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제5류 위험물 화재현장 감식을 위한 TiO2 나노튜브 기반 전기화학 소자 개발
문상현(Sanghyeon Moon),이재원(Jaewon Lee),이원주(Wonjoo Lee),이기영(Kiyoung Lee) 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.추계
제5류 위험물은 자기반응성 물질로서 연소속도가 빨라 폭발성이 강한 물질이다. 이 때문에 화재에 따른 피해 정도는 다른 위험물에 비해 매우 높게 나타난다. 제5류 위험물의 화재는 초기에 대량의 주소소화를 이용하여 진압할 수 있다. 하지만 이는 이론적으로만 가능할 뿐 실제 화재현장에서는 빠른 연소속도 때문에 화재 진압이 거의 불가능하다. 이 때문에 제5류 위험물은 화재 진압보다 화재 방지가 더 우선시 되어야 한다. 제5류 위험물의 화재 방지를 위해서는 화재 발생 전 위험물의 누설 여부, 화재 종료 후 제5류 위험물의 발화 여부 확인 등이 중요하다. 이를 위해 일반적으로는 고감도의 성능을 가진 고성능기체크로마토그래피나 질량분석법과 같은 방식을 통해 제5류 위험물을 식별했었다. 하지만 이러한 방법들은 복잡한 절차 및 장기간에 걸쳐 제5류 위험물 여부를 판단한다. 현재까지 실용화된 감지 소자들은 우수한 성능을 가지고 있으나, 부담스러운 비용 및 누구나 휴대하기 힘들다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 경제적이면서 폭발성 물질 감지 성능이 우수한 센서 개발 연구가 전세계적으로 진행되고 있다. 제5류 위험물로는 대표적으로 TNT, PETN, NG, NC 등이 있으나, 본 연구에서는 국방 산업에 널리 이용되고 있는 제5류 위험물인 TNT(군용 표준폭약)를 전기화학적으로 감지하는 것을 목표로 하였다. 또한, 일차원 구조로 형성된 TiO2 나노튜브의 수직 배열된 구조로 인해 향상된 전자 전도성, 넓은 비표면적과 같은 독특한 기하학적 특성의 이점을 활용하여 TNT를 감지하는 전극으로 이용하였다. 순환 전압 전류법을 통하여 -0.50 V와 -0.90 V 사이에서 세 개의 뚜렷한 환원 전위를 관찰하였고, 각각의 환원 전위는 TNT 분자에 결합되어 있는 나이트로 그룹에 대응한다. 더 나아가, 본 연구에서는 양극산화 처리 조건(전해질 종류, 물의 함유량, 인가한 전압, 전류 및 시간 등)을 달리하여 다양한 TiO2 나노튜브 구조적 모양에 따른 TNT 검출 성능을 평가하는 연구를 진행하였다. TiO2 내경이 작아질수록, 또는 나노튜브의 길이가 길어질수록 비표면적이 넓어져 TNT 검출 성능이 향상되었고, 검출 한계가 6.49 ppm으로 측정되었다.
문상현 ( Sanghyeon Moon ),이원주 ( Wonjoo Lee ),이기영 ( Kiyoung Lee ) 한국공업화학회 2022 공업화학 Vol.33 No.1
본 논문은 주요 폭발물 탐지 기술에 대한 원리, 장단점 및 향후 필요한 연구 분야에 대한 총설이다. 폭발물 탐지 기술은 분광학적 방법(spectroscopic methods), 감지기 기술(sensor techniques), 후각 감지기(olfactory type sensors)로 분류할 수 있다. 이러한 탐지 기술은 많은 발전이 있었지만 폭발물 탐지를 위한 판별성, 휴대성, 감도에 관한 연구 가능성이 높은 것으로 보인다. This paper reviews the principles, advantages, and disadvantages of main explosives detection technologies, as well as research areas needed in the future. Explosives detection technology can be classified into spectroscopic methods, sensor techniques, and olfactory type sensors. There have been advances in explosives detection technology, however studies on discriminatory, portability, and sensitivity for explosives detection still remained competitive.
문상현 ( Sanghyeon Moon ),김지영 ( Jiyoung Kim ),최현국 ( Hyun-kuk Choi ),김문갑 ( Moon-gab Kim ),이영세 ( Young-sei Lee ),이기영 ( Kiyoung Lee ) 한국공업화학회 2021 공업화학 Vol.32 No.3
금속 유기 골격체는 최근 20년간 센서, 촉매, 에너지 저장과 같은 많은 응용분야에서 관심을 받아온 물질이다. 이 물질을 합성하기 위해 수열 합성, 유기용매열과 같은 합성법이 제시되어 왔으나, 그 공정이 복잡하면서 고비용·장시간이 소요된다는 문제점이 제기되어 왔다. 이를 해결하기 위한 전기화학적 합성법이 새롭게 제시되었는데, 간단한 준비 절차와 특정한 온도·압력 조건 없이 합성할 수 있어 기존 합성법의 단점을 보완한다는 특징이 있다. 이에 본 총설논문에서는 전기화학적으로 합성 가능한 금속 유기 골격체의 종류와 전기화학적 합성 메커니즘을 다루고 있다. 전기화학적 합성법을 통해 형성된 금속 유기 골격체를 적용한 응용분야 연구동향을 정리하였다. During the last two decades, metal-organic frameworks (MOFs) have been drawn attention due to their high specific surface area, porosity, and catalytic activities that allow to use in many applications such as sensor, catalysis, energy storage, etc. To synthesize MOFs hydrothermal or solvothermal method were generally used. However, these methods require high-cost equipment and long time-spend for the synthesis with multi-step process. In contrast, electrochemical synthesis has been considered as a simple and easy process under the ambient conditions. In this review, we described the mechanism of electrochemical MOFs synthesis by the number of configured electrodes system, with the recent reports of various applications.
차량용 인버터의 능동단락회로 및 능동단락전류 거동에 관한 연구
문종주(Jongjoo Moon),문상현(Sanghyeon Moon) 한국자동차공학회 2022 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2022 No.6
This paper investigates the behavior of active short circuit (ASC) in order to protect an inverter and a motor when any faults occur on inverter system at high-speed operation region of motor. The implementation of ASC function is to control the inverter output to be a zero vector which state can be named three phases short (3PS) in the fault condition. The zero vector (3PS) can be generated through two approaches. One is from healthy main MCU, and second is from specific logic circuit to force the zero vector under the fault situation regardless of whether the MCU is healthy or unhealthy. This paper only considers the latter case. The ASC function causes unintended brake torque in the motor and the freewheeling current between the inverter and the motor which is called ASC-current. The ASC-current generates huge heat losses on the power module during transient state. Therefore, this paper proposes a strategy to make robust reliability for the inverter system. In addition, this paper includes the analysis of the ASC-current in transient and steady state by mathematics and simulation.