거품기와 꽃 모양을 나타내는 주석이 박힌 실리콘 산화물의 성장 메커니즘 개략도 및 각각의 전자현미경 (사진. 건국대학교)

건국대학교 기계설계학과 진창현 교수(제1저자, KU연구전임)와 이동진 교수(교신저자) 연구팀은 주석 산화물 박막을 이용해 거품기와 꽃 모양의 독특한 형태를 지니고 가시광선 전 범위에서 발광특성을 가진 3차원 실리콘 산화물 마이크로/나노 구조를 합성하는데 성공했다.
3차원 꽃 모양의 실리콘 산화물의 발광특성 내용을 담은 이번 연구 논문은 세계적인 과학저널 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인 판 8월 1일 자에 게재됐다.

기존 파우더의 기체 상(狀)을 이용한 마이크로/나노 구조의 합성 방법은 실험방법이 비교적 간단하고 다양한 물질을 합성할 수 있다는 장점 때문에 널리 사용되어 왔으나 소스 파우더가 주입되는 가스의 영향으로 쉽게 비산될 뿐만 아니라 대부분이 기판에 고정된 촉매로 제한되기 때문에 그 형태가 저차원(0, 1차원)에 한정됐다. 게다가 최종 생성물이 촉매를 포함하고 있는 경우가 대부분이어서 순도를 저하시키지 않게 하기 위해서는 반드시 촉매를 제거시켜야 하는 번거로움이 있었다.  

건국대 이동진 교수 연구팀은 소스 파우더와 촉매를 사용하지 않는 대신 고온에서 열분해 되는 주석 산화물을 활용한 새로운 가스 기반 공정으로 기판 성분을 주성분으로 하는 거품기와 꽃 형태의 3차원 구조를 개발하는데 성공했다.  

건국대 연구팀이 개발한 새로운 3차원 실리콘 산화물 구조에서는 기판 전체에 골고루 주입되는 주석 입자들이 실리콘 기판의 녹는점 온도를 낮출 뿐만 아니라 실리콘 산화물 내부에도 계속적으로 침투하여 촉매제의 역할을 담당하기도 한다.  

침투한 결정질의 작은 주석 입자들이 제 2상의 계층적 나노 구조 성장을 돕고 다양한 발광 특성을 나타나게 한다. 특히 주석 입자들이 침투하는 과정과 넓은 파장대별 발광 현상을 직접 동영상으로 구현함으로써 연구결과에 대한 객관성을 확보하는데 성공했다.

이러한 기체상을 이용한 새로운 합성 방법은 기판과 열분해 되는 금속 산화물의 종류에 따라 여러 가지 크기/모양/색깔을 나타내는 3차원 발광소자 구현이 가능하다는데 큰 의미가 있다.  

진창현 교수는 “간단하지만 강력한 실험 방법인 만큼 앞으로도 다양한 재료와 공정 변수를 도입함으로써 많은 재미있는 현상들을 도출할 수 있을 것”이라며 “후속 연구를 통해 다단계의 공정 없이 기능성이 부여된 3차원의 구조를 구현함으로써 상당한 원가 절감 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

● 그리드

전자관에서 양극과 음극 사이에 있으면서 전자류에 영향을 주기 위하여 나선상 또는 망목상으로 만든 전극을 의미한다.

● 극한전력

1개의 송전선으로 송전할 수 있는 최대 전력을 뜻한다.

● 근가

전주, 지주 등이 넘어지지 않도록 기초 지중 부분에 수평으로 부착하는 뿌리 받침을 말한다.

● 글로방전

저기압 방전으로 알려져 있으며, 음극 적전에 큰 전압 강하가 있고 여기서 가속된 이온이 음극면에서 2차 전자를 추출해 방전을 유지한다.

● 금속정류기

금속과 반도체의 접촉면을 이용한 정류기이다.

● 금지대

이온 결합을 이루는 에너지대에서 전자가 들어갈 수 없는 범위를 말한다.

● 기계손

회전기에서 마찰 저항으로 인한 기계 에너지의 손실을 뜻한다.

● 기억소자

프로그램이나 데이터 등의 정보를 기억할 수 있는 소자이다.

● 기자력

철심에 코일을 N회 권선하고 전류 I를 흐르게 하면 철심에 생기는 자속 ø는 NI에 비례한다. 이 NI를 기자력이라고 한다.

● 기전력

전하의 전위를 올리는 것으로서 전기회로에 전류를 흐르게 하는 작용을 하는 것을 기전력이라고 한다.

● 기중차단기

접촉자 간의 개폐 동작이 대기 중에서 행해지는 차단기이다.

● 가격결정발전계획

거래일의 한계가격을 산출하기 위해 수립하는 발전계획으로 열 공급, 송전제약 등의 각종제약요소를 고려하지 않고 수립되는 비제약 발전계획이다. 이는 발전사업자가 신고한 공급가능용량, 기술적 특성자료 및 수요예측자료를 바탕으로 수립된다.

● 감가상각

건물, 기계, 차량 등 토지 이외의 설비는 사용하면 할수록 소모되고 낡게 되는데, 이 같은 유형 자산의 가치 감소액을 일정한 방법으로 장부가액에서 감액하는 회계처리를 감가상각이라 한다. 감가상각비는 각 사업연도의 비용으로 계상된다. 즉 고정자산의 취득가액을 일정 기간 비용으로 배분하는 절차라고 할 수 있다. 또한 감가상각비는 비용으로 제품의 원가에 가산되고, 제품이 판매되면 매출대금에 포함되었다가 회수된다.

● 거래정지

전력거래자가 지급의무 불이행 또는 담보보충의무 불이행으로 인해 채무불이행이 발생하고, 전력거래소로부터 채무불이행 발생의 통지를 받은 때로부터 24시간 이내 또는 전력거래소와 서면으로 달리 합의한 일시까지 채무불이행을 해소하지 못한 때에 전력거래소가 해당 전력거래자에 대해 전력거래를 정지시키는 행위 및 그 상태를 말한다.

● 건설단가

발전소 건설단가는 발전소를 건설하는데 소요되는 총 비용을 건설 대상 발전소의 설비용량으로 나눈 값으로, 발전소 단위 용량 당 건설비를 나타낸다.

● 결제

결제의 사전적 의미는 ‘대금수수(授受)에 의해서 매매 당사자 간의 거래관계를 끝맺음’으로 되어있다. 따라서 전력시장에 결제란 전력시장운영규칙에 따라 최종 정산된 전력거래대금을 결제절차에 따라 전자결제시스템에 의해 전력거래소가 주관이 되어 회원사간 거래대금을 수수하는 것을 말한다.

● 계량데이터베이스

현장에 설치된 전력량계로부터 취득한 계량데이터와 계량점 및 계량설비에 관한 계량등록정보 등 정산에 필요한 대량의 정보를 통합하고 구조화함으로써 컴퓨터의 보조기억장치에 기억시켜 놓은 데이터의 집합체를 의미한다.

● 계량설비

계량점과 공중통신망 사이에 연결되는 지점 간에 있는 전력량 측정 및 계량자료의 전송에 관련된 모든 구성요소의 집합을 말하며, 발전기의 전력량을 ㎿h로 계량하기 위한 계기용 변압기(PT), 계기용 변류기(CT) 및 2차 회로에 연결된 전력량계와 계량데이터 수집(저장) 및 전송장치로 구성되어 있다.

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