다양한 발광 파장의 양자점을 첨가한 네마틱 액정의 광학적 특성 연구

김건엽,곽종훈 한국물리학회 2018 새물리 Vol.68 No.2

We fabricated quantum-dot-doped nematic liquid cells (QD-NLC) with various QD emission wavelengths and measured the capacitance and the order parameter of the fabricated cells against the quantum-dot's emission wavelength by using a capacitor method and a polarization-dependence absorbance method, respectively. We developed a theory that explained the relations between the capacitance and the order parameter and estimated various optical constants, such as the isotropic capacitance, activation energy, rotational viscosity, and response time, of the QD-NLC cells; the results were in excellent agreement with the values published in the literature. Typical response times obtained in the experiment were 301 ms, 344 ms, 405 ms, 457 ms and 485 ms at QD emission wavelengths of 470 nm, 490 nm, 510 nm, 560 nm and 630 nm, respectively. 다양한 발광 파장을 가지는 양자점을 첨가한 네마틱 액정셀을 제작하고, 축전기 방법과 편광 의존성 흡광도 방법을 사용하여 제작한 시료들의 양자점 발광 파장에 따른 축전 용량과 질서 변수를 각각 측정하였다. 축전 용량과 질서 변수 간의 관계를 설명할 수 있는 이론식을 유도하고, 제작한 매질들의 등방성 축전 용량, 활성화 에너지, 회전 점성 계수, 응답 시간 등의 다양한 광학 상수들을 측정하였으며 참고 문헌의 결과들과 잘 일치함을 보였으며, 대표적으로 실험에서 구한 응답 시간은 양자점 중심 발광 파장 470 nm, 490 nm, 510 nm, 560 nm, 630 nm에서 각각 301 ms, 344 ms, 405 ms, 457 ms, 485 ms와 같았다.

축전식 탈염 시스템의 안정적인 운전을 위한 최대허용전하

신아름,이진호,최재환 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0

셀 전위 대신 셀에 공급하는 총 전하(TC)를 조절함으로써 전극반응 없이 축전식 탈염(MCDI) 셀을 운전할 수 있는 방법을 연구하였다. 전극반응이 시작될 때 탄소전극에 공급된 총 전하를 측정하였고 이를 최대허용전하(MAC)로 정의하였다. 그리고 흡착과정에서 TC를 변화시키면서 MCDI 실험을 진행하면서 탈염성능을 분석하였다. MAC 보다 낮은 TC에서 운전한 결과 흡착-탈착 사이클을 20회 반복하는 동안 유출수의 pH와 농도변화가 일정하여 전극반응이 일어나지 않음을 확인하였다. 반면 MAC 이상의 TC에서 운전한 결과 전극반응으로 인해 사이클이 반복되면서 유출수의 pH와 농도가 지속적으로 변하였고 탈염성능이 저하되었다. 이를 통해 MCDI 셀에 공급되는 TC를 조절함으로써 간편하게 전극반응을 제어할 수 있음을 확인하였다. TC를 이용한 MCDI의 운전 기술은 전극반응에 대한 안정성을 높임으로써 MCDI의 실용화를 앞당기는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

1P-659 축전식 탈염 장치에서 셀 구조에 따른 탈염성능 연구

김나현,유석준,최재환 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.1

탄소전극(CDI), 음이온막과 탄소전극(ACDI), 양이온막과 탄소전극(CCDI), 양/음이온막과 탄소전극(MCDI)으로 구성된 네 종류의 축전식 탈염용 셀을 제작하여 탈염성능을 비교하였다. 각각의 셀에 대해 셀 전위를 0.6-1.4 V로 변화시켜 탈염실험을 진행하면서 유출수의 농도와 pH 변화를 측정하여 흡착용량(SAC)과 전극반응을 해석하였다. CDI는 전극반응이 일어나지 않는 낮은 전위에서 운전하지만 탄소입자 표면의 작용기나 용존산소는 낮은 전위에서도 전극반응을 일으켜 탈염성능을 저하시키는 요인으로 작용한다. 그 결과 SAC와 전하효율은 MCDI>CCDI>ACDI>CDI 셀의 순으로 나타났다. CDI 공정에서 탈염성능을 향상시키기 위해서는 전극반응을 억제하면서 이온선택성을 갖는 탄소전극의 개발이 시급한 것으로 판단된다.

1P-719 탄소전극의 두께가 축전식 탈염의 탈염성능에 미치는 영향

박수경,최재환 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.1

축전식 탈염(CDI) 장치에서 탄소전극의 두께(50 - 500 μm)에 따른 흡착용량(SAC)과 흡착속도 등을 분석하여 CDI 운전에 적합한 탄소전극의 두께를 도출하였다. 셀 전위 1.0 V에서 전극 두께가 50에서 500 μm로 증가함에 따라 SAC는 25.1에서 13.8 mg/g로 크게 감소한 반면, SAC의 90%를 흡착하는데 걸리는 시간(t0.9SAC)은 약 8배 정도 증가했다. SAC와 흡착속도 측면에서 탄소전극의 두께는 얇을수록 전극층의 전기저항이 감소하고 흡착되는 이온의 이동경로가 짧아져 탈염성능에 유리함을 알 수 있었다. 그러나 실제 CDI의 운전과정에서 흡착 및 탈착 주기를 고려했을 때 전극의 두께는 200-250 μm가 적합한 것으로 판단되었다.

평행판 축전기를 이용한 액체의 유전 상수 측정

김건희,하혜진,손상호,장태훈 한국물리학회 2021 새물리 Vol.71 No.4

To estimate the dielectric constants of liquids we designed, a hollow acrylic box and derived formulas for the capacitance and the dielectric constant in a parallel plate capacitor with a hollow acrylic box. The dielectric constants of acrylic, distilled water, and sodium chloride aqueous solutions were obtained and compared with theoretical values. Due to the fringing effect, the measured capacitances of the parallel plate capacitor were found to have values different from the theoretical ones. Because our formulas for the capacitance do not involve the fringing effect, the experimental capacitance values should be corrected using the ratio of the experimental value to the theoretical value to lessen the error rates. By doing so, we obtained meaningful data for the dielectric constants and confirmed that the dielectric constant decreased linearly with increasing concentration of sodium chloride in an aqueous sodium-chloride solution. 액체의 유전 상수를 산정하기 위해 속이 빈 아크릴 상자를 설계하고 아크릴 상자가 있는 평행판축전기에서 전기 용량와 유전 상수에 대한 공식을 도출하였다. 아크릴, 증류수 및 염화나트륨 수용액의 유전 상수를 구하여 이론값과 비교하였다. 평행판 축전기의 전기 용량 측정을 통해 프린징효과를 확인하였다. 도출한 전기 용량에 대한 공식은 프린징 효과를 포함하지 않았기 때문에 실험값은 오차율 줄이기 위해 실험값과 이론값의 비율로 보정되어야 한다. 이를 통해 의미있는 유전 상수데이터를 얻었으며, 염화나트륨 수용액의 농도에 따라 유전 상수가 선형적으로 감소하는 현상을 확인하였다.

Degradation Mechanisms of Organic Light-emitting Devices with a Glass Cap

양용석,추혜용,이정익,박상희,황치선,정승묵,도이미,김기현,Yang Yong Suk,Chu Hye Yong,Lee Jeong-Ik,Park Sang-He,Hwang Chi Sun,Chung Sung Mook,Do Lee-Mi,Kim Gi Heon The Korean Vacuum Society 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.1

우리는 tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3)와 같은 단분자 유기물 박막을 사용하여 유기물 발광 소자(OLEDs)를 제작하였다. OLEDs는 ITO가 증착된 유기 기판 위에서 제조되었고, 수명 측정 이후의 OLEDs에 대한 발광, 축전 용량, 유전 손실 특성 등을 측정하였다. 여기서, 수명 측정을 위하여 사용한 인가 전류는 0.5mA 에서 9mA까지 였고, 수명의 인가 전류 의존성은 약 2 mA 부근에서 다르게 관찰되었다. C-V 특성 곡선에서 나타난 축전 용량의 봉우리들은 유기물 내의 분극과 유기물과 금속의 경계에서 나타난 분극의 영향으로 추측된다. 그리고, 2 mA 보다 낮은 전류 하에서 수명 측정 후 발광특성이 저하된 OLEDs에서는 소자 내의 분극 크기의 감소와 전하 유입 장벽의 낮아짐이 같이 관찰되었다. We demonstrated organic light-emitting devices (OLEDs) based on the organic thin-film materials such as tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum $(Alq_3)$. The structure of OLEDs was vacuum deposited upon transparent and thin glass substrates pre-coated with a transparent, conducting indium tin oxide thin film. The luminance characteristics, current, capacitance, and dispersion factor for degraded OLEDs, which were made by various bias currents $(0.5mA\;{\leq}\;I_{Bias}\;{\leq}9mA)$, are studied. The current dependences of lifetime were divided at approximately 2mA, and they represented nearly linear behaviors but had different slopes in a logarithmic plot of lifetime versus bias current. With lighting OLEDs, the anomaly of capacitance, as shown in the CV curve, occurred because of two factors, polarization in the bulk of organic materials and the interface between the metal and organic layers. In decayed OLEDs that had lower bias currents of less than 2mA, it was found that the degradation of luminance was related to both the decrease of polarization and to the lowering of the injection barrier.

다양한 발광 파장의 양자점을 첨가한 네마틱 액정의 전기 전도도 및 유전율 측정 연구

김건엽,곽종훈 한국물리학회 2018 새물리 Vol.68 No.8

We fabricated quantum dot/nematic liquid crystal mixtures (QD-NLCs) with various quantum dot emission wavelengths and measured the electrical resistance and the electrical capacitance as functions of the QD emission wavelength by using the current-voltage characteristic curve and the capacitor method, respectively. By combining the Frank elastic continuum theory and the Maier-Saupe mean field theory, we explicitly present the formulae for the electric resistance and the electric capacitor in terms of the order parameter of the QD-NLCs. Versatile physical parameters, such as the electrical conductivity, dielectric anisotropy constant, Frank elastic constant and quantum dot potential energy, for various quantum dot emission wavelengths are qualitatively estimated from the experimental data by using the proposed theoretical model; Reasonably good agreements are obtained between the measured and predicted results. 다양한 발광 파장에 따른 양자점-네마틱 액정 혼합물 (QD-NLCs)을 제작하였고, 첨가한 양자점의 발광 파장에 따라 제작한 시료들의 전류-전압 특성 곡선 및 축전기 방법으로부터 전기 저항과 전기 축전 용량을 각각 측정하였다. Frank 탄성 연속 이론과 Maier-Saupe 평균장 이론을 결합하여 양자점-네마틱 액정 혼합물의 질서 변수로 전기 저항과 축전 용량 식을 유도하였다. 제안한 이론 모형과 실험 데이터를 시늉 내기하여 다양한 양자점 발광 파장에 따른 전기 전도도, 비등방 유전율, Frank 탄성 상수, 양자점 포텐셜 에너지와 같은 물리적 값들을 정량적으로 결정하였으며, 이론과 실험 결과가 잘 일치함을 보였다.

방전가공을 이용한 미세구멍 가공 시 절연액, 축전용량과 초음파 부가에 따른 가공특성

서동우(Dong Woo Seo),박민수(Min Soo Park),이상민(Sang Min Yi),주종남(Chong Nam Chu) Korean Society for Precision Engineering 2007 한국정밀공학회지 Vol.24 No.12

Degradation Mechanisms of Organic Light-emitting Devices with a Glass Cap

Yong Suk Yang(양용석),Hye Yong Chu(추혜용),Jeong Ik Lee(이정익),Sang He Ko Park(박상희),Chi Sun Hwang(황치선),Sung Mook Chung(정승묵),Lee Mi Do(도이미),Gi Heon Kim(김기현) 한국진공학회(ASCT) 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.1

우리는 tris-(8-hydroxyquinoline) aluminum (Alq3)와 같은 단분자 유기물 박막을 사용하여 유기물 발광 소자(OLEDs)를 제작하였다. OLEDs는 ITO가 증착된 유기 기판 위에서 제조되었고, 수명 측정 이후의 OLEDs에 대한 발광, 축전 용량, 유전 손실 특성 등을 측정하였다. 여기서, 수명 측정을 위하여 사용한 인가 전류는 0.5 ㎃ 에서 9 ㎃ 까지였고, 수명의 인가 전류 의존성은 약 2 ㎃ 부근에서 다르게 관찰되었다. C-V 특성 곡선에서 나타난 축전 용량의 봉우리들은 유기물 내의 분극과 유기물과 금속의 경계에서 나타난 분극의 영향으로 추측된다. 그리고, 2 ㎃ 보다 낮은 전류 하에서 수명 측정 후 발광특성이 저하된 OLEDs에서는 소자 내의 분극 크기의 감소와 전하 유입 장벽의 낮아짐이 같이 관찰되었다. We demonstrated organic light emitting devices (OLEDs) based on the organic thin film materials such as tris (8 hydroxyquinoline) aluminum (Alq₃). The structure of OLEDs was vacuum deposited upon transparent and thin glass substrates pre coated with a transparent, conducting indium tin oxide thin film. The luminance characteristics, current, capacitance, and dispersion factor for degraded OLEDs, which were made by various bias currents (0.5 ㎃ ≤ IBias ≤ 9 ㎃), are studied. The current dependences of lifetime were divided at approximately 2 ㎃, and they represented nearly linear behaviors but had different slopes in a logarithmic plot of lifetime versus bias current. With lighting OLEDs, the anomaly of capacitance, as shown in the C-V curve, occurred because of two factors, polarization in the bulk of organic materials and the interface between the metal and organic layers. In decayed OLEDs that had lower bias currents of less than 2 ㎃, it was found that the degradation of luminance was related to both the decrease of polarization and to the lowering of the injection barrier.

전기흡착용 다공성 탄소전극의 제조 및 특성 분석

박남수(Nam Soo Park),최재환(Jae Hwan Choi) 大韓環境工學會 2008 대한환경공학회지 Vol.30 No.4