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SrCo₁-xRuxO₃-d 페로브스카이트 촉매 합성 및 암모니아 분해 반응 연구
김영무 강원대학교 일반대학원 2025 국내석사
지속 가능한 수소 생산 기술에 대한 관심이 증가함에 따라, 암모니아를 수소 운반체로 활용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 암모니아는 높은 수소 함량과 쉬운 액화 조건 및 기존 저장과 운송 인프라를 활용할 수 있는 장점이 있으며, 분해 반응을 통해 고순도의 수소를 생성할 수 있어 수소 경제 실현을 위한 유망한 후보 물질로 주목받고 있다. 본 연구에서는 SrCo₁-xRuxO₃-δ(x = 0, 0.005, 0.01, 0.03, 0.05)조성의 페로브스카이트 촉매를 합성하여, Ru 도핑과 합성 온도가 촉매의 구조적∙전자적 특성과 암모니아 분해 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다. SrCo₁-xRuxO₃-δ(x = 0, 0.005, 0.01, 0.03, 0.05)촉매는 탄산수소나트륨(Sodium Bicarbonate, SBC)를 활용한 방법과 폴리비닐알코올(Polyvinylachohol, PVA)를 활용한 방법을 통해 합성하였으며, 800℃, 900℃, 1000℃에서 열처리를 수행하였다. 촉매의 구조 및 전자적 특성은 X-선 회절(X-ray Diffraction, XRD), 광전자분광분석(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS), 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscopy, FE-SEM), 고분해능 투과전자 현미경(High-Resolution Transmission Electron Microscopy, HR-TEM) 등의 분석을 통해 종합적으로 특성화하였다. 이후 합성된 촉매는 γ-Al2O₃ 지지체에 함침법으로 고정한 후, 암모니아 분해 반응 통한 수소 전환율을 기체 크로마토그래피(Gas Chromatography, GC)로 측정하였다. 분석 결과, PVA 법에서만 페로브스카이트 관련 상이 확인되었다. 하지만, SrCoO₃ 시료에서는 Sr₆Co₅O₁₅ 와 Sr₅Co₄O₁₂ 같은 이차상이 형성되었고, SrCoO₃ 상은 확인되지 않았으며, 열처리 온도에 따라 결정성의 변화가 관찰되었다. 이후 SrCo₁- xRuxO₃-δ(x = 0.005, 0.01, 0.03, 0.05)조성으로 합성하여 분석을 진행한 결과, Ru 도핑 시 SrCoO₃ 상이 안정적으로 형성되고, 결정성 향상과 함께 촉매 활성이 뚜렷이 증가하는 것을 확인하였으나, 모든 합성 온도에서 3 mol%이하의 시료에서는 도핑에 따른 촉매 활성 향상이 나타나지 않았다. 본 연구는 SrCo₁-xRuxO₃-δ페로브스카이트 촉매의 합성 온도 및 Ru 도핑에 따른 구조적∙전자적 특성과 암모니아 분해 성능 간의 상관관계를 조사하여, 촉매 활성 향상 매커니즘을 규명하고, 최적화된 조성과 열처리 조건을 도출함으로써 비용 효율적이고 암모니아 분해에 우수한 성능을 보이는 촉매 설계에 기여하고자 한다. □핵심 주제어 암모니아, 수소 운반체, 페로브스카이트, 촉매, Ru 도핑
A Study on the Factors Influencing Police Trust - Including both Individual-level and Country-level Variables - Park, Jung-Ho Advisor : Prof. Choi Sun-Woo, Ph.D. Department of Police ‧ Law ‧ Administration Graduate School of Gwangju University This dissertation investigates individual- and c-level factors influencing trust in the police and offers actionable policy recommendations to enhance such trust. Trust in the police is a critical component of public safety, the legitimacy of security operations, government trust, and social stability. Despite its importance, police trust is not solely determined by individual experiences or specific events but is shaped by a complex interplay of personal, societal, and structural factors. Utilizing data from the World Values Survey and the Fragile States Index, this research applies hierarchical linear modeling to examine the independent and interactive effects of individual- and country-level variables on police trust. At the individual level, variables such as gender, age, education, social class, direct and indirect experiences of crime victimization, and fear of crime were found to significantly influence police trust. Higher fear of crime and experiences of victimization were associated with lower levels of trust in the police. Notably, males exhibited higher trust compared to females, lower social classes showed greater trust than higher social classes, and higher education levels corresponded to increased trust. At the country level, democratic immaturity, inadequate public services, and human rights violations emerged as significant determinants of police trust. In particular, individuals in countries with insufficient public services reported higher trust in the police, whereas those in nations characterized by immature democracies or frequent human rights violations exhibited lower trust levels. Furthermore, significant interaction effects were identified. For example, in countries with low-quality public services, the negative impact of individual fear of crime on police trust was more pronounced. These findings underscore the multidimensional and interactive nature of police trust, highlighting its role in fostering trust within communities and governments. Policy implications include providing robust support for crime victims, enhancing communication between the police and the public, and improving security services for disadvantaged groups. On a broader scale, promoting democratic systems, enhancing public service quality, and cultivating a culture of respect for human rights are essential. Furthermore, designing community-specific policies in tandem with addressing systemic country issues is imperative. This research contributes to the academic understanding of police trust and offers practical insights for formulating policies aimed at strengthening the relationship between communities and the police, thereby advancing societal stability. Keywords: Police trust, Linear hieralchial model, State legitimacy, Public services, Human rights
A study on the factors affecting police officers' turnover intention Moon, Seung-Il Advisor : Prof. Choi Sun-Woo, Ph.D. Department of Police ‧ Law ‧ Administration Graduate School of Gwangju University The police force is an institution responsible for the safety of the public, making it one of the most important institutions in modern society. The scope of the police's duties primarily revolves around ensuring public safety. The police in South Korea are currently undergoing significant changes. As society continues to evolve and become more complex, the role and functions of the police are becoming more crucial, and their responsibilities are expanding. Furthermore, with the police gaining the authority to conclude the first stage of investigations in 2021, the workload has surged, and the demands on individual police officers have increased significantly compared to past police duties. Despite this, the police force is currently facing issues such as a shortage of personnel and the retirement or career changes of younger officers. The police handle various public complaints, and due to the nature of their work, they are highly prone to stress compared to other professions. This stress can lead to negative outcomes. As of August 2023, the number of police officers in their 20s and 30s who retired was 242, which is an increase of approximately 82% compared to 133 in 2020. In this situation, early retirements and job changes among police officers are on the rise. If the police continue to be exposed to higher turnover rates and early retirements, the absence of officers responsible for public safety could lead to a significant disruption in the country. Currently, South Korea is at risk of developing into a "risk society," where dangers lurk everywhere due to rapid societal changes. Recent crimes involving mental health issues, crimes targeting socially vulnerable groups, and drug-related crimes are creating a sense of insecurity among citizens, making them feel that they too could become victims of crime. In this social atmosphere, the police must address public anxiety and ensure safety. However, the issue they currently face is related to a shortage of personnel. The high turnover and early retirement of police officers can also be explained by the intention to leave the force. The intention to leave refers to the willingness to quit the current job or seek out a new one. The intention to leave among police officers has been one of the major research topics in the field of police studies for a long time. Numerous studies have been conducted, and these studies identified job stress as one of the main factors leading to the intention to leave. In addition to job stress, factors such as job satisfaction, organizational commitment, and burnout, which reflect the organizational atmosphere, have also been used to explain the intention to leave. However, relatively few studies have reflected the changed circumstances of police organizations, such as the emergence of new crimes, societal fears regarding public safety, and the changes in police duties following the adjustment of investigative authority and the implementation of local police systems. Therefore, this study aimed to examine the factors influencing the intention to leave among current police officers. This study selected the following influencing factors for the intention to leave based on previous research: burnout, organizational culture, and organizational silence. First, burnout refers to physical and psychological exhaustion that can occur during work and is classified into physical burnout, emotional burnout, and mental burnout. Physical burnout refers to objective damage to the body caused by work, while emotional burnout refers to negative emotions caused by work, and mental burnout pertains to the current work situation and relationships with others. Next, organizational culture refers to the characteristics of the organization. Organizational culture can be categorized into relationship-oriented, innovation-oriented, hierarchy-oriented, and task-oriented cultures. Relationship-oriented culture refers to whether the organization has a family-like characteristic. Innovation-oriented culture refers to how flexible the organization is in adapting to new situations and adopting the latest technologies. Hierarchy-oriented culture describes how hierarchical the organization's structure is in performing its duties. Task-oriented culture refers to a culture that emphasizes competition among members and focuses solely on the achievement of organizational goals through tasks. Finally, organizational silence refers to individuals' inability to voice their opinions within the organization. Organizational silence is classified into conformist, prosocial, resigned, and defensive silence, each of which has distinct characteristics. Therefore, this study analyzed the impact of each of these sub-factors on the intention to leave by considering burnout, organizational culture, and organizational silence as independent variables, explaining their respective sub-factors. For the analysis, the study selected police officers working at 30 police stations affiliated with 8 regional police agencies. Surveys were distributed either directly or by mail to collect data. The data collection period was from September 10, 2024, to October 30, 2024, divided into two phases. A total of 500 surveys were distributed, and 492 responses were collected. After excluding incomplete responses, 489 valid surveys were used for the analysis. The analysis results indicated that emotional burnout and mental burnout positively affected the intention to leave. Regarding organizational culture, innovation-oriented culture was found to have a negative effect on the intention to leave. Finally, regarding organizational silence, only resigned organizational silence had a positive effect on the intention to leave. Based on these findings, the study proposed the following policy recommendations: First, internal systems should be implemented to reduce the psychological burnout of police officers. Second, policies should be established to foster a family-like atmosphere within the police force. Third, efforts should be made to improve police officers' perceptions of innovation-oriented behaviors. Fourth, systems should be developed to eliminate resigned organizational silence. These efforts would help create a police organization that can lower the intention to leave among officers. This study is significant in that it provides a more detailed analysis of the factors influencing the intention to leave compared to previous research. However, there are limitations. This study did not investigate the intention to leave by department, as it used police officers from various departments within the police stations, regardless of their specific roles. Furthermore, the study primarily focused on police officers with long tenures, which means it did not capture the characteristics of younger officers, presenting another limitation. Keywords: Turnover intention, Burnout, Organizational culture, Organization silence, Police
Ho 첨가량에 따른 In₂O₃ 나노섬유 기반 센서의 습도저항성 영향
양재훈 강원대학교 대학원(삼척캠퍼스) 2026 국내석사
산화물 반도체 가스 센서는 다른 가스 센서 대비 간단한 구조와 생산, 대량생산에 용이하고 초소형 장치 제작이 가능하다는 장점을 가지며 현재까지 산업 현장, 독성가스, VOCs(휘발성 유기화합물) 등 다양한 가스 감지에 활용된다. 하지만 실제 환경에서 센서의 안정적이고 정확한 작동을 위해서라면 습도 변화에 대한 낮은 의존성이 필요하다. 금속 산화물 반도체(MOS)기반 화학 저항식 가스 센서는 빠른 응답 속도와 넓은 가스 검출 범위의 장점을 가짐에도 불구하고 습도 환경에서는 습도 간섭으로 인해서 성능이 저하되는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 습도로 인해 센서의 성능 저하를 방지하기 위해 희토류 금속인 홀뮴(Holmium)을 도핑 해 In₂O₃ 가스 센서의 습도 안정성을 향상시키는 것을 목표로 연구를 진행했다. 가스 감지 성능을 평가하기 위해 희토류 금속인 홀뮴을 0.5wt%, 1wt%, 2wt%, 5wt%, 10wt% 조건으로 나노 섬유 복합체를 제작하였다. 홀뮴을 도핑 함으로서 홀뮴이 센서 표면에서 물 분자와 산소 음이온사이의 복잡한 상호작용을 발생시켜 전기적 특성을 변화시키고 가스 반응을 조절하여 센서의 기본 저항과 가스 반응이 안정적으로 유지될 수 있도록 한다. 이를 위해 본 연구에서는 전기방사로 높은 비표면적을 가진 In₂O₃ 나노 섬유를 합성하고 이를 기반으로 가스 센서를 제작했다. 소자의 전극은 스퍼터링 기법을 이용해 금(Au)을 증착 하여 제작하였고 전극 위 합성된 In₂O₃ 나노 섬유를 막 두께 및 면적을 정밀하게 제어할 수 있고 전극 패턴 위 특정 영역에만 물질을 올려 재현성이 높은 소자 제작이 가능한 Screen-printing(스크린 프린팅) 방식을 사용해 센서 소자를 제작하였다. 센서는 여러 타겟 가스(H₂, NH₃, NO₂ 등)에 대해 다양한 상대 습도(0RH%~90RH%) 조건에서 측정하였다. 또한 Bare In₂O₃ 나노 섬유 기반 가스 센서의 최적의 작동 온도를 찾기 위해 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃ 여러 온도에서 실험을 진행하였다.실험 결과, 150℃에서 가장 우수한 감지 성능을 보였고 Bare In₂O₃ 나노 섬유 기반 가스 센서는 다른 가스들에 비해 NO₂에 대해 높은 감도를 보였다. 홀뮴을 도핑 한 In₂O₃ 나노 섬유 기반 가스 센서의 감도는 Bare In₂O₃ 대비 감소하였다. SEM 이미지에서는 도핑한 홀뮴이 관찰되지는 않았지만 TEM, XRD 분석을 통해 도핑이 되었다는 것을 확인할 수 있었다. 습도 조건에서는 Bare In₂O₃의 가스 감응도가 급격히 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 홀뮴을 도핑한 In₂O₃ 나노 섬유 기반 가스 센서의 감도는 습도 구간(20RH%, 60RH%, 90RH%)에서 습도에 대한 영향이 감소한 것을 알 수 있었고 특히 홀뮴을 10wt% 도핑 한 In₂O₃ 가스 센서는 습도 변화에 관계없이 일정한 가스 반응 감도를 유지하였고 Bare In₂O₃와 달리 실제 환경에 적용하기 유리한 낮은 습도 의존성을 나타냈다. 반면 2wt% 도핑 농도에서는 습도가 증가함에 따라 감도가 비례적으로 증가해 습도 변화에 높은 민감도를 보였다.본 연구는 전기방사를 통해 합성된 홀뮴(Holmium)을 도핑 한 In₂O₃나노섬유가 가스 선택성과 낮은 습도 의존성 가스 센서 개발을 위한 소재임을 확인하였다.이 결과는 습도 변화가 빈번한 실제 환경에서 활용될 수 있는 가능성을 보여준다. □ 핵심 주제어 가스 센서, 습도저항성, 나노 섬유, 금속산화물, 홀뮴
습도에 민감하지 않은 p형 Co₃O₄산화물 나노 섬유 기반 반도체 가스센서 감지 특성 연구
현재 반도체 센서는 여러 문제점들을 가지고 있으며, 이런 문제점들을 보완하기 위 해 다양한 연구들이 진행되고 있다. 그 중에서 심각하게 여겨지는 것이 습도에 민감하 게 반응한다는 점이다. 본 연구는 전기방사를 통해 p형 산화물인 Co₃O₄ 나노섬유의 합성과 환원성 가스 감지 및 다양한 습도 조건에서의 가스 감지 특성을 조사하였다. Co 전구체와 고분자인 PVP(polyvinylpyrrolidone)를 사용하여 용액을 만들어서 교반 후 전기방사를 통해 Co(NO₃)₂/PVP 나노섬유를 제작하였으며, 그 후 나노섬유를 진공 건조기에 건조시켜 잔류 용매를 없애 주는 작업을 하였다. 건조를 마친 Co(NO₃)₂/PVP 나노섬유를 열처리하여 bare Co₃O₄ 나노섬유를 제작했고 열처리는 500℃, 600℃, 700℃에서 승온 온도 10℃의 조건으로 진행했다. 그 결과로 600℃에서 열처리한 bare Co₃O₄ 나노섬유가 섬유 구조가 변하지 않고 유지된 것을 알 수 있 었다. 전극 소자는 스퍼터링 기법을 이용해 알루미나 기판에 금(Au)을 증착하여 제작 하였으며, drop-casting 및 screen-printing 기법을 사용하여 Co₃O₄ 나노섬유를 전 극 소자와 합성하였다. 위에서 언급되었던 단점을 개선하기 위해 본 연구에서는 희토류 원소인 Ho을 첨가한 Ho/Co₃O₄ 나노섬유 복합체 기반 센서를 제작하여 상대습도 변화에 따른 조건에서의 가스 감응도 실험을 진행했다. Ho의 첨가량에 따른 가스 감지 와 습도 조건에서의 가스 감지 성능을 평가하기 위해 10wt%, 5wt%, 2wt%, 1wt%, 0.5wt%의 조건으로 Ho/Co₃O₄ 나노섬유 복합체를 제작했다. 이 후 Co₃O₄를 합성한 전극 소자를 사용하여 10ppm, 8ppm, 6ppm, 4ppm, 2ppm, 1ppm을 기준으로 가스 센싱의 성능을 평가하였다. Drop-casting 공정과 screen- printing 공정을 통해 제작한 센서를 200℃에서 C₂H₅OH 가스에 대한 감응도 실험을 진행했다. Screen-printing 공정을 통해 제작한 bare Co₃O₄ 나노 섬유 기반 센서가 모든 농도 구간에서 drop-casting 공정을 통해 제작한 센서보다 우수한 가스 감응도 를 보여주었다. 다음으로 온도별에 따른 bare Co₃O₄ 나노 섬유 기반 센서의 C₂H₅OH 가스 감지 성능을 평가하였으며, 온도는 200℃, 250℃, 300℃의 조건에서 진행하였다. 평가 결과로 200℃에서 가장 우수한 가스 감지 성능을 보여주었고, 250℃에서 가장 낮은 가스 감지 성능을 확인할 수 있었다. 이어서 유량에 따른 bare Co₃O₄ 나노섬유 센서의 C₂H₅OH 가스 감지 성능을 평가하였다. 유량은 300 sccm, 400 sccm, 500 sccm을 기준으로 하여 가스 감지에 대한 성능 평가를 진행했다. 실험 결과로 500sccm, 400sccm, 300sccm 순으로 C₂H₅OH의 가스 감응도가 높았다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 환원성 가스에 대한 bare Co₃O₄ 나노섬유 센서의 가스 선택성을 평가하였다. 실험에서 사용한 환원성 가스는 C₂H₅OH, H₂, C₇H₈, C₈H₁₀, C₆H₆, C₃H₆O이 며, 200℃에서 500sccm을 기준으로 실험을 진행했다. 실험 결과를 통해 사용한 환원성 가스들 중 C₂H₅OH 가스가 가장 높은 가스 감응도를 보여줬다. 반대로 가장 낮은 가 스 감응도를 보여줬던 가스는 benzene 가스였다. 상대습도 0% 조건에서 bare Co₃O₄와 Ho을 첨가한 Ho/Co₃O₄의 C₂H₅OH 가스 감 지에 대한 성능 평가를 진행했다. 온도는 200℃, 유량은 500sccm을 기준으로 실험하였다. 실험 결과로 Ho1wt%를 첨가한 Co₃O₄ 나노 섬유 센서에서 가장 높은 가스 감응도를 보여주었다. 다음으로 습도 조건에서의 bare Co₃O₄ 나노섬유 센서의 C₂H₅OH 가스 감응도 실험 을 진행했다. 가스의 농도는 10ppm으로 고정하였고, 상대 습도(relative humidity, RH) 를 0%RH, 20%RH, 61%RH, 91%RH을 기준으로 성능을 평가하였다. 습도 조건에서 가스 감지를 했을 때 bare Co₃O₄ 나노섬유의 가스 감응도가 급격히 감소하였다. 수분 이 센서 표면에 붙어 가스 감지를 방해한다는 것을 알 수 있었다. Ho을 첨가한 Ho/Co₃O₄ 나노섬유는 습도에 대한 영향이 줄어든 것을 확인할 수 있었으며, 그 중에 서 2Ho/Co₃O₄ 나노섬유 복합체 가스센서가 습도 조건에서 가장 안정적인 성능을 보였다.
1) 캐비테이션 기술을 이용한 2차원 운모 나노 시트의 구조 및 광학적 특성 벌크 운모로부터 박리된 2차원 단일 및 다층 운모는 간단한 캐비테이션 기술을 통해 제조된다. 298 K에서, 나노 크기 운모의 광 발광 스펙트럼은 약 516 nm의 영역에서 녹색 방출을 나타내지만, 벌크 운모의 스펙트럼은 광 발광 특성을 나타내지 않는다. 그러나, 70 K에서, 나노 크기 및 벌크 운모는 약간 유사한 광방출 특성을 갖는 것이 관찰된다. 이 차이의 원인은 운모 구조에서 실리카와알루미나의 복합 화합물로부터 발생된다고 분석된다. 특히, 나노 크기에서 일반적으로 증가하는 종래의 에너지 밴드 갭과는 달리, Muscovite 운모는 격자 완화로 인해 단일 층으로 박리 될 때 에너지 밴드갭이 좁아지는 현상을 나타낸다. 이 현상은 UPS 분석을 통한 Valence Band Maximum (VBM) 값의 측정 및 일함수의 측정 값을 통해 확인된다. 또한, 나노 시트 구조의 운모에 대한 보다 상세한 메커니즘을 논의해보고자 한다. (2) 상온에서의 NO2 가스 센싱 특성 향상을 위한 전기화학방식으로 식각 된 다공성 실리콘의 합성 및 분석 에너지 절감의 관점에서 바라봤을 때 반도체식 가스센서의 가장 큰 문제점인 고온 동작 문제를 해결하고자 상온에서 동작이 가능한 고성능 NO2 가스 센서를 제작하였다. 감응 재료로는 전기화학적 식각법을 이용한 다공성 실리콘(PS)을 합성 했으며, 서로 다른 식각 시간을 통해 (30 분, 60 분, 90 분) 최적화된 상온 센싱 재료를 선별하였다. 식각 된 샘플의 다공성 여부는 주사 전자 현미경(SEM)을 통해 확인 하였으며, 이러한 다공성 실리콘을 통해 상온에서 높은 NO2 감지 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다. 또한, 60 분 동안 식각 된 다공성 실리콘을 감응부로 사용한 가스 센서는 다른 조건의 센서 보다 우수한 성능을 확인 할 수 있었다. 특히 60 분 동안 식각 된 다공성 실리콘 센서의 경우 10 ppm의 농도를 가진 NO2 가스에 대한 응답(Ra / Rg)이 9.56으로 다른 간섭 가스보다 훨씬 높았으므로 NO2 가스에 대한 높은 선택성을 나타내는 것을 볼 수 있었다. 본 연구에서는 상온에서 작동하는 다공성 실리콘 기반 가스 센서를 성공적으로 구현하였으며, 다공성 실리콘의 전기 화학적 식각에 대한 최적화가 센싱 특성에 영향을 미침을 제시하고자 한다.
This study analyzes the examination process which was considered all the while as an area of detectives' own experience and their intuition, and generalizes false reactions of diverse behaviors as psychologic expression behaviors of criminal suspects since it is aimed to propose a practically applicable way to determine the substantive truth of articles more clearly while protecting human right of criminal suspects at the crime scene hereafter. To do this, theatrical system regarding Deceiving Behaviors of criminal suspects is founded through analysis of home and foreign advanced researches in the related fields of investigative psychology, which is proven through case investigations and surveys as positive researches. With regard to analysis of the psychology of criminal suspects in the past, systematic research was way too insufficient as it was considered to be depended on the intuitional decision of detectives which was mainly thought as the matter of detectives personal experience or ability. Furthermore, although examination of criminal suspects is considered as the most dynamic and climatic step in the crime investigation process, analytic research regarding the specific way of examination is a lot insufficient. Therefore, this thesis which is considered as a great deal of academic signification as it was proven and evaluated by full-time detectives analyzed criminal suspects behaviors expressing psychologic pressure and stresses that they experience in the examination process. These behaviors are distinguished verbal ․paralinguistic․non-verbal behaviors, and specific behavior types of these each distinguished behaviors are organized systematically. Moreover, these standardized behavior types of deceiving behaviors of criminal suspects suggested by this study can be utilized as reference when criminal suspects are examined by investigators as well as the examination training materials for detectives. Furthermore, this study will be a chance taking a step further to foster incubating experts in the field of investigative psychology. Nowadays, endeavor to improve the criminal suspects examination system in investigative agency has problems since they ignore the fundamental problems in our criminal justice system. The examination is seemed to be done in the way of unilateral promotion for each investigative agency without the discussion of a substantial improvement regarding the general problems such as examination directed investigation system, duplicated preparation of criminal suspects examination record caused by gap of admissibility of evidence by its preparing person, utilization of scientific equipment in criminal courts, and etc. Thus, despite that endeavor system by each investigative agency is important to improve the criminal suspects examination, the ultimate criminal justice ideology is required to be practiced throughout reestablishment both our the criminal justice system and relation between investigative agencies.
질소 도핑된 다공성 탄소나노섬유의 합성 및 NO₂ 감지 성능 연구
김동하 강원대학교 일반대학원 2025 국내석사
가스센서는 산업 공정에서 발생하는 유해가스를 효과적으로 감지하고, 대기 중 유해가스의 농도를 실시간으로 모니터링 및 분석함으로써 인체 및 환경에 대한 피해를 최소화하고 신속히 대응하기 위한 중요한 수단으로 활용된다. 여러 유해가스 중 NO₂ 가스는 주로 내연기관 차량 의 배기가스 및 산업 공정에서 발생하며 적은 농도에도 장시간 흡입할 경우 호흡기 질환을 유발할 수 있어 NO₂ 가스를 감지할 수 있는 가스 센서의 기술은 필수적이다. NO₂ 감지 가스센서 중 하나는 저항형 가스센서이다. 저항형 가스센서는 가스가 감지 소재 표면에 흡착됨에 따라 변화하는 전기저항을 측정하여 가스를 검출하는 원리로 작동되며 높은 감도 및 빠른 반응 시간, 저농도 가스 감지, 낮은 제작 비용 및 센서 소자를 소형화 할 수 있는 장점이 있다. 하지만 몇 가지의 해결과제가 존재하는데 그 중 하나가 높은 작동온도가 필요하다는 것이다. 가스센서의 높은 작동온도는 높은 전력소비를 나타내며 별도의 히터 부품이 필요하고 소자의 수 명 단축의 원인으로 작용될 수 있다. 따라서 낮은 작동온도에서도 높은 가스 감지 성능을 보이 는 저항형 가스센서 소재의 개발이 필요하며 탄소 기반 나노물질은 독성 가스 탐지에 유망한 소재로 연구되고 있다. 그중 탄소나노섬유(carbon nanofibers)는 sp2결합 기반의 1차원 나노물질로 높은 전기전도성과 부피 대비 넓은 표면적을 갖는 특성을 지닌다. 또한, 다공성 구조는 소재 물질 표면에 더 많은 가스분자가 흡착할 수 있는 사이트를 제공하며 보다 향상된 반응 메커니즘을 제공한다. 본 연구에서는 고분자 polyacrylonitrile(PAN)을 전구체 물질로 이용하 였으며 전기방사와 탄화 공정을 통해 질소가 도핑된 탄소나노섬유를 합성하였다. 또, 기공의 크기 및 분포를 제어하기 위해 다공성 유도체로 polyvinylpyrrolidone(PVP)를 사용하였으며, PAN과 PVP에 조성비를 조절하고 탄화 전 간단한 에칭 공정을 추가하여 제어된 기공을 갖는 질소가 도핑된 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5 다공성 제어 탄소나노섬유를 합성하였다. 분석을 통해 합성된 소재의 구조적 특성, 기공 구조 및 화학적 특성을 평가하였으며, 합성한 소재들을 이용해 센서 소자로 제작하였고 센싱 테스트를 통해 NO₂를 포함한 독성 가스에 대한 감지 특성을 분석하였다. 질소가 도핑된 탄소나노섬유는 p-type 특성을 나타냈으며 질소가 도핑된 탄소나노 섬유 기반 가스센서는 50℃의 작동온도에서 가장 높은 NO₂ 가스 감지 성능을 보였으며 50ppm의 NO₂ 가스에 대해 4.7% 반응률을 나타냈다. 하지만 20,000초에 긴 회복시간에도 불구하고 완전한 저항 회복을 나타내지 않았다. 저항 회복성이 원활하지 않아 25ppm, 50ppm, 100ppm NO₂ 가스의 연속적인 측정에서도 감응도의 변화가 크게 나타나지 않았다. 그에 비해 질소가 도핑된 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 다공성 제어 탄소나노섬유 기반 가스센서들은 질소가 도핑된 탄소나노섬유 기반 가스센서 보다 높은 NO₂ 가스에 대한 반응률을 나타냈으며 그중, 질소가 도핑된 7:3 다공성 제어 탄소나노섬유 기반 가스센서가 가장 높은 감응도를 보였고 100%의 완전한 저항 회복 또한 나타냈다. 25ppm의 NO₂ 가스에 대해 8.4%, 50ppm 에서는 11.7%, 100ppm에서 15.4%의 반응률을 보였으며 100ppm의 NO₂ 가스에 대한 반응률은 질소가 도핑 된 탄소나노섬유 기반 가스센서 보다 약 3.8배 더 높았다. 마지막으로, 4가지의 환원성 가스들 에 대해 센싱 테스트를 진행하였고 NO₂ 가스에 대한 가스 선택성을 가지는 것을 확인하였다. 이를 통해, 질소가 도핑된 7:3 다공성 제어 탄소나노섬유는 저온 작동 작동이 가능한 고성능 가스 센서 소재로서의 가능성을 보여주었다.
응우옌 홍 당 강원대학교 일반대학원 2024 국내석사
Advancing high-performance gas-sensing devices based on transition metal dichalcogenides (TMDs) spikes at a staggering research interest in high selective and sensitive sensors for the detection of perilous gases at room temperature. Moreover, TMDs-based materials are the promising candidate for future gas sensors because of their unique traits including thermal stability, excellent electrical conductivity. Various researchers have put an effort to enhance the sensing performance based on TMDs materials. However, 2D-TMDs materials suffer from tremendously long recovery time by reason of the slow molecular desorption, weak reaction to sensing response, sluggish recovery procedure at room temperature. In this study, we present an ultra-high selectivity 2D-Molybden Disulfide (MoS2) nanostructures gas sensor using Bottom-up approach namely Chemical Vapor Deposition (CVD) for NO2 detection with excellent enhanced sensitive performance and recovery rapidity at room temperature. CVD is one of the most efficient methods to synthesize ultra-high crystallinity and large surface nanomaterials. The crystalline structure and morphology of bare-MoS2 were characterized using Field Emission Scanning Electron Microscopy (SEM) and Field Emission Transmission Electron Microscopy (TEM). Furthermore, we analyzed the phases and chemical states of bare-MoS2 via X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Additionally, the sensing properties of MoS2-based sensors toward oxidizing and reducing gases were systematically investigated in this work.