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폭발물 감지 시스템 개발을 위한 TNT 분자 흡착에 대한 WSe2 소자의 전기적 반응 특성 평가
김찬휘,조수연,김형태,이원주,박준홍 한국결정성장학회 2023 한국결정성장학회지 Vol.33 No.6
분자 단위의 폭발물질을 탐지하기 위하여, 고감도 응답성 센서의 개발이 요구되고있다. 2차원 반도체는얇은 적층형 구조를 가져 전하 캐리어가 축적될 수 있어, 전하 캐리어의 급격한 신호 변조 특성을 기대할 수 있다. WSe2 반도체 소재의 TNT(Trinitrotoluene) 폭발물질에 대한 탐지 효용성을 연구하기 위해, CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정을 이용해 WSe2 박막을 합성하여 FET(Field Effect Transistors)을 제작하였다. 라만 분석과 FT-IR(Fourier-transform infrared) 분광 결과는 TNT 분자의 흡착과 WSe2 결정질의 구조적 전이 분석 정보를 나타내었다. 또한, WSe2 표면의 TNT 분자 흡착 전후의 전기적 특성을 비교하였다 . TNT 도포 전, WSe2 FET에 백 게이트 바이어스로 50 V를 인가함에 따라 0.02 A의 최대 전류값이 관측되었고, 0.6%(w/v) TNT 용액을 도포하였을 때 Drain 전류는 p-type 거동을 보이면서 0.41 A의 최대 전류 값을 기록하였다. 이후 On/Off Ratio 및 캐리어 이동도, 히스테리시스를 추가적으로 평가하였다. 본 연구에서는 WSe2의 TNT 분자에 대한 고감도와 신속한 응답성을 통해 폭발물질 탐지 센서 소재로서의 가능성을 제시하였다. As demanding the detection of explosive molecules, it is required to develop rapidly and precisely responsivesensors with ultra-high sensitivity. Since two-dimensional semiconductors have an atomically thin body nature where mobilecarriers accumulate, the abrupt modulation carrier in the thin body channel can be expected. To investigate the effectivenessof WSe2 semiconductor materials as a detection material for TNT (Trinitrotoluene) explosives, WSe2 was synthesized using thermal chemical vapor deposition, and afterward, WSe2 FETs (Field Effect Transistors) were fabricated using standard photo-lithograph processes. Raman Spectrum and FT-IR (Fourier-transform infrared) spectroscopy reveal that the adsorption of TNT molecules induces the structural transition of WSe2 crystalline. The electrical properties before and after adsorption of TNT molecules on the WSe2 surface were compared; as 50 V was applied as the back gate bias, 0.02 A was recorded in the bare state, and the drain current increased to 0.41 A with a dropping 0.6% (w/v) TNT while maintaining the p-type behavior. Afterward, the electrical characteristics were additionally evaluated by comparing the carrier mobility, hysteresis, and on/off ratio. Consequently, the present report provides the milestone for developing ultra-sensitive sensors with rapid response and high precision.
길이조절식 강관을 이용한 철근콘크리트 기둥의 비틀림을 고려한 내진보강효과
임지훈,김찬휘,이영학 대한건축학회 2022 대한건축학회논문집 Vol.38 No.3
The seismic retrofit method for reinforced concrete (RC) column using steel rod is proposed to resist combined load including torsion and to enhance constructability. The proposed method involves the installation of steel rods on the RC column externally to improve seismic capacity when subjected to seismic load. To investigate seismic performance, three RC columns with non-seismic detail were manufactured and a cyclic loading test was conducted. To evaluate the seismic performance of retrofitted column in practical, the eccentricity of both axial and lateral load was applied on control specimen and on one retrofitted column; to compare the effect of eccentricity of axial load, the other retrofitted column was subjected to no eccentricity on axial load. The experiment results indicated that the proposed steel rod retrofit method effectively resisted seismic load by enhancing the maximum load about 61% compared to the control specimen. Similar to the result of maximum load, retrofitted column showed improvement in twist response, effective stiffness, ductility, and energy dissipation capacity. Additionally, since torsion is applied by eccentric lateral load on RC column, the concentric axial load caused the reduction of seismic capacity compared to eccentric axial load. 본 연구에서는 철근콘크리트 기둥의 비틀림 하중을 포함한 복합하중에 효과적으로 저항하며 시공성 또한 향상시킬 수 있는 steel rod 공법을 제안하였다. 제안된 공법은 RC 기둥 외부에 steel rod를 시공하는 것으로 지진하중 가력 시 내진성능을 높일 수 있다. 제안된 공법이 시공된 기둥의 내진성능평가를 위해 비내진 상세를 갖는 세 개의 RC 기둥을 제작해 반복가력실험을 수행하였다. 보강법이 시공된 기둥의 실제에 가까운 내진성능평가를 위해 control 시험체와 보강법이 적용된 시험체에 축력과 횡력의 편심을 도입해 가력했으며, 추가로 축력 편심의 영향을 분석하기 위해 동일한 보강법으로 시공된 시험체에 횡력의 편심만을 도입해 가력하였다. 실험결과 보강법이 적용된 시험체의 최대하중이 control 시험체 대비 61% 증가하였다. 최대하중과 유사하게, 보강된 시험체는 유효강성, 연성, 에너지 소산능력, 비틀림 거동에 있어서도 내진성능의 향상을 나타냈다. 추가로 RC 기둥에 편심을 갖는 횡력 가력 시 축력 편심이 있는 시험체 대비 축력 편심이 없는 시험체에서 내진성능의 감소를 나타냈다.
설은숙,이상천,김찬휘,박종훈 한국신뢰성학회 2022 신뢰성응용연구 Vol.22 No.1
Purpose: This study was aimed at evaluating the performance of domestic handheld metal detectors to identify the factors that influence the competitiveness of these devices. Methods: To evaluate the performance of such detectors, the test items were determined and test methods were established. Subsequently, detection, environmental, and magnetic field tests were conducted. Results: In the detection test, the detection performance did not satisfy the criteria when the detectors were 3.0 cm from the object. The detection performance of detectors based on nonferrous metals was inadequate. In the environmental tests, the detection performance did not change considerably with the detection environment. The safety standards were satisfied in the magnetic field tests. Conclusion: To enhance the competitiveness of domestic handheld metal detectors, the detection performance, especially that of devices based on nonferrous metals, must be improved. To more accurately identify the factors influencing the competitiveness of these devices, research must be performed at the subsystem and module levels.
길이조절식 강관을 이용한 철근콘크리트 기둥의 내진보강효과
임지훈(Lim, Ji Hoon),김찬휘(Kim, Chan Hwi),이영학(Lee, Young Hak) 대한건축학회 2021 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.41 No.2
The seismic retrofit method for reinforced concrete (RC) column using steel rod was proposed to resist torsion and enhance workability. The proposed method is about installation steel rods on the RC column externally so that can enhance the maximum load when subjected to seismic load. To investigate seismic performance of proposed method, one RC column with non-seismic detail and one RC column applied proposed method were manufactured and conducted cyclic loading test. The experiment results showed that the proposed steel rod retrofit method effectively resisted seismic load by enhancing the maximum load about 45% against control specimen.