인천대학교 인디고클랫폼 인천대학교 기술지원허브

원자층 증착법은 자기 제한 반응에 기반하여 사이클 당 단분자층이 균일하게 증착되므로, 고종횡비를 가지는 3차원 구조 내에서도 균일한 박막의 형성이 가능하다. 현재 3차원 NAND내 워드라인 금속으로 활용되는 텅스텐은 원자층 증착법이 가능하지만, 확산 방지막이 필요하여 적층 수 증가에 한계가 있으며, 확산 방지막으로 인한 저항의 증가 문제가 존재한다. 이에 따라 몰리브데넘이 텅스텐을 대체할 차세대 금속 배선 물질로 원자층 증착법을 적용하기 위해 활발한 연구가 진행되고 있으나, 기존 몰리브데넘 전구체는 높은 융점으로 인해 증착 시 특수한 장비가 필요하고, 고순도 박막 형성을 위해 고온 공정을 요구하며, 자기 식각 반응의 한계를 보였다. 본 발명에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 사이클로펜타디에닐 기반 몰리브데넘 전구체를 이용한 몰리브데넘 탄화물 원자층 증착법 및 증착 후 열처리 중 기판 반응을 통한 환원법을 제시한다. 본 발명에서 활용한 전구체는 70 °C 의 온도에서 안정적인 전구체 공급이 가능하며, 증착은 475 °C 이하에서 구현된다. 또한 증착 후 열처리 과정에서 기판과 반응하여 박막 내 탄소가 제거됨으로써 고순도의 몰리브데넘 박막의 형성이 가능하다. 본 발명자는 몰리브데넘 탄화물 박막을 사이클로펜타디에닐 기반 몰리브데넘 전구체를 활용한 원자층 증착법으로 증착하였다. 반응 기체는 고순도 수소를 사용하였으며 퍼징과 운반 기체는 고순도 질소를 사용하였다. 공정 사이클은 전구체 노출 5초, 퍼징 15초, 반응물 200초, 퍼징 100초의 시간으로 구성하였다. 증착된 박막의 두께는 타원계측기와 FE-SEM을 통해 확인했다. 이후 550-950 °C 의 온도 범위에서 RTA를 활용해 1분간 증착 후 열처리 공정을 수행하였고, 이후 4점 탐침법을 활용한 박막의 면저항 측정으로 증착 후 열 처리를 통해 박막의 비저항이 감소함을 확인하였다. XRD 분석 결과, 박막 증착 후 열처리를 통한 기판과의 상호작용을 통해 몰리브데넘 탄화물의 탈탄소화 반응을 유도해 몰리브데넘으로 상변화가 발생함을 확인했다. 박막의 조성을 확인하기 위해 XPS 깊이 분석을 진행하였다. 위 그래프의 XPS 깊이 분석 결과와 같이 열 처리 이전 2 : 1의 비율로 존재하던 몰리브데넘 : 탄소의 비율이 열처리 이후 기판 내 산소에 의한 탈탄소화 반응을 통해 탄소가 박막 내에서 제거되고 90% 이상의 몰리브데넘 박막으로 환원된 것을 확인했다.

.

A series of copper-containing MWW-type zeolitic catalysts (Cu-DML-x) were synthesized at various hydrothermal temperatures (x = 80–200 °C), and the catalytic activity in CO oxidation was investigated depending on the copper species. The chemical states of copper on Cu-DML-x catalysts were identified as a framework and extraframework Cu in MWW structure and copper oxides on the external surface depending on the temperature, and these Cu species coexisted with one another. While the MWW structural property was lost with increasing the synthesis temperature, the copper oxide species were additionally formed at higher temperatures. Cu-DML-100 and -120, mainly containing extraframework Cu, demonstrated superior CO oxidation activity compared to Cu-DML-80 with dominant framework Cu. Cu-DML-160, -180, and -200 catalysts, in which extraframework Cu and copper oxides were dominantly present as dual sites, showed the lowest activation energies. This indicates the critical role of extraframework Cu and copper oxides in promoting CO oxidation over zeolites.

본 발명은 항공기 활주로 말단부, 철도 종단구간, 고속도로 방호구간 등에서 발생하는 고에너지 충격 상황에 효과적으로 대응하기 위한 충격 흡수형 고공극 콘크리트 구조체(IMAS 시스템)에 관한 것이다. 본 구조체는 충격 시 의도적으로 파괴되며 에너지를 흡수하고, 구조 건전성을 전기적 방식으로 실시간 감지할 수 있는 기능을 갖추며, 동시에 겨울철 외기 환경에서도 결빙을 억제할 수 있는 열 기능을 겸비한다. 이를 위해 본 발명에서는 초음파 분산 처리된 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 실리카 졸겔 공정으로 기능화하여, 포케톤(Poketone) 및 활성탄 계열의 골재 표면에 코팅함으로써, 충격 시 콘크리트 내부에서 골재와 시멘트 사이의 계면 박리 현상을 방지하도록 하였다. 본 발명의 핵심 기술 중 하나인 이 CNT 졸겔 코팅층은 콘크리트 내에 적용된 다양한 골재와 시멘트 수화물(C-S-H) 간의 계면 결합력을 향상시켜, 재료 간의 일체화 수준을 높이고, 충격 시 골재의 고유한 물성이 효과적으로 콘크리트 전체 구조체에 전달되도록 한다. 또한 본 발명은 포케톤 메쉬를 CNT 졸겔 코팅 후 잔골재 일부로 혼입함으로써, 구조체의 전반적인 강성은 낮게 유지하되, 국부적으로 충격 에너지를 흡수하고 완화할 수 있는 재료 설계를 구현하였다. 포케톤은 높은 인성과 변형 복원력을 갖추고 있어, 충격 에너지를 급격히 분산시키는 동시에 항공기 동체에 전달되는 2차 충격을 저감하는 효과를 제공한다. 이로써 IMAS 시스템은 충격에 쉽게 부서지도록 설계되면서도, 구조체의 통합성은 유지되는 특징을 갖는다. 한편, 전기전도성과 다공성이 우수한 야자수 기반 활성탄을 주된 잔골재로 활용하고, 그 내부에 PCM(상변화물질)을 진공 함침시켜, 충격 흡수와 동시에 겨울철 결빙 방지 기능을 구현하였다. PCM은 일정 온도 이하에서 고체에서 액체로 상변이를 일으키며 잠열을 방출하여, 구조체 표면의 온도 하강을 완화시킴으로써 활주로 및 도로 노면의 결빙을 억제하고, 항공기 착륙 시 제동 실패 등의 사고를 예방하는 데 기여한다.

최근 전 세계 건설 산업은 지속 가능한 발전과 환경 보호를 중심으로 한 친환경 건축물에 대한 수요가 증가하고 있다. 특히 에너지 효율성을 높이고 건축물의 유지보수 비용을 절감하기 위한 고성능 건축 재료의 개발이 중요한 연구 과제로 떠오르고 있다. 기존 콘크리트 구조물은 구조적 강도 측면에서는 우수하나 열전도율이 낮아 에너지 관리 측면에서 한계를 드러내고 있다. 이에 따라 열적 성능과 구조적 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다. 본 발명은 실리카퓸 혼화재와 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT)라는 나노소재를 혼합한 복합 재료를 이용하여 콘크리트의 열적 성능과 구조적 강도를 동시에 개선하는 복합 코팅층을 제공한다. 기존 콘크리트 구조물의 낮은 열전도율과 제한된 구조적 강도의 문제를 동시에 해결하기 위해, 실리카퓸 혼화재와 CNT를 복합적으로 활용하여 코팅층을 설계하는 기술이다. 특히 실리카퓸은 높은 활성과 미세구조 개선 효과로 콘크리트 내부의 밀도를 높이고 미세 공극을 채워 구조적 강도를 높이며, CNT는 뛰어난 열전도성 및 기계적 강도를 제공하여 코팅층 전체의 열적, 구조적 성능을 더욱 향상시킨다. 본 발명에서는 이 두 가지 나노소재의 균일한 혼합을 위해 초음파 분산 및 적절한 혼합 비율을 설정하며, 수화 반응에서 두 재료가 화학적으로 안정적으로 결합할 수 있도록 융화성을 면밀히 검토한다. 이 복합 코팅층은 콘크리트 표면에 균일하게 도포된 후 경화되며, 이에 따라 콘크리트는 기존 대비 열 관리 효율성이 높아지고, 외부 응력에 대한 내구성과 내충격성도 현저히 개선된다. 이러한 코팅층의 적용으로 건축물 및 인프라 시설의 에너지 소비를 크게 절감할 수 있으며, 유지보수 비용도 낮출 수 있어 경제적이며 친환경적인 건축 기술로 활용 가능하다. 이와 같은 나노소재 기반의 복합 코팅 기술은 지속 가능한 건축 환경을 구현하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.

The present invention relates to the development of a sulfuric acid-resistant, high-durability composite mortar incorporating Graphene Nanoplatelets (GNPs) and Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs). The deterioration of concrete is linked with the liberation of sulfuric acid (H2SO4) in the presence of microorganisms in sanitary wastewater resources. This damage, which is often referred to as “microbial induced concrete corrosion” (MICC), is commonly observed in concrete pipes and results in substantial damage. The anaerobic digestion of sewage results in the liberation of hydrogen sulfide (H2S) gas, which metabolizes with oxygen by aerobic bacteria, thereby producing H2SO4 solution. During MICC, the sulfate ions (SO42− ) react with the binder products (mainly CH, C–S–H, and monosulfate) and produce gypsum and ettringite, as shown in equation 1-3. The formation of these products is accompanied by an increase in volume and pressure in concrete, leading to internal cracking that can result in structural failure. The current solutions on improving the resistance of concrete against chemical and biogenic attacks include the modification of concrete mix using pozzolanic materials, sulfate-free aggregates, polymeric fibers, and adoption of special surface treatment and curing methods. This innovative composite mortar is designed to perform effectively in chemically aggressive environments by significantly enhancing both mechanical, durability and microstructural characteristics. The incorporation of GNPs and MWCNTs results in a denser microstructure, improved interfacial bonding, and reduced porosity, which collectively contribute to increased resistance against acid attack, particularly from sulfuric acid solutions with low pH levels (Ph=1-2). The invention employs optimized dispersion techniques, such as high-shear mixing or ultrasonication, to ensure uniform distribution of the nanomaterials within the cementitious matrix. As a result, the mortar demonstrates improved compressive strength, residual compressive strength lower mass loss, and reduced formation of harmful products like gypsum and ettringite after acid exposure. This makes it highly suitable for use in sewer systems, industrial floors, chemical storage areas, and other structures exposed to harsh acidic conditions. The invention offers a sustainable, high-performance solution for long-term durability in infrastructure subjected to chemical degradation.

- AgInS2 및 CuAgInS2 양자점 소재에서 형광 반치폭 100 nm 이하의 띠끝(band edge) 발광 현상을 최초로 보고함. - 선행연구에서는 AgInS2 양자점 및 CuInS2 양자점에서는 형광(발광) 반치폭이 100 nm 이상의 넓은(broad)한 trap 발광 특성이 보고됨 - 2018년 이후, Ga doping된 AgInS2 및 AgInS2/Ga2S3 (핵/껍질) 구조의 양자점에서 좁은 반치폭 (100nm 이하)의 띠끝발광 현상이 보고됨 -하지만 Ga doping한 경우 발광파장이 600 nm 이하로 제한되며, 적색 (620 nm이상) 발광이 어려움. - 본 기술은 AgInS2 양자점 합성시, Ag:In:S 주입 비율을 (In/Ag >=2, S/Ag >=4) 하여, AgInS2 내부의 결정결함을 최소화하여, Ga 없이도 좁은 반치폭의 띠끝발광현상을 확보함. - 위 내용은 첨부의 논문으로 기 발표함 - 본 제안기술의 AgInS2 양자점에 추가적으로 Cu를 주입하여, 띠끝 발광파장을 800 nm 영역대까지 확대함.

피렌-포피린-C60 로 구성된 발색단을 금속-유기 골격체에 삽입하는 제조 과정에 대한 발명으로, 발색단 내 효과적인 에너지 및 전자이동이 관찰되어 광촉매 응용이 가능함.

적층형 반도체의 셀 메모리 컨택을 위해 고안된 Raised PAD를 대체하여 더 간단하게 공정을 진행할 수 있는 방

본 발명은 금속 전구체와 탄소 껍질 전구체를 레이저 열처리를 통하여 탄소 껍질을 가지는 금속 나노입자 촉매를 형성하는 기술이다. 탄소 껍질을 가지는 금속 나노입자 촉매를 합성하는 기존의 방법들은 furnace를 통한 장시간의 열처리를 진행하는 것이 필요하였는데, 해당 기술은 레이저를 통한 열처리로 탄소 껍질을 가지는 금속 나노입자 촉매를 더 적은 에너지와 짧은 시간에 합성하는 것을 목표로 한다. 전체적인 과정은 금속 및 탄소 전구체를 탄소 지지체에 담지하는 단계, 스프레잉을 통해 금속 및 탄소 전구체가 함침된 탄소 지지체를 기판 표면에 도포하는 단계, 레이저 열처리를 통해 탄소 껍질을 가지는 금속 나노입자 촉매를 합성하는 단계를 포함한다.