噴霧熱分解 工程에 의한 인듐 酸化物 나노 粉末 製造

유재근,박시현,손진군,Yu, Jae-Keun,Park, Si-Hyun,Sohn, Jin-Gun 한국자원리싸이클링학회 2004 資源 리싸이클링 Vol.13 No.6

인듐 성분을 포함하는 원료용액을 분무열분해 시켜서 평균 입자크기 100 nm 이하의 인듐 산화물 나노 분말을 제조하였으며, 용액의 농도, nozzle tip 크기 및 공기의 유입속도 변화에 따른 생성된 분말들의 특성 변화를 파악하였다. 본 연구는 폐 ITO로부터 나노 크기의 ITO 분말을 제조하기 위한 전 단계 연구로 수행되었다. 원료용액 내의 인듐 성분의 농도가 40 g/l로부터 350 g/l로 증가됨에 따라 생성된 분말의 평균 입자크기는 20~30 nm로부터 50~60 nm로 점점 증가하는 반면 입도분포는 더욱 불균일하게 나타나고 있었으며, XRD peak의 강도는 점점 증가하고 비표면적은 감소되었다. Nozzle tip의 크기가 1 mm로부터 5 mm로 증가함에 따라 분말들의 평균 입자크기는 40 nm 정도로부터 100 nm 정도까지 점점 증가하고 입도분포는 더욱 불균일하게 나타나고 있었으며, XRD peak 강도는 증가하는 반면 비표면적은 감소되었다. 반응로 내로 유입되는 공기의 압력이 0.1 kg/cm$^2$로부터 0.5 kg/cm$^2$로 증가되는 경우, 분말의 평균 입자크기는 90~100 nm로 현저한 변화를 나타내지 않았다. 반면 공기압력이 1 kg/cm$^2$ 및 3 kg/cm$^2$로 증가하는 경우에는 평균 입자크기가 50~60 nm 정도까지 감소하였으며, XRD peak 강도는 감소하고 비표면적은 증가되었다. In this study, nano-sized indium oxide powder with the average particle size below 100 nm is prepared from the indium chloride solution by the spray pyrolysis process. The effects of the concentration of raw material solution, the nozzle tip size and the air pressure on the properties of powder were studied. As the indium concentration of the raw material solution increased from 40 g/l to 350 g/l, the average particle size of the powder gradually increased from 20 nm to 60 nm, yet the particle size distribution appeared more irregular, the intensity of a XRD peak increased and specific surface area decreased. As the nozzle tip size increased from 1 nm to 5 nm, the average particle size of the powder increased from 40 nm to 100 nm, the particle size distribution was much more irregular, the intensity of a XRD peak increased and specific surface area decreased. As the air pressure increased from 0.1 kg/cm$^2$ to 0.5 kg/cm$^2$, the average particle size of the powder varies slightly upto 90~100 nm. As the air pressure increased from 1 kg/cm$^2$ to 3 kg/cm$^2$, the average particle size decreased upto 50~60 nm, the intensity of a XRD peak decreased and the specific surface area increased.

폐(廢) ITO 타겟으로부터 분무열분해(噴霧熱分解) 공정(工程)에 의한 ITO 나노 분말(粉末) 제조(製造)

유재근,강성구,손진군,Yu, Jae-Keun,Kang, Seong-Gu,Sohn, Jin-Gun 한국자원리싸이클링학회 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.1

Nano-sized ITO powders with the average particle size below 50 nm were synthesized from complex acid solution dissolved the ITO target into hydrochloric acid by a spray pyrolysis process, and the influences of reaction factors as reaction temperature and concentration of raw material solution were investigated. As the reaction temperature increases from 800 to $1000^{\circ}C$, the average particle size of the ITO powder increases from 40 nm to 100 nm, the microstructure gradually becomes solid, individual particles independently appear with the shape of polygon, the particle size distribution becomes increasingly irregular, the XRD peak intensity gradually increases and the specific surface area decreases. As the concentration of the raw material solution increases from 50g/l to 400g/l, the average particle size of ITO powder gradually increases, yet the particle size distribution appears more irregular. When the concentration is at 50 g/l, the average particle size of ITO powder is below 30 nm and the particle size distribution appears comparatively uniform. Nevertheless, when the concentration reaches 400 g/l, which is close to e saturated concentration, the particle size distribution appears extremely irregular, and the particles with the size ranging from 20 nm to 100 nm coexist. Along with the concentration rise, the XRD peak intensity gradually increases, yet the specific surface area decreases. 폐 ITO 타겟을 염산에 용해시킨 복합 산용액을 원료로 하여 자체기술에 의해 개발한 분무열분해 반응장치를 통하여 평균입도가 50nm이하인 나노 ITO 분말을 제조하였으며, 반응온도 및 원료용액의 농도 등의 반응인자들의 변화에 따른 ITO 분말의 특성을 파악하였다. 반응온도가 $800^{\circ}C$로부터 $1100^{\circ}C$로 변화함에 따라 생성된 ITO 분말의 평균 입도는 40nm로부터 100nm정도까지 증가하고 있었으며, 조직도 점점 치밀화되면서 각각의 입자들이 독립된 다각형 형태를 나타내었으며, 입도분포는 더욱 불균일하게 나타나고 있었다. 또한 반응온도 증가에 따라 XRD 피크의 강도는 증가하였으며 비표면적은 감소하고 있었다. 원료용액 내의 인듐 성분의 농도가 50g/l로부터 400g/l로 증가됨에 따라 생성된 ITO 분말의 평균입도는 점점 증가하는 반면 입도분포는 더욱 불균일 하였다. 농도가 50g/l인 경우에는 ITO 분말의 평균입도는 30nm 이하이면서 입도분포는 비교적 균일하게 나타나고 있었다. 반면 농도가 포화농도에 가까운 400g/l인 경우에는 분말들의 입도분포는 20nm 정도부터 100nm 이상까지 공존하는 매우 불균일한 형태를 나타내고 있었다. 농도가 증가함에 따라 XRD 피크의 강도는 점점 증가하였으며 비표면적은 점점 감소하였다.

새도우마스크 제조 공정중 발생되는 폐액으로부터 분무열분해 공정에 의한 복합산화물 나노 분말 제조

유재근,Yu Jae-Keun 한국자원리싸이클링학회 2003 資源 리싸이클링 Vol.12 No.6

본 연구에서는 새도우마스크 제조공정 중 발생되는 Fe-Ni계 복합 폐산을 원료로 하여 공기압력 1kg/$ extrm{cm}^2$의 조건에서 분무열분해 공정에 의해 평균입도 100nm 이하의 니켈 페라이트($NiFe _2$$O_4$)및 $_Fe2$O$_3$+NiO 나노 분말을 제조하였으며, 반응온도, 폐산용액의 농도 및 nozzle tip 크기의 반응인자들의 변화에 따른 생성된 분말의 특성 변화를 파악하였다. 반응온도가 $800^{\circ}C$로부터 $1100 ^{\circ}C$로 변화함에 따라 분말의 평균입도는 40nm로부터 100nm 정도까지 증가하고 있었으며 조직은 더욱 치밀화되는 반면 입도분포는 점점 불균일하게 됨을 알 수 있었다. 반응온도의 증가에 따라 니켈 페라이트 상의 생성 비율이 현저히 증가하고 있었으며 분말의 비표면적은 현저히 감소하고 있었다. 원료용액 내의 Fe 성분의 농도가 20g/l로 부터 200g/l로 증가됨에 따라 분말의 평균 입도는 30m로 부터 60nm 정도까지 점점 증가하는 반면 입도분포는 더욱 불균일하게 나타나고 있었다. 또한 용액의 농도 증가에 따라 니켈 페라이트 상의 생성 비율이 증가하고 있었으며, 분말의 비표면적은 현저히 감소하였다. Nozzle tip 크기 증가에 따라 분말의 입도분포는 점점 불균일하게 나타나는 반면 평균 입도는 현저한 변화를 나타내지 않았다. Tip 크기가 2mm까지는 tip 크기 증가에 따라 니켈 페라이트 상의 생성 비율에 현저한 변화는 나타나지 않는 반면 분말의 비표면적은 약간 감소하였다. Tip 크기가 3mm 및 5mm로 증가하는 경우에는 니켈 페라이트 상의 생성 비율이 점점 감소하고 있었으며, 분말의 비표면적은 약간씩 증가하고 있음을 알 수 있었다. In this study, nano-sized Ni-ferrite and $Fe_2$$O_3$+NiO powder was fabricated by spray pyrolysis process in the condition of 1kg/$\textrm{cm}^2$ air pressure using the Fe-Ni complex waste acid solution generated during the manufacturing process of shadow mask. The average particle size of the produced powder was below 100 nm. The effects of the reaction temperature, the concentration of raw material solution and the nozzle tip size on the properties of powder were studied. As the reaction temperature increased from $800 ^{\circ}C$ to $1100^{\circ}C$, the average particle size of the powder increased from 40 nm to 100 nm, the structure of the powder gradually became solid, yet the distribution of the particle size appeared more irregular. Along with the increase of the reaction temperature, the fraction of the Ni-ferrite phase were also on the rise, and the surface area of the powder was greatly reduced. As the concentration of Fe in solution increased from 20g/l to 200g/l, the average particle size of the powder gradually increased from 30 nm to 60 nm, while the distribution of the particle size appeared more irregular. Along with the increase of the concentration of solution, tie fraction of the Ni-ferrite phase was on the rise, and the surface area of the powder was greatly reduced. Along with the increase of the nozzle tip size, the distribution of the particle size appeared more irregular, yet the average particle size of the powder showed no significant change. As the nozzle tip size increased from 1 mm to 2 mm, the fraction of the Ni-ferrite phase showed no significant change, while the surface area of the powder slightly reduced. As the nozzle tip size increased to 3 mm and 5 mm, the fraction of the Ni-ferrite phase gradually reduced, and the surface area of the powder slightly increased.

분무열분해공정에 의한 인듐 산화물 나노 분말 제조에 미치는 반응인자들의 영향

유재근,Yu Jae-Keun 한국분말야금학회 2004 한국분말재료학회지 (KPMI) Vol.11 No.6

In this study, nano-sized indium oxide powder with the average particle size below 100 nm is fab-ricated from the indium chloride solution by the spray pyrolysis process. The effects of the reaction temperature, the concentration of raw material solution and the inlet speed of solution on the properties of powder were studied. As the reaction temperature increased from 850 to $1000^{\circ}C$, the average particle size of produced powder increased from 30 to 100 nm, and microstructure became more solid, the particle size distribution was more irregular, the intensity of a XRD peak increased and specific surface area decreased. As the indium concentration of the raw material solution increased from 40 to 350 g/l, the average particle size of the powder gradually increased from 20 to 60 nm, yet the particle size distribution appeared more irregular, the intensity of a XRD peak increased and spe-cific surface area decreased. As the inlet speed of solution increased from 2 to 5 cc/min., the average particle size of the powder decreased and the particle size distribution became more homogeneous. In case of the inlet speed of 10 cc/min, the average particle size was larger and the particle size distribution was much irregular compared with the inlet speed of 5 cc/min. As the inlet speed of solution was 50 cc/min, the average particle size was smaller and microstructure of the powder was less solid compared with the inlet speed of 10 cc/min. The intensity of a XRD peak and the variation of specific area of the powder had the same tendency with the variation of the average par-ticle size.

분무열분해 공정에 의한 폐액으로부터 니켈 페라이트 나노 분말 제조

유재근,서상기,강성구,김좌연,박시현,김용수,최재하,손진군,Yu Jae-Keun,Suh Sang-Kee,Kang Seong-Gu,Kim Jwa-Yeon,Park Si-Hyun,Park Yaung-Soo,Choi Jae-Ha,Sohn Jin-Gun 한국자원리싸이클링학회 2003 資源 리싸이클링 Vol.12 No.4

In order to efficiently recycle the waste solution resulting from shadow mask processing, nano-sized Ni-ferrite powder was fab-ricated through spray pyrolysis process. The average particle size of the powder was below 100nm. In this study, the effects of the reaction temperature. the concentration of raw material solution and the injection speed of solution on the properties of powder were respectively investigated. As the reaction temperature increased from $800^{\circ}C$ to $1100^{\circ}C$, average particle size of the powder significantly Increased and power structure became more solid, whereat its specific surface area was greatly reduced. Formation rate and crystallization of($NiFe_2$$O_4$) phale increased along with the temperature rise. As the concentrations of iron and nickel components in wastere solution increased, particle size of the powder became larger, particle size distribution became more irregular, and specific surface area was reduced. Formation rate and crystallization of $NiFe_2$$O_4$ phase increased significantly along with the increase of the concentration of solution. As the inlet speed of solution increased, particle size of the powder became larger, particle size distribution became wider, specific surface area was reduced and powder structure became less solid. As the inlet speed of solution decreased, formation rate and crystallization of $NiFe_2$$O_4$ phase significantly increased. 본 연구에서는 새도우마스크 제조공정 중 발생되는 Fe-Ni 계 폐산용액을 효율적으로 재활용하기 위하여 폐산용액을 자체 제작한 분무열분해 system을 이용하여 분무열분해시킴에 의해 평균입도 100nm 이하의 니켈 페라이트($NiFe_2$$O_4$)나노 분발을 제조하였으며 반응온도, 용액의 농도 및 용액 유입속도의 반응인자들의 변화에 따른 생성된 분발의 특성변화를 파악하였다. 반응온도가 800∼$1100^{\circ}C$ 로 증가함에 따라 분무열분해 공정에 의해 생성된 분말의 평균입도가 현저히 증가하였고 점점 치밀한 조직을 나타내었으며 비표면적은 크게 감소하였다. 반응온도의 증가에 따라 니첼 페라이트 상의 생성비율 및 결정성이 증가하였다. 원료용액의 농도가 증가됨에 따라 분말의 평균입도는 점점 증가하고 비표면적은 감소하는 반면 입도분포는 더욱 불규칙하게 나타났다. 용액의 농도 증가에 따라 니켈 폐라이트 상의 생성비율 및 결정성은 현저히 증가하고 있었다. 용액의 유입속도 증가에 따라 분말들의 평균입도는 현저히 증가하고 비표면적은 감소하는 반면 입도분포는 불규칙하게 되며 조직의 치밀성도 감소하였다. 용액의 유입속도 감소에 따라 니켈 폐라이트 상의 결정성 및 생성비율이 현저히 증가하고 있었다.

분무열분해(噴霧熱分解) 공정(工程)에 의한 주석(朱錫) 산화물(酸化物) 나노 분말(粉末) 제조(製造)

유재근,차광용,김명춘,한정수,장재범,이용화,김동희,Yu, Jae-Keun,Cha, Kwang-Yong,Kim, Myung-Choun,Han, Joung-Su,Jang, Jae-Bum,Lee, Yong-Hwa,Kim, Dong-Hee 한국자원리싸이클링학회 2008 資源 리싸이클링 Vol.17 No.6

본 연구는 폐 주석의 리싸이클링을 통한 고기능성 주석 산화물 나노 분말의 대량제조 기술개발을 위한 전 단계 연구로서 주석 염화물 용액을 원료로 하여 분무열분해 반응에 의하여 평균입도 50nm 이하의 주석 산화물 분말을 제조하였으며 반응온도의 변화에 따른 생성 입자들의 특성 변화를 파악하였다. 열분해 반응온도가 $800^{\circ}C$로부터 $850^{\circ}C$로 증가함에 따라 형성된 입자들의 평균입도는 20 nm로부터 30 nm로 증가하였다. 또한 XRD 피크의 강도도 증가하였으며 비표면적은 1/2 정도로 크게 감소하였다. 반응온도 $900^{\circ}C$의 경우에는 액적 형태는 평균입도 30 nm 정도의 나노 입자들로 구성되어 있는 반면 독립된 입자들의 경우에는 평균입도가 $80{\sim}100\;nm$로 현저하게 증가 하였으며 입자 표면이 더욱 치밀화되어 있었다. 또한 XRD 피크 강도도 현저히 증가하였으며 비표면적은 현저하게 감소하였다. 반응온도 $950^{\circ}C$의 경우에는 액적 형태의 비율 및 크기가 현저히 감소하였으며 대부분의 입자들은 독립된 형태를 유지하고 있었으며 평균입도는 약 70 nm로 $900^{\circ}C$의 경우보다 오히려 감소하였다. 또한 XRD 피크의 강도도 $900^{\circ}C$의 경우에 비하여 현저히 감소하였으며 비표면적은 2배 정도 크게 증가하였다. This study is the previous stage for the mass production technology development of the nano-sized tin oxide powder by the recycling of the wasted tin metal, and nano-sized tin oxide powder with the average particle size below 50 nm is prepared from the tin chloride solution by the spray pyrolysis process. As the reaction temperature increases from 800 to 850, the average particle size of the generated powder increases from 20 to 30 nm. As the reaction temperature increases to 900, the droplet type is composed of the particles with the average size of the 30 nm. while the average size of the independent particles increases up to $80{\sim}100$ nm and the surface microstructure becomes more solid. Until $900^{\circ}C$, as the reaction temperature increases, the XRD peak intensity increases, while the specific surface area decreases. When the reaction temperature increases to 950, most of the powder appears with the independent type and the average particle size decrease down to 70 nm. The XRD peak intensity greatly decreases and the specific surface area increases almost twice.

분무열분해 공정에 의한 주석산화물 나노분체 제조에 미치공기압력의 영향

유재근,김동희,Yu, Jae-Keun,Kim, Dong-Hee 한국재료학회 2011 한국재료학회지 Vol.21 No.12

In this study, nano-sized tin oxide powder with an average particle size of below 50 nm is prepared by the spray pyrolysis process. The influence of air pressure on the properties of the generated powder is examined. Along with the rise of air pressure from $0.1kg/cm^2$ to $3kg/cm^2$, the average size of the droplet-shaped particles decreases, while the particle size distribution becomes more regular. When the air pressure increases from $0.1kg/cm^2$ to $1kg/cm^2$, the average size of the dropletshaped particles, which is around 30-50 nm, shows hardly any change. When the air pressure increases up to $3kg/cm^2$, the average size of the droplet-shaped particles decreases to 30 nm. For the independent generated particles, when the air pressure is at $0.1kg/cm^2$, the average particle size is approximately 100 nm; when the air pressure increases up to $0.5kg/m^2$, the average particle size becomes more than 100 nm, and the surface structure becomes more compact; when the air pressure increases up to $1kg/cm^2$, the surface structure is almost the same as in the case of $0.5kg/cm^2$, and the average particle size is around 80- 100 nm; when the air pressure increases up to $3kg/cm^2$, the surface structure becomes incompact compared to the cases of other air pressures, and the average particle size is around 80-100 nm. Along with the rise of air pressure from $0.1kg/cm^2$ to $0.5kg/cm^2$, the XRD peak intensity slightly decreases, and the specific surface area increases. When the air pressure increases up to $1kg/cm^2$ and $3kg/cm^2$, the XRD peak intensity increases, while the specific surface area also increases.

Pt-Pd 촉매를 사용한 직접 개미산 연료전지의 특성 조사

유재근(Yu, Jae-Keun),이효송(Lee, Hyo-Song),김진용(Kim, Jin-Yong),이영우(Rhee, Young-Woo) 한국신재생에너지학회 2005 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.11

직접 메탄올 연료전지는 휴대용기기의 전원으로써 기대되고 있다. 그러나 메탄올의 crossover, 느린 산화반응과 같은 몇 가지 해결해야 할 문제점을 갖고 있다. 이에 메탄올을 대체할 연로로서 이론적으로 높은 기전력 (1.45 V)을 갖는 개미산이 제안되었다. 본 연구에서는 직접 개미산 연료전지에 대한 이전 연구를 바탕으로 개미산 연료전지에 우수한 성능을 나타내는 촉매를 개발하고자 하였다. 기존의 연구에서 Pt-Pd/C 촉매가 개미산에 대해 우수한 산화반응을 보이며 높은 OCP를 나타내어, 본 연구에서는 deposition method을 이용하여 Pt-Pd 촉매를 제조한 후 그 특성을 조사하였다. Pt-Pd 촉매는 이전의 연구에서 우수한 성능을 나타낸 Pt-Pd 촉매보다 상온에서 2배 이상의 우수한 성능을 나타내었다.

분무열분해 공정에 의한 폐액의 재활용 및 나노 분말 제조 기술

유재근(Yu Jae Keun),박시현(Park Si Hyun),방신영(Bang Shin Young),한정수(Han Jung Soo) 한국산학기술학회 2004 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

본 연구에서는 분무열분해 공정에 의해 폐산용액으로부터 평균입도 100nm 이하의 나노 분말을 제조 하였다. 용액 내의 Fe 성분의 농도가 20 g/ℓ로부터 200 g/ℓ로 증가됨에 따라 생성된 분말의 입도는 30 nm로부터 60 nm 까지 점점 증가하는 반면 입도분포는 더욱 불규칙하게 나타나고 있었다. 또한 용액 내의 농도 증가에 따라 NiFe₂O₄ 상의 생성비율이 현저히 증가하고 있었으며, 입자들의 비표면적은 현저히 감소하였다. 공기압력이 1 kg/cm²까지는 분말의 평균입도는 80 - 100 nm로 공기압력의 증가에 따라 분말들의 평균입도는 현저한 변화를 나타내지 않았으며, 생성된 상들의 비율의 현저한 변화도 나타나지 않았다. 공기압력이 3 kg/cm²로 증가하는 경우에는 평균입도가 약 70 nm로 감소하였으며 NiFe₂O₄의 생성비율도 감소하였다.

전기안전감시장치의 적용에 따른 원격점검체계에 관한 연구

유재근(Yu Jae Keun),최명일(Choe, Myeong-Il) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

본 논문에서는 전기안전감시장치의 적용에 따른 원격점검체계에 대하여 연구하였다. 현재 일반용 수용가는 1, 2, 3년 주기로 인력점검에 의해 전기안전점검을 수행하고 있다. 그러나 상시감시를 할 수 없고, 1회 부재시 점검주기의 2회의 기간만큼 안전을 확보할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 아크차단기능이 내장된 전기안전감시장치의 일반용 수용가 적용에 따른 점검절차, 체계의 변화에 대하여 연구하였다. 또한 원격점검장치 도입시 문제점을 검토하고 이에 대한 해결방안에 대하여 연구하였다.