 육종된 국산 양파(황색-맵시황ㆍ신선황ㆍ연신황ㆍ영보황ㆍ영풍황; 적색-엄지나라; 연녹색-스위트그린)를 대상으로 일반 형질, 플라보노이드 함량, 주요 기능성 성분 및 항산화 활성을 수입산 양파(황색-선파워, 적색-천주적)와 비교ㆍ검토하고자 하였다. 양파 9품종의 주요 플라보노이드는 quercetin 4'-O-β-D-glucopyranoside (Q4'G)와 quercetin 3,4'-O-β-D-diglucopyranoside (Q3,4'G)였다. 색에 따른 Q4'G와 Q3,4'G의 함량은 황색양파에서 수입품종 선파워에 비해 국산품종 영보황이 가장 높았고, 적색양파에서 수입품종 천주적과 국산품종 엄지나라는 비슷한 수치였다. 연녹색양파인 스위트그린은 적색양파보다는 낮지만 황색양파보다는 높은 함량을 나타냈다. 주요 기능성 성분 분석 결과, 총 페놀성 화합물과 flavonoid 함량은 황색양파에서 수입품종 선파워 대비 국산품종 영보황이 가장 높았고, 적색양파에서 수입품종 천주적과 국산품종 엄지나라는 비슷한 함량으로 높은 값을 나타냈다. 또한 연녹색양파인 스위트그린은 황색양파보다 높고 적색양파보다는 낮은 함량을 보였다. 총 anthocyan의 함량은 적색양파인 수입품종 천주적이 가장 높은 함량을 나타냈다. 매운 맛의 지표인 총 pyruvic acid 함량은 엄지나라가 가장 높았고 맵시황이 가장 낮았다. 반면, 단맛의 지표가 되는 총 당 함량은 선파워가 가장 높았고 엄지나라가 가장 낮았다. 항산화 활성 측정 결과, DPPH radical scavenging 활성은 황색양파에서 신선황이, 적색 양파에서 천주적이 가장 높은 활성을 나타냈다. 아질산염 소거능은 모든 품종에서 유사한 활성으로 품종간의 차이는 없었고, 환원력은 적색양파에서 높은 활성을 보였으며 수입품종 천주적의 활성이 더 높았다. 황색 및 연녹색양파에서는 모두 유사한 환원력을 나타냈다. ABTS+ radical scavenging 활성은 적색양파 천주적과 엄지나라가 높은 활성을 나타냈고, 황색양파에서는 선파워에 비해 신선황이 높은 활성을 나타냈으며, 연녹색양파 스위트그린은 황색양파보다 높은 활성을 나타내었다. 본 연구에 사용된 양파 9품종들 간에는 색에 따른 함량의 차이가 확인되었고, 주요 성분 함량에 있어 적색양파가 우수하였다. 또한 색깔별로 비교한 결과, 황색양파의 경우 국산 품종인 영보황이 수입품종인 선파워에 비해 주요 성분 함량이 높아 상대적으로 우수한 것으로 판단되었고, 적색양파인 엄지나라의 경우 수입품종인 천주적에 비해 다소 낮은 함량을 보였으나 유의한 차이는 나타나지 않았다. 본 연구는 국산 양파의 성분학적 분석 및 항산화 활성을 과학적이며 구체적으로 제시한 매우 중요한 결과로써 국산 양파의 신품종 육성을 위한 기초자료로써 활용될 수 있을 것이라 판단된다. In 9 onion (Allium cepa L) cultivars, 2 phenolic acids [3,4-dihydroxy benzoic acid (1), 4-hydroxy-3-methoxy benzoic acid (2)], and 6 flavonoids [quercetin 4'-O-β-D-glucopyranoside (3), isorhamnetin 3-O-β-D-glucopyranoside (4), quercetin 3-O-β-D-glucopyranoside (5), quercetin (6), quercetin 3,7-O-β-D-diglucopyranoside (7), quercetin 3,4'-O-β-D-diglucopyranoside (8)] were quantitate using HPLC. In addition, the compounds of total peholics, total flavonoids, thiosulfinate, pyruvic acid, sugars and antioxidant activities were compared among nine different onion cultivars. The contents of compounds 1-8 in onion cultivars were varied from 0.01 to 53.97 mg/ 100 g fresh wt. The contents of total polyphenols and total flavonoids in onion cultivars showed 675.31 and 34.59 mg/100 g fresh wt, respectively. The average contents of thiosulfinate was 7.26 mg/100 g fresh wt. The contents of pyruvic acid and sugars were ranged from 54.68 to 82.26 mg/100 g, and from 6.5 to 8.3 g/100 g, respectively. ‘Cheonjujeok’ cultivar exhibited higher free radical-scavenging activity than those of other cultivars. Consequentially, this study would provide useful information for understanding the potential health benefits and utilization of onion cultivars.

三種 地黃 抽出物이 培養 心筋細胞에 미치는 影響

황인진 圓光大學校 大學院 2001 국내석사

生地黃는 玄蔘料에 속한 地黃의 根으로 性은 大寒 無毒하고 味는 甘微苦하며, 歸經은 心, 肝, 腎하여 祛瘀, 生津止渴하는 약이며, 乾池黃은 地黃의 根을 건조한 것으로 性은 寒 無毒하고 味는 甘하며, 歸經은 心, 肝, 腎, 心包, 小腸經으로 補血, 滋陰, 益氣. 破惡血, 利耳目, 淸血調經하는 약이고, 熟地黃은 地黃의 根을 九蒸九曝한 것으로 性은 微溫無毒하고 味는 甘하며 歸經은 心, 肝, 腎經으로 補血氣, 滋腎水, 益眞陰, 補骨髓하며 滋養强壯의 效果가 있으며 補身長壽의 要藥이다. 生地黃, 乾地黃, 熟地黃 전탕액이 심근세포 손상에 미치는 영향을 구명하기 위하여 백서에서 분리하여 배양한 심근세포에 이들 삼종 地黃 전탕액을 전 처리한 후 xanthine oxydase(XO)/hypoxanthine(HX)의 세포독성효과와 이에 대한 방어효과를 관찰하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. XO/HX는 농도와 시간의존적으로 심근세포 생존율의 감소를 나타냈다. 2. 生地黃 전탕액은 XO/HX에 의하여 유발된 심근세포 박동수의 감소에 대하여 유의한 방어효과를 나타냈다. 3. 熟地黃 전탕액은 XO/HX에 의하여 유발된 심근세포 DNA 합성량의 감소에 대하여 유의한 억제효과를 나타냈다. 이상의 결과에서 XO/HX는 심근세포에 독성을 나타냈으며 生地黃, 熟地黃 전탕액을 전처치하여 효과적으로 차단하였으며 앞으로 삼종 地黃간의 비교연구와 더불어 지속적인 기전구명이 필요하리라 생각된다. To test the protective effect of herbal medicine on myocardial damage against oxygen free radical-induced myocardiotoxicity, cytotoxicity was examined using MTT, NR, Beating rate and DNA synthesis assay in the presence of water extract of three kinds of Radix Rehmanniae. Myocardial toxicity was evaluated in neonatal rat myocardiocytes in cultures. The results of these experiments were obtained as follows 1. Xanthine oxydase/hypoxanthine resulted in a decrease in viability, beating rate and DNA synthesis in cultured myocardial cells. 2. Radix Rehmanniae Recens(生地黃, RRR) water extract shows of effects of protection from the cardiocyte toxicity induced by xanthine oxydase/hypoxanthine treatment such as increases in beating rate. 3. Radix Rehmanniae Preparat(熟地黃, RRP) water extract shows effects of protection from the cardiocyte toxicity induced by xanthine oxydase/hypoxanthnine treatment such as increases in DNA synthesis. These results show that xanthine oxydase/hypoxanthine elicits toxic effects is cultured myocardial cells derived from neonatal rat, and suggest that water extract of three kinds of Radix Rehmanniae is very effective in the prevention of xanthine oxydase/hypoxanthine-induced cardiotoxicity.

실내온도와 CO₂ 농도가 주관적 반응과 작업 수행도에 미치는 영향

황진아 충북대학교 2011 국내석사

The purpose of this study was to investigate influence of indoor temperature and CO2 level on occupants’ subjective response and work performance. A series of experiments were conducted at a controlled climate chamber. In the climate chamber, temperature was controlled in three levels of 24℃, 26℃ and 28℃, and CO2 level in two levels of low (under 1,000ppm) and high (over 1,000ppm). The levels were combined into six experimental conditions. Relative humidity was maintained at 50±10%, air velocity was controlled below .1m/sec, and globe temperature was maintained similar to indoor temperature. Twelve female university students both physically and mentally healthy were selected as subjects among volunteers. Each subject was exposed to six different experimental conditions. Total 72 sets of experiments were conducted between August 2, 2010, and August 17, 2010. Ahead the experiments, the subjects were changed into experimental clothes (.5clo) and stayed in a waiting room for 20 minutes to reach sedentary status. During each of 40-minute experiment sessions in the climate chamber, the subjects were asked to fill out a questionnaire regarding subjective response and work performance. The questionnaire was developed by the preliminary experiment and the researcher based on existing studies. The questions on subjective response consisted of thermal sensation, evaluation on indoor temperature, humidity sensation and air quality sensation. The work performance questions included arrangement of syllable, arithmetic operation and figure matching. The results are summarized as follows: (1) Influence of indoor temperature and CO2 level on subjective response Subjects were asked to indicate their thermal sensation in 7-level Likert scale ranging from -3 (cold) to 3 (hot). The warmer the chamber temperature was, the higher subjects' thermal sensation scores were. In addition, subjects reported their temperature preference in comparison with current chamber temperature in 5-level scale from -2 (prefer cooler temperature) to 2 (prefer warmer temperature). The warmer chamber temperature was, the higher the preference scores were. Both thermal sensation and evaluation on indoor temperature were found to have significant relationships with indoor temperature at p=.001 level. As results of regression analyses, neutral point by thermal sensation (R2=.365) was 26.9℃, and neutral point by evaluation on indoor temperature (R2=.299) was 25.5℃. CO2 level (low/high) was found to have no significant influence on the subjects’ air quality sensation. It was found that there was no interaction effect of indoor temperature and CO2 level on subjective responses. (2) Influence of indoor temperature and CO2 level on work performance The subjects tended to show the best work performance in arrangement of syllable and figure matching at 26℃ and in arithmetic operation at 24℃. Indoor temperature and work performance were found to have significant relationship at p=.05 level. CO2 level was found to have no influence on the subjects’ work performance. It was found that there was no interaction effect of indoor temperature and CO2 level on work performance. In 2010, the Korean Ministry of Knowledge Economy set a standard to keep summer indoor temperature in public institution no lower that 28℃ for energy saving purpose. When considering the occupants' thermal comfort and work performance, however, indoor temperature of 26~27℃ is suggested in summer for work and activities in sedentary condition or equivalent based on the study results. In addition, it is suggested air conditioning system suppliers of housing developer provide this information as a guidance for the system operation. Under the experimental condition of this study, CO2 level was found to have significant influence on neither occupants' subjective response nor work performance. However, there is a limitation in generalization of the results because the CO2 level in this study was between 702.4ppm and 1809.2ppm which was relatively low compared to CO2 level in a crowded indoor space in general and the work difficulty level was not very high. Thus, in further studies related to the topic, it is suggested to test a wider range of CO2 level with assurance that the CO2 level does not threaten the human subjects' health and safety in order to draw more practical implications for indoor air quality management. 본 연구는 재실자의 쾌적성과 작업능률 향상에 도움을 줄 수 있는 실내환경을 제안하기 위한 실험연구로서, 실내온도와 CO2 농도가 재실자의 주관적 반응과 작업 수행도에 어떠한 영향을 미치는지 파악하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 인공기후실 내에서 피험자들을 대상으로 실험연구를 진행하였으며, 조작변인으로 실내온도를 24℃, 26℃, 28℃의 세 가지 수준, CO2 농도를 Low(1,000ppm 이하), High(1,000ppm 이상)의 두 가지 수준으로 설정하고, 이들을 조합하여 6개 조건으로 설정하였다. 인공기후실의 실내환경은 상대습도 50±10%로 통제하고, 기류는 정지기류로 하며 특별한 복사열은 없는 것으로 하였다. 피험자는 건강상태가 양호한 여자 대학생 12명으로, 실험복을 착용하여 착의량을 0.5clo로 유지시키고, 활동량을 가만히 앉은 상태로 하였다. 피험자들은 20분간 준비실에서 안정상태를 유지하였으며, 이후 인공기후실에 입실하여 40분간 재실하였으며, 28분간 인공기후실 환경에 적응하는 시간을 갖고, 12분간 주관적 반응과 작업과제를 수행하였다. 주관적 반응은 온열감, 실내온도평가, 건습감, 공기오염감의 총 4개 항목으로 구성하였으며, 작업 수행도는 자음모음배열, 연산, 블록찾기, 같은모양찾기의 총 16개 문항으로 구성하였다. 피험자는 6개의 실험조건에 모두 한번씩 참여하여 총 72회의 실험을 진행하였으며, 2010년 8월 2일~8월 17일까지 수행하였다. 실험결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 실내온도와 CO2 농도에 따른 주관적 반응 실내온도에 따라 온열감은 실내온도가 높을수록 '더운 측'에, 실내온도평가는 실내온도가 높을수록 '실내온도가 낮은 쪽이 좋다'는 측에 가깝게 응답하였으며, 온열감과 실내온도평가는 p=.001에서 실내온도에 따라 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 온열감과 실내온도평가 반응을 근거로 회귀분석을 실시한 결과, 온열감에 의한 실내온도의 중성점은 26.9℃(R2=.365), 실내온도평가에 의한 실내온도의 중성점은 25.9℃(R2=.299)인 것으로 나타났다. CO2 농도에 따라 공기오염감은 Low와 High 수준에서 모두 공기오염을 거의 느끼지 못하였다. 실내온도와 CO2 농도의 교호효과는 주관적 반응 항목 모두 유의하지 않는 것으로 나타났다. 2) 실내온도와 CO2 농도에 따른 작업 수행도 실내온도에 따른 작업 수행도 분석결과, 자모배열, 블록찾기, 같은그림찾기는 실내온도가 26℃일 때 작업 수행도가 가장 높은 것으로 나타났고, 연산은 24℃일 때 작업 수행도가 가장 높은 것으로 나타났다. 과제별 작업 수행도를 모두 더한 전체 작업 수행도는 26℃에서 가장 높았으며, p=.05에서 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. CO2 농도에 따라 작업 수행도는 모든 과제에서 차이가 없었으며, 실내온도와 CO2 농도의 교호효과는 모든 작업수행 과제에 유의하지 않는 것으로 나타났다. 이상의 결과에 따라, 현재 지식경제부가 공공기관의 여름철 실내온도를 28℃이상으로 제한하고 있으나, 이는 재실자의 작업능률 측면에서 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 판단된다. 따라서, 본 연구의 결과에 따라 재실자의 온열감과 작업수행에 적합한 온도로 26~27℃를 제안하며, 에너지 절약을 위해 거주자는 가만히 앉은 자세와 같은 활동시에는 26~27℃를 유지하도록 하고, 주택건설업체의 중앙공조형 공동주택 계획시와 냉방기기의 공급자 측면에서는 실내온도에 대한 정보를 사용자가 인식하기 쉽도록 설정할 것을 제안한다. 또한, 본 연구의 실험범위에서 CO2 농도는 주관적 반응과 작업 수행도에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났는데, 이러한 결과는 CO2 농도 자체가 영향을 미치지 않는다고 일반화하기에는 무리가 있으므로, 차기 연구에서는 CO2 농도의 수준과 작업 수행도의 난이도 조절에 대한 고려가 되어야 할 것이며, 피험자 보호 윤리를 지키는 수준에서 CO2 농도 외에 다른 공기오염물질이 작업수행에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 연구도 필요할 것이다.

Low Voltage Operating OTFT with Hybrid Dielectrics

황진아 경희대학교 2011 국내석사

유기박막 트랜지스터 성능 향상을 위해서는 성능이 우수한 유기 반도체의 개발과 함께 게이트 절연막의 개발이 필수적이다. 유기고분자를 이용한 게이트 절연막 연구는 유기 반도체와의 접합을 향상시킬 수 있으나, 유전율이 낮은 단점을 필연적으로 가지고 있다. 반면 무기 절연막의 경우, 상대적으로 높은 유전 상수를 가지고 있으나 고온 공정이 필요하고, 잘 부러지기 때문에 유연한 기판을 사용하지 못하는 단점을 지니고 있다. 대면적화 공정 및 유연한 기판 사용을 위한 인쇄전자 기술의 도입을 위해서는 스핀코팅 방법이 아닌 절연막 형성 기술이 요구되고 있다. 보다 얇고, 우수한 이동도 및 점멸비 특성을 지닌 유기박막 트랜지스터 개발을 위해 본 연구에서는 유기 고분자와 무기 산화물 전구체를 혼합한 용액을 이용한 절연막 형성 방법을 연구하였으며, 절연막의 누설전류, 유전상수 및 펜타센을 이용한 유기 박막 트랜지스터를 제작하여 그 특성을 연구하였다. 무기 산화물 전구체인 금속(Ti) 알콕사이드를 고분자와 혼합하여 절연막 용액을 제조하였으며, 팁코터(dip-coater)의 속도를 조절하여 형성된 절연막의 두께를 수nm~수백 nm두께로 조절 가능하였다. 기판으로는 Si 기판을 사용하여 절연막을 코팅한 후 그 특성을 조사하였다. 무기산화물 전구체의 무게 %가 증가할수록 유전상수가 증가하였으며, 유기고분자만 사용한 결과보다 유-무기 복합형 절연막의 주파수 특성이 좋았다. 유기 박막 트랜지스터 성능을 평가하기 위해서 Si기판을 게이트 전극으로 사용하였다. 절연막을 딥코팅 방법으로 형성한 후, 펜타센을 증착하고, 금을 전극으로 올려 그 특성을 조사하였다. 팁코팅 방법으로도 표면이 우수한 절연막을 형성할 수 있었으며, Ti전구체 93%가 들어간 유-무기 복합 절연막의 경우, 35nm수준의 얇은 절연막 두께, 13 정도의 유전상수를 얻을 수 있어서 1V정도의 구동 전압으로도 좋은 출력 특성(output characteristic)을 얻을 수 있었다. 전달 특성(transfer characteristic) 곡선으로부터 점멸비 2.0x107, subthreshold 0.47V/dec, 이동도 2.4cm2/V/s를 구했다. 유기 고분자의 점성을 이용한 딥코팅 방법, 무기 전구체의 높은 유전상수를 이용하여 유전상수가 높으면서 낮은 온도에서 공정이 가능하고, 대면적에 응용 가능한 유-무기 복합형 절연막을 새롭게 제조하여 차세대 인쇄전자 기술에 접목할 수 있는 방법이 모색되었다. Organic thin-film transistor (OTFT) has received many attentions due to the possibility of flexible substrate usage and the demand of large area display technology. In order to open up the way of practical application, the choice of both active organic semiconductor and gate insulator material are very important due to the surface interaction between the insulator and organic semiconductor. Many dielectrics appear favorable in some of areas but very few materials are promising with respect to all of guidelines. The purpose of this study is to report the development of dielectrics properties for the future OTFT. In this study, the hybrid insulator solution was fabricated by added metal alkoxide (Ti), and mixed with copolymer. Thickness of dielectrics film was controlled, between 10nm and 100nm, by operating the dip-coating rate. Dielectrics layer was coated on the Si substrate than its properties measured. Dielectric constant increased result in increasing the Wt% of metal oxide, and hybrid insulator had more good frequency properties than only polymer dielectrics. The OTFT fabricated by solution processes such as dip-coating for dielectrics, and using pentacene as active organic semiconductor, using Ag for source and drain electrodes of OTFTs on Si-substrate. Insulator of good surface was made from the dip coating process, and in the case of 97% Ti hybrid dielectrics, thickness of the 35nm, had the dielectric constant of 13. Its output characteristic had shown that the devices can work at the low operating voltage about 1V. From the transfer characteristic, the OTFT performance the mobility was 2.4cm2/Vs, sub-threshold was 0.47V/dec, respectively, and on/off current ratio was ~ 2.0*107. Based on the dip-coating process by viscosity of polymer, and high dielectric constant from the inorganic high-k materials, we could confirm the possibility of the low temperature process and demanding the large area, flexible display with inkjet printing technique.