TiO2 역오팔형 박막 제작 및 광전기화학적 물분해 응용

장명석 세종대학교 대학원 2018 국내석사

Self-assembly of colloidal particles is a photonic crystal fabrication method with considerable flexibility in manufacturing method and material selection. In this experiment, colloidal Titanium dioxide(TiO2) colloids with high stability in an aqueous phase were synthesized by sol-gel method and hydrothermal synthesis, and a composite thin film of colloidal photonic crystal was prepared by mixing and dispersing with diverse spherical polymer colloids. This film is a form of densely packed TiO2 nanoparticles between micro-sized spherical polymer particles self-assembled with a face-centered cubic lattice structure. And the homogeneous PMMA or PS colloidal particles synthesized by emulsion polymerization were used as the building block of the colloidal photonic crystal. In this study, we tried diverse colloidal self-assembly methods based on evaporation of dispersion medium to achieve fabrication of binary composite thin film, and we fabricated the monolayer composite film by focusing on the transferring composite thin film on air-water interface method which utilizes the interactions of spherical polymer particles and TiO2 nanoparticles at the air-liquid interface, and then investigated its principles of the fabrication. In addition, when thermal treatment was applied to the prepared composite thin film, the sacrificial polymer particles were stably removed, which produced an inverse opal thin film composed of densely bonded TiO2 nanoparticles. The composite films and the inverse opal films thus produced exhibited optical properties conforming to the Bragg-Snell law, and their thickness and pore size were readily tuneable. Titanium dioxide particles has photocatalytic properties of separating electrons and holes by absorbing ultraviolet rays which is below 400nm wavelength. In order to investigate the characteristics of TiO2 particles and the properties of the inverse opal structure which have mechanical stability and large surface area, the TiO2 inverse opal thin films prepared above were used as photoelectrodes in the photoelectrochemical(PEC) water splitting experiment and then about 2% of photocurrent conversion efficiency(PCE) was achieved. We could conclude that this is a greatly improved result of the photocatalytic conversion efficiency compared to that of the film made only by TiO2 particles with conventional method. Also we expected that this fabrication method can be applied to the study of the photocatalytic film fabrication for enhancement of the energy conversion efficiency in the future. 콜로이드 입자의 자기조립(Colloidal Self-Assembly)은 제작방식과 소재선택에 있어서 상당한 유연성을 가진 광결정(Photonic Crystal) 제조법이다. 본 실험에서는, 수용액상에서 높은 안정성을 가진 Anatase 결정상의 이산화 타이타늄(Titanium dioxide, TiO2) 콜로이드를 졸-겔(sol-gel)법 및 수열 합성(hydrothermal synthesis)법을 통해 합성하고, 구형 고분자 콜로이드와의 혼합 및 분산을 통해 콜로이드 광결정 형태의 복합박막필름(composite thin film)을 제작하였다. 이 필름은 면심입방(Face Centered Cubic, FCC) 격자구조로 자기조립 된 마이크로 크기의 구형 고분자 입자 사이에 TiO2 나노입자가 조밀하게 채워진 형태이며, 콜로이드 광결정의 빌딩블록으로써, 유화중합(emulsion polymerization)법을 이용한 균질의 PMMA (polymethylmethacrylate) 또는 PS(polystyrene) 콜로이드 입자를 사용하였다. 혼합박막필름 제조를 위해 분산매의 증발을 기반으로 한 다양한 자기조립법을 시도하였고, 본 연구에서는 액체-공기 계면에서 고분자 입자와 TiO2 나노입자의 상호인력을 활용한 용액표면 복합박막필름 운반법(Transferring composite thin film on air-water interface)에 초점을 맞추어 단층의 복합박막필름을 제조하고 제작원리에 대해 고찰하였다. 또한, 열처리를 통해 앞서 제작한 복합박막필름의 고분자 희생입자가 안정하게 제거되면 조밀하게 접합되어있는 TiO2 나노입자로 이루어진 역오팔 형태의 박막필름이 제조되었다. 이렇게 제조된 복합필름 및 역오팔형 필름은 Bragg-Snell 법칙에 부합하는 광학적 성질을 보였으며, 필름의 두께 및 공극(pore)의 직경 조절이 용이하였다. 이산화 타이타늄(Titanium dioxide, TiO2)은 400nm 이하의 자외선을 흡수하여 전자와 정공을 분리하는 광촉매 성질을 갖는다. TiO2 입자의 물성과 기계적 안정성 및 넓은 표면적을 갖는 오팔 형태의 구조적 성질을 활용하고자, 광전기화학적 물분해(photoelectrochemical water splitting) 실험에서 앞서 제작한 역오팔형 TiO2 박막필름을 광전극으로 사용하였고, 약 2%의 광전류 변환효율(photocurrent conversion efficiency, PCE)을 달성하였다. 이는 기존의 방법으로 제작된 TiO2 필름의 광촉매 효율을 매우 향상시킨 결과라고 할 수 있으며, 차후 더 높은 광전류 변환효율을 갖는 광촉매 기판 제작 연구에 접목시킬 수 있을 것으로 전망한다.

지반주입공법을 활용한 비탈면 안정성 평가 연구

장명석 대진대학교 공공정책대학원 2022 국내석사

사면은 크게 인공사면과 자연사면으로 구분할 수 있으며, 인공사면은 절토사면과 성토사면으로 나누어진다. 여기서 절토사면은 주로 터널 입·출구부 정지작업에 의한 갱구부사면, 도로개설을 위한 도로사면 댐축조시 형성된 양안부사면, 기타 부지확보를 위해 절토한 부지사면이 있다. 또한 성토사면은 도로설립을 위한 제방이나 댐의 제체사면, 반성토사면 기타 부지확보를 위해 성토한 사면 등이 있다. 자연사면의 경우 장기간 자연적인 안정화 과정을 거친 사면으로써 통상 안전율을 확보하고 있는 경우가 많으며 성토사면의 경우도 마찬가지로 구성재료의 품질관가 가능한 사면으로써 안전율을 확보하고 있는 경우가 많다. 그러나 절토사면은 인위적으로 하부지지력을 제거하기 때문에 급속한 힘의 불균형 상태를 나타내어 상대적으로 붕괴위험이 높은 사면으로 볼 수 있다. 사면의 파괴는 일반적으로 지형, 토질, 지질구조 등 내적요인과 강우, 지진, 절토 등과 같은 외적요인으로 나누어지며 두 요인이 서로 복합적으로 발생하게 된다. 이러한 사면파괴의 안정성은 일반적으로 사면의 지반특성에 따라 크게 좌우되지만 주변의 환경에도 영향을 받을 수 있어 두 요인뿐만 아니라 여러 가지 상황들을 분석하여 사면의 안정성을 확보해야한다. 따라서 본 연구에서는 실제 연약지반 현장을 대상으로 사면안정해석을 진행하였다. 연약지반의 경우 안정성에 크게 영향을 주는 지반특성이 좋지않아 안전성을 확보하지 못할 것으로 판단하였으며 따라서 사면안정공법 중 하나인 JSP공법을 적용해 보강한 사면의 안정성을 추가로 검토하였다. 따라서 본 연구의 목적은 사면의 안정성 해석을 통해 현장의 안정성을 검토함에 있으며 추가적으로 사면안정공법의 보강효과를 분석함에 그 목적을 두었다. 사면안정해석의 신뢰성을 향상시키기 위해 현장시험을 통해 지반의 강도를 분석하였으며 현장에서 채취한 시료를 토대로 해당 현장의 물리적 역학적 특성을 분석하기 위해 실내시험을 실시하였다. 해당 현장의 경우 굴착사면으로 절토사면에 해당하여 안정성에 문제가 있을 것으로 판단되어 사면안정공법에 관련된 조사를 진행하였으며 사면안정해석 시 사면안정공법은 JSP공법을 채택하여 연구를 수행하였다. 사면안정해석결과 무보강 사면의 경우 0.568~1.053의 안전율을 나타내 건기시 기준안전율인 1.5를 초과하지 못하는 것으로 나타나 불안정한 상태를 나타냈다. 그러나 JSP공법 적용 시 1.90~2.72의 안전율을 나타내 기준 안전율인 1.5를 모두 초과한 결과를 나타냈으며 따라서 안정성 확보를 한 것으로 판단된다. JSP 공법의 사면안정 보강효과를 나타내기 위해 사면안정해석결과를 토대로 무보강 사면의 안전율을 기준으로 한 안전율 비()를 산정하여 비교분석한 결과 2.27~4.27배를 나타내 사면안정 보강효과가 큰 것으로 나타났으나 해석범위가 제한적이며 현장의 범위가 넓지 않아 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. The slopes can be largely divided into artificial and natural slopes, and the artificial slopes are divided into cut and loess slopes. Here, the cutting slope mainly includes the ging-gu slope by stopping the entrance and exit of the tunnel, the binocular slope formed when the road slope dam was constructed for road construction, and the site slope cut to secure other sites. In addition, there are embankments for the establishment of roads, the Jeche slope of the dam, and other slopes for securing other sites. In the case of natural slopes, the safety rate is usually ensured by slopes that have undergone natural stabilization for a long time, and in the case of natural slopes, the safety rate is often ensured by slopes that can control the quality of components. However, since the cutting slope artificially removes the lower support force, it shows a rapid imbalance in force, which can be seen as a slope with a relatively high risk of collapse. The destruction of slopes is generally divided into internal factors such as topography, soil, and geological structure, and external factors such as rainfall, earthquakes, and cut soil, and the two factors occur in combination. In general, the stability of slope destruction depends greatly on the ground characteristics of the slope, but it can be affected by the surrounding environment, so it is necessary to secure the stability of the slope by analyzing not only the two factors but also various situations. Therefore, in this study, a stable slope analysis was conducted on the actual soft ground site. In the case of soft ground, it was judged that safety would not be secured due to poor ground characteristics that greatly affect stability, so the stability of the reinforced slope was additionally reviewed by applying the JSP method, one of the slope stabilization methods. Therefore, the purpose of this study was to examine the stability of the site through the analysis of the stability of the slope, and to additionally analyze the reinforcing effect of the slope stability method. In order to improve the reliability of slope stability analysis, the strength of the ground was analyzed through field tests, and indoor tests were conducted to analyze the physical and mechanical characteristics of the site based on samples collected at the site. In the case of the site, it was judged that there would be a problem in stability due to the cutting slope with the excavated slope, and the slope stabilization method adopted the JSP method when analyzing the slope stability. As a result of the slope stabilization analysis, the safety rate of the reinforced slope was 0.568 to 1.053, indicating an unstable state as it did not exceed the standard safety rate of 1.5 during the dry season. However, when applying the JSP method, the safety rate was 1.90-2.72, exceeding all of the standard safety rate of 1.5, and thus, it is judged that stability was secured. In order to show the slope stability reinforcement effect of the JSP method, the safety ratio () based on the safety rate of the non-reinforced slope was 2.27 to 4.27 times, indicating a large slope stability reinforcement effect.

고객 스코어링 캠페인 시스템 개발에 대한 연구

장명석 湖西大學校 大學院 2001 국내석사

Recently, in a movement, it has been seen that many companies try to model INTEGRATION DATABASE INFORMATION and excel to apply strategically. Because communication and relation maintenance with customer, that is CRM(Customer Relationship Management) is regarded as one of the most important issue of companies. In this thesis, we try to develop the scoring campaign system to relate customer scoring model with marketing layer through data mining techniques of CRM' major point. This system makes it easy to choose the target customer and know the result of customer scoring in the GUI environment and also users can control easily it.

초등학교 ICT교육과 방과후 컴퓨터교실 교육과정의 상호 연계 방안 연구

장명석 인천대학교 정보통신대학원 2011 국내석사

나날이 발전하는 컴퓨터 기술로 우리는 정보화시대를 넘어 정보매체의 기술혁신 및 정보에 대한 개발이 증가하는 고도 정보화시대에 살고 있다. 따라서 학교에서도 컴퓨터 교육의 필요성이 강조되었고 이러한 시대를 살아가는 구성원들에게 컴퓨터에 대한 올바른 이해와 지식의 습득을 요구하게 되었다. 하지만 초등학교에서의 컴퓨터 교육은 아직까지도 적절한 수준의 목표와 방향을 설정하지 못하였고, 교육과정의 편성에 있어서도 충분한 교육시간을 확보하지 못하였다. 따라서 학생들은 컴퓨터를 배우기 위해 방과후 컴퓨터교실을 이용하고 있으며 방과후 컴퓨터교실 교육의 질에 따라 학생들의 수준도 달라지게 되었다. 하지만 방과후 컴퓨터교실 교육지침이 정확하게 정해져 있지 않고, 교육과정이 정형화되어 있지 않아 학생들에게 교육해야 할 필수 요소를 간과하는 경우가 빈번하게 발생한다. 이에 본 연구에서는 정보통신기술교육의 교육과정과 방과후 컴퓨터교실의 교육과정을 비교·분석하여 상호연계방안을 마련하는 데 그 목적이 있다. 논문의 주요 내용을 살펴보면 다음과 같다. 첫째, 정보통신기술교육에 대한 교육과정 체계를 분석하였다. 둘째, 방과후 컴퓨터교실의 교육과정 체계를 분석하였다. 셋째, 교사, 방과후 컴퓨터교실 강사, 학생을 대상으로 정보통신기술교육과 방과후 컴퓨터교실의 문제점을 설문 조사하였다. 끝으로 설문의 결과를 토대로 정보통신기술교육과 방과후 컴퓨터교실 교육과정의 상호연계방안을 제시하였다.

수학 수업에 게임을 활용했을 때 수학부진학생들의 수학적 성향 변화 분석

장명석 부산대학교 대학원 2021 국내석사

수학은 우리가 중요하게 생각하는 과목 중 하나임에도 불구하고 수많은 학생들이 수학 공부를 하는데 어려움을 겪으며 특히 교과의 특성상 수학부진학생이 다시 정상적인 수학학습을 할 수 있는 경우가 거의 없다. 학년이 올라갈수록 수학에 대한 흥미가 떨어지고 단순히 어려운 교과라고 인식하게 되며 교사도 이러한 상황 속에서 진도 나가기 식 수업을 진행할 수밖에 없어 ‘선생님 중심의 주입식 수업’, ‘공교육 쇠퇴와 사교육 팽배’ 등으로 이어지기도 한다. 정규 수업에서 어려움을 느끼는 수학부진학생을 상담해 본 결과 수학은 매우 어려운 과목이라고 생각하며 학생 스스로 왜 해야 하는지에 대한 의문점을 강하게 품었다. 또, 본인의 문제점을 정확히 짚어 줄 곳을 찾지 못할뿐더러 진도 위주의 수학 수업에서 지도의 흐름을 따라가지 못해 아주 이른 나이부터 수학을 포기하는 등 정의적, 인지적 측면 모두에서 문제가 발견되었다. 이에, 본 연구에서는 게임을 이용한 수학 수업 지도 방법에 대한 선행 연구를 바탕으로 실제 학교 현장에서 중학교 3학년 수학부진학생에 대해 수학 수업에 게임(놀이학습)을 활용해보고 이로 인한 수학부진학생들의 수학적 성향 변화를 분석해 유의미한 변화를 관찰하고 논한다. 결과적으로 학생들의 유의미한 변화를 통해 수학 학습부진학생들이 다시 수학에 관심을 가지고 적극적으로 다가가 다시 정상적인 수학 학습에 원동력을 얻을 수 있는 기회를 마련하고자 한다.

존 웨슬리의 목회외영성 연구

장명석 감리교신학대학 1993 국내석사

자기 결합을 이용한 근거리 통신 방안에 관한 연구

장명석 서울과학기술대학교 2023 국내석사

Application with magnetic coupling can broadly be extended to wireless power transmission and near field communication. The wireless power transfer with magnetic coupling is feasible to application having difficulty to connect hard wired power transfer. The magnetic coupling communication can be applicable to IoT. Even though Wide spectrum of IoT application needs radio communication, data acquisition also demands magnetic coupling communication. The characteristics of magnetic coupling can is available to transmit power and simultaneously to gather the data, and afford various solutions for IoT system structure. The magnetic coupling is usable for near field power transfer and communication through coils. The near field magnetic induction is applicable harsh environment such that underwater, underground, closed space and so on... The magnetic coupling is classified into two types, which are magnetic induction and resonant coupling. Magnetic induction and resonant coupling produced by Electromagnetic field works in neighbor of transceiver or diffracted objects Magnetic induction and resonant coupling is occurred between coils for power transfer and communication. The magnetic coupling quality is determined by various coil form and placement. The coil form and placement governs and plays key role in magnetic coupling that is represent in mutual inductance. In this thesis, magnetic induction and resonant coupling models are demonstrated and convert into mathematical models. Magnetic induction coupling is lower voltage in receivers than transmitters, and magnetic resonant coupling higher voltage in receiver than transmitter. Using this nature, magnetic resonant coupling is used for mathematical modeling. Simulation is carried out the mathematical modeling using commercialized software. 자기결합을 이용한 무선전력 전송 및 근거리 통신은 다양한 분야에서 응용되고 있다. 자기결합을 이용한 무선전력 전송은 실선으로 연결하기 힘든 분야에서 전력전송이 가능하며, 자기결합 근거리 통신은 운용환경이 가혹한 분야에 적용이 가능하다. 최근 적용이 확대되고 있는 IoT분야에 적용될 수 있다. IoT의 적용분야가 다양하기 때문에 RF를 이용한 무선통신도 필요하지만 자기 유도의 특성을 이용한 정보 획득도 상당히 필요하다. 자기유도의 특징은 무선으로 전력 공급과 동시에 데이터 통신도 가능하여, IoT시스템을 구축에 다양한 솔루션을 제공할 수 있다. 자기유도는 코일 유도에 의해서 근거리 전력전송 및 통신이 가능하게 된다. 근거리 자기유도(NFMI) 전력전송 및 통신은 열악한 환경에서 동작이 가능하여 수중, 지중, 밀폐된 공간 등에서도 사용이 가능하다. 무선 전력 및 통신 전송은 유도 결합 및 자기 공진 결합이 있다. 자기 유도 및 자기 공진 커플링은 전자기장이 송신기 또는 산란 물체에 가까운 영역을 지배하는 근거리 장에서 작동한다. 자기 유도 및 자기 공진 커플링은 코일 간에 발생한다. 이 자기 결합은 다양한 형태 코일 구성 및 배치 형태에 따라 결정된다. 자기결합을 결정하는 것은 코일 간의 상호 인덕턴스가 중요한 요인된다. 본 논문에서는 자기 유도 및 자기 공진 커플링의 모델을 구성하고, 모델링을 하였다. 자기유도 결합은 수신단의 전압이 낮으며, 자기 공진 커플링은 수신단의 전압이 높게 나타난다. 이러한 특징을 이용하여 자기 공진 통신에 대한 수학적 모델링을 하여 특성을 규명하였다.

2차원 평판 디퓨저의 성능측정 및 난류특성에 관한 실험적 연구

장명석 연세대학교 1995 국내석사

비출식 혈당 측정기에 의한 인체의 혈당농도 측정

장명석 高麗大學校 1993 국내석사

자외선 경화에 의한 대전방지용 알루미나 박막의 제조

장명석 가야대학교 대학원 2003 국내석사

최근 플라스틱의 용도가 다양해지면서 부가가치를 높이기 위해 기능성 코팅을 필요로 하는 경우가 많아지고 있다. 플라스틱 기판에 습식방법에 의한 기능성코팅은 UV경화형과 열경화형이 주류를 이루고 있으며, 각각의 장단점이 있으나 UV경화형 코팅은 표면경도가 높고 경화속도가 빨라 최근 많은 연구개발이 진행되고 있다. 고분자의 UV경화는 일반적으로 많이 알려져 있으나 무기막을 얻기 위한 UV경화에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 무기막을 UV경화형으로 제조할 수 있다면 기판의 선정이나 생산성, 막의 물성 등 여러 가지 장점을 활용할 수 있다. 본 연구에서는 Al(O-sec-Bu)_(3) 와 킬레이트 화합물인 BzAcH을 반응시킨 착체졸을 사용하여UV경화형 코팅용액을 제조하였다. PMMA 기판에 대전방지 특성을 부여하기 위해 ATO(Antimony-doped Tin Oxide)액을 코팅하였으며 내마모성 향상을 위해 알루미늄 알콕사이드 착체졸을 코팅 하였다. 대전방지막으로의 응용가능성을 확인하기 위하여 UV-VIS, SEM, 4-probe test, 접착력, 경도를 측정하여 코팅막의 물리적, 광학적, 전기적 물성 변화을 조사하였다. 열경화나 UV경화보다는 UV경화후 열경화 하는 방법이 가장 좋은 결과를 얻었다. 표면경도는 연필경도로 약 3H, 전기전도도는 약 10^(6) Ω/□, cross cut test 100/100으로서 대전방지막으로 충분히 사용할 수 있는 결과를 얻었다. Recently, the necessity of functional coated plastic films are increasing with their applications. UV curing and heat curing type are the main coating process of the wet coating on plastic films. UV curing methods of polymer resins are well known, but the inorganic UV curings are not. If we can prepare the inorganic coatings by UV curing, there are many applications. In this paper, UV curing typed inorganic coatings are abtained by using the complex sol of ASB and BzAcH. ATO sol was coated on PMMA substrate for anti-static applications. The complex sol was coated on ATO coated substrate for abrasion resistance. Physical, Optical and electrical properties of ATO coated PMMA substrates were examined for anti-static applications. The properties of anti-static films were measured UV-VIS spectrophotometer, Surface condition by SEM, Electrical conductivity by four-probe test, Adhesion by cross cut tape test and Pencil hardness by pencil hardness tester. Heat cured samples followed by UV curing are the best results than UV curing and heat cured samples, respectively. Surface hardness was about 3H by pencil hardness, electrical conductivity about 10^(6) and adhesion 100/100 by cross cut tape test. Therefore, the former were sufficient for anti-static applications.