Fabrication of layers based on printed Indium-Tin-Oxide and their application to Hazard and Noxious Substance sensor

A sensor is a device that converts physical or chemical states of a matter into an electrical signal. Sensor technology can be described as a technology that expands a human sense to a machine. And those information are used valuably in accord with present IT technology. Sensor technology clearly reveals a tendency of miniaturization, integration, intellectualization, and systematization etc. Furthermore, it has been used extensively from our daily life to marine or space exploration. However, At the field of application, sensor technology should be improved in many aspects. Moreover, I felt the need to develop environmentally friendly and Low-power sensor is growing. Also, Introduction of new technology is required to take of suitable material in harsh environments. And reliability is inevitable. In this thesis, I have researched a new hazardous and noxious substances sensor to apply for offshore plants and seacoast. I considered that higher sensitivity and stability could be acquired by using chemically stable metal oxides. Especially, metal oxide nano particles will be suitable since it provides wide contact surface. In addition, I suggested a print coating technology to fabricate the sensors. Using this method, I have demonstrated the hazardous and noxious substances sensor, and verified the feasibility of the sensors at harsh environments. In the chapter 1, I described the sensor technology, physical properties of ITO, the importance of hazardous and noxious substances sensor, and the purpose of this dissertation. In the chapter 2, I described the detail of experiment. A printing technology and the fabrication method were described. It is also described the analysis methods used in this research. In the chapter 3, I optimized a printing method by printing process conditions , surface treatment and ITO films. In the chapter 4, I suggested a hazardous and noxious substances sensor using the ITO layer. The sensor was operated at room temperature without additional heating. Also, we observed the ITO sensing properties under wide pH ranges. In the chapter 5, I verified the reliability of the fabricated ITO sensor, it was carried out discussion of change and its cause of properties. Finally, all results were summarized and concluded in the chapter 6.센서는 대상물의 물리 또는 화학적 신호를 전기적인 신호로 대신하거나, 변형시키는 소자이며, 센서기술은 기계장치에 감각기능을 부여하는 기술로 인간의 감각기능을 확장하는 기술이다. 이러한 정보는 현재의 정보통신 기술과 맞물려 유용하게 사용되고 있다. 센서기술은 집적화, 지능화, 시스템화, 소형화 등의 경향이 나타나고 있다. 또한 가정에서부터 산업현장, 해양 및 우주탐사에 이르기 까지 광범위하게 활용되고 있다. 하지만 센서의 보다 폭넓은 활용을 위해서 개선되어야 할 점도 다수 존재한다. 센서의 응용의 관점에서는 집적화, 저전력, 친환경적인 센서의 중요성이 더해가는 상황이다. 이를 위해서는 센서의 신뢰성을 확보하고, 센서의 사용 환경에 알맞은 물질을 활용하는 새로운 기술의 도입이 요구된다. 본 연구에서는 위험유해물질 집적센서의 개발을 위하여 안정된 센서 재료의 선택과 경제적인 제작방법의 검토, 이를 통한 센서 제작 및 성능의 검증에 관하여 연구하였다. 우선 화학적으로 안정적인 금속 산화물 중 나노 입자를 활용하여 접촉 면적을 넓힘으로써 높은 감도와 안정성을 확보할 수 있다고 판단하였다. 또한 금속 산화물 나노 입자를 이용하여 센서를 제작하기 위하여 인쇄공학적 접근법을 제안하였다. 이를 통하여 제작된 센서의 감지 성능과 사용할 환경에 대한 내구성 및 신뢰성에 대하여 검토하여 특수한 환경에서 신호를 검출할 수 있는 센서를 구현하였다. 특히 해양플랜트에서 활용될 수 있는 위험유해물질 센서를 구현할 목적으로 별도의 히터작동 없이 상온에서 폭발성 물질을 검출할 수 있는 기능을 구현하기 위한 감도의 향상과 해양이라는 특수한 환경에서의 신뢰성 있는 신호를 발생시키고 유지하기 위한 방법을 연구하였다. 제1장은 센서기술에 대한 기본적인 내용과 ITO의 물성, 그리고 위험유해물질 센서의 중요성 및 본 연구의 목적에 대하여 설명하였다. 제2장에서는 실험방법 부분으로서, 인쇄공학기술 및 인쇄공학기술을 이용한 ITO박막제작 방법에 대해 서술하고, 본 연구에 사용된 특성 분석 기술에 대해 설명하였다. 제3장에서는 인쇄공학기술로 제작된 ITO 센서의 특성을 개선시키기 위한 최적화에 대하여 고찰하였고, 이를 적용한 인쇄된 ITO 박막의 물성평가 결과에 대해 설명하였다. 제4장에서는 제작된 ITO의 실온에서의 위험유해물질에 대한 센서 성능과 응용에 관하여 고찰하였다. 제5장에서는 제작된 ITO의 신뢰성 및 특성 변화 와 그 원인에 대한 고찰 결과를 설명하였다. 마지막으로 제6장에서는 본 연구에서 얻은 결과를 정리하여 요약 및 결론에 대하여 기술하여, 본 연구에서 목적한 안정성이 높은 위험유해물질 센서를 구현하였으며, 경제적인 방법으로 센서를 제작할 수 있음과, 이러한 센서를 통하여 신뢰성 있는 신호를 발생할 수 있음을 입증하였다.1. Introduction 1.1 Sensor technology 1 1.2 Sensor technology application 3 1.2.1 Necessity of Hazardous and Noxious Substances sensor 3 1.2.2 Current state of HNS sensing technology 4 1.3 Metal oxide based sensor 5 1.4 Properties of ITO (Indium Tin Oxide) 7 1.5 Proposal and purpose of this study 14 Reference 15 2. Experimental methods 2.1 Film printing method 18 2.2 ITO layer printing 21 2.3 Characterization Methods 23 2.3.1 Optimization of ITO layer 23 2.3.2 Surface and material properties of printed layers 27 2.3.3 Sensor performances 39 Reference 41 3. Characteristics of ITO film by printing coat method 3.1 Material properties of the ITO 43 3.2 Optimization of the printed ITO layer manufacturing method 45 3.2.1 Determination of printing patterns 45 3.2.2 Transfer ratio of the ITO layer 48 3.3 Properties of the printed ITO layer 50 3.3.1 Shape control 50 3.3.2 Electrical properties 52 3.3.3 Optical properties 54 3.4 Conclusion 56 Reference 57 4. HNS sensor based on printed ITO layer 4.1 Introduction 59 4.2 Experiment details 60 4.3 Sensor properties 61 4.4 Sensor mechanisms 63 4.5 Conclusion 65 Reference 66 5. Characteristic evaluation of ITO sensor 5.1 Introduction 67 5.2 Experiment details 67 5.3 Reliability of the sensor 68 5.3.1 Dynamic characteristics of ITO sensor 68 5.3.2 Robustness tests of ITO sensor 70 5.3.3 Selectivity of ITO sensor 73 5.4 Conclusion 75 Reference 76 6. Conclusion 77 Resume 78 Acknowledgement 8

지속 가능한 마을 만들기의 원칙 : 장소시대를 위하여

어린 시절 시골 마을1)을 생각해 보자. 길을 가다가 어른을 만나면 으레 진지 드셨습니까?라는 인사 말씀을 드린다. 그러면 어르신께서는 그래 너도 밥 먹었니? 어디 가니?라고 답하신다. 아이의 이름을 알고 있는 것은 당연해도 주로 누구의 아들, 누구의 딸이라는 말도 익숙했다. 마루에 누군가 갖다 놓은 김치가 투박한 그릇에 담겨 있다. 어머니는 그것이 누구 집에서 준 것인지를 바로 알아차린다. 저녁이 되거나 혹은 한가한 겨울이 되면 어른들이나 애들은 친구를 만나기 위해 마실을 간다(이웃집에 놀러 간다). 한마디로 마을은 주민 간에 상호 밀접한 교류가 있는 일정한 범위의 정주지였던 것이다. 하루의 일상을 생각해 본다. 아침에 일어나 밥 한수가락 적당히 뜨고 자리를 일어선다. 엘리베이터에서 주민을 만나면 안녕하세요!라고 구두로 인사하거나 아니면 목례로 인사를 나눈다. 칠년 전에 살았던 아파트 단지에서는 엘리베이터 안에서 주민을 만나면, 왠지 서먹서먹한 분위기를 모면해 보려고, 가능한 엘리베이터 벽면의 거울에 비친 내 모습을 바라보고만 있었다. 지금 살고 있는 우리 아파트 단지는, 부모님을 모시고 사는 주민들이 많아서 그런지, 이런 인사가 그리 낯설지가 않다. 그렇지만 우리 아파트 옆집에, 그리고 위 아랫집에 누가 사는지 나는 모른다. 물론 집사람은 몇 명 정도 알고 지내는 것 같다. 어머님도 노인정에서 만난 분들과 자주 연락을 하고 계신다. 다른 주민들도 나와 별반 다르지 않을 듯하다. 지하주차장에서 차를 몰고 학교로 간다. 연구실에 들어가 강의준비, 논문준비, 그리고 주민들 만날 일, 도시재생 관련 일들을 정리하다보면 하루가 훌쩍 지나버린다. 가끔씩 동료 교수들과 담소를 나누거나 점심식사를 하는 일을 빼고 나면, 물론 다른 동료들보다는 상대적으로 더 많이 만나는 편이라고 생각하지만, 나 혼자만의 공간에서 하루 종일 보내는 일이 전부이다. 도시재생과 마을 만들기에 참여하고 있는 나는 과연 얼마나 우리 마을과 우리 학교에서, 그리고 내가 속한 도시에서 그 구성원들과 얼마나 소통하고 있는지, 얼마나 신뢰를 형성하고 있는지, 얼마나 열린 관계를 맺고 있는지를 생각해본다

The Placeness in urban street : a case study of Daehak street in Seoul, Korea

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :협동과정 조경학 도시·환경설계전공,1998.Docto

레이저 유도 플라즈마 및 초음파 기술을 활용한 열유체 진단기법 연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 기계항공공학부, 2015. 8. 여재익.We investigated the LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) characteristics in various phase conditions including single-phase (gas) and two-phase (liquid gas, solid gas) for thermo-fluid applications. For single-phase (gas) analysis, two-dimensional mapping of the LIBS signals from chemical species information was performed in propane flames with in situ diagnostics. Key combustion information, such as density, fuel concentration, and fuel/air equivalence ratio were provided by the LIBS measurement. For the two-phase spray flame, the simultaneous laser ignition and spectroscopy enabled rapidly determining the local equivalence ratio and condensed fuel concentration during the reaction. In parallel with the laser ignition, the equivalence ratio and droplet characteristics, such as concentration, size, and distribution of spray combustion, were simultaneously obtained for a feedback control system. For the two-phase aerosol analysis, LIBS detected solid carbon particulates in a flow system that was designed to replicate aircraft exhaust flow conditions. The detected signals from the emissions stream at velocities of up to 70 m/s showed that in-situ characterization of carbon particulates in the high-speed exhaust were proven feasible. The results obtained through this research will allow for more practical diagnostics in various applications such as biology, combustion and the environment. In addition, basic research was conducted for the thermo-fluid diagnostics using LIUS (laser-induced ultrasound) waves. We demonstrated that the reduced-graphene-oxide-coated thin aluminum film (rGO-Al) and rGO-coated polydimethylsiloxane (rGO-PDMS) were effective optoacoustic transmitters for generating high-pressure and high-frequency ultrasound waves. Under pulsed laser excitation, rGO-Al and rGO-PDMS transmitters generated enhanced optoacoustic pressure that was 64 and 76 times stronger, respectively, than Al alone. Promising optoacoustic wave generation was made possible by optimizing the thermoelasticity of metal, the PDMS film and the thermal conductivity of rGO in the proposed transmitter for laser-induced ultrasound applications. LIBS and LIUS have great advantages as analytical techniques, namely, real-time rapid analysis and stand-off detection capability, which are all material phases for diagnosing thermo-fluid phenomena.CHAPTER 1 INTRODUCTION 1 1.1 Motivation and purpose 1 1.2 Laser-material interaction 5 1.2.1 Laser 5 1.2.2 Various phenomena in laser-matter interactions 6 1.3 Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) for Thermo-Fluid Diagnostics 10 1.3.1 Introduction of LIBS 10 1.3.2 The theory of LIBS 11 1.3.3 Comparison of LIBS and conventional diagnostic methods for thermo-fluid applications 17 1.3.4 LIBS for thermo-fluid applications 23 1.4 Laser-Induced Ultrasound Wave for Thermo-Fluid Diagnostics 27 1.4.1 Introduction of LIUS 27 1.4.2 The theory of LIUS 30 CHAPTER 2 EXPERIMENTAL SETUP 34 2.1 Experimental apparatus 34 2.1.1 Laser 34 2.1.2 Spectroscopy 35 2.1.3 Hydrophone 36 2.2 Shadow graph 37 2.3 Light scattering 38 CHAPTER 3 DIAGNOSTIC OF GAS PHASE REACTING FLOW USING LIBS 39 3.1 Background and objective 39 3.2 Experimental condition 41 3.3 Results 45 3.4 Conclusion 52 CHAPTER 4 DIAGNOSTIC OF TWO PHASE (LIQUID-GAS) REACTING FLOW USING LIBS 54 4.1 Background and objective 54 4.2 Experimental condition 60 4.3 Results 62 4.4 Conclusion 94 CHAPTER 5 DIAGNOSTIC OF TWO PHASE (SOLID-GAS) FLOW USING LIBS 96 5.1 Background and objective 96 5.2 Experimental condition 99 5.3 Data analysis 105 5.4 Results 107 5.4.1 LIBS spectra in particle stream 107 5.4.2 Visualization of particle and plasma 110 5.4.3 LIBS signal for delay time 113 5.4.4 LIBS signal for carbon concentration 117 5.4.5 Limit Of Detection (LOD) 125 5.5 Conclusion 126 CHAPTER 6 DIAGNOSTIC OF LIQUID PHASE SAMPLE USING LIUS : PART 1 REDUCED GRAPHENE OXIDE COATED THIN ALUMINUM FILM 128 6.1 Background and objective 128 6.2 Experimental condition 130 6.3 Results 132 6.4 Conclusion 140 CHAPTER 7 DIAGNOSTIC OF LIQUID PHASE SAMPLE USING LIUS : PART 2 REDUCED GRAPHENE OXIDE COATED POLYDIMETHYLSILOXANE (PDMS) FILM 141 7.1 Background and objective 141 7.2 Experimental condition 143 7.3 Results 145 7.4 Conclusion 154 CHAPTER 8 CONCLUSION 156 REFERENCES 158 ABSTRACT IN KOREAN 167 ACKNOWLEDGEMENTS IN KOREAN 169Docto

Improved crashworthiness of polygonal tubes by using trigger

학위논문(석사) --서울대학교 대학원 :기계항공공학부,2007.Maste

Impacts of Changes in Intergovernmental Grants Policy on the Efficiency and Equity of Local Government Financial Management

본 연구는 정부 간 재정지원 제도의 변화가 지방정부의 효율성과 형평성에 미치는 영향을 분석하였다. 정책학, 행정학 및 경제학 연구에서 효율성과 형평성은 기본적으로 상충 관계로 받아들여짐에도 불구하고 정의 상관관계의 가능성에 대한 이론적 정책적 논의가 지속되고 있다. 본 연구에서는 미국 특별지방정부 중 하나인 학교구를 대상으로 뉴저지 주의 교육재정제도의 변화가 효율성과 형평성에 미치는 영향을 분석하여 양자 간의 관계에 대한 실증 분석 결과를 제공하고자 한다. 분석 결과, 뉴저지 주의 지방 간 재정지원 제도의 변화는 학교구의 효율성과 형평성에 모두 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 재정지원 제도의 변화가 학교구의 공공선택론적, 관리적 유인의 변화를 유도하여 행태변화, 즉, 즉, 제산세율 조정, 예산 결정 및 재정 운영 등의 변화를 가져올 수 있다는 점을 시사하고 있다. This study attempts to analyze the impact of changes in the intergovernmental transfer system on local government equity and efficiency. Even though efficiency and equity have been regarded as trade-offs in the fields of public policy, public administration, and economics, the search for a possible positive relationship has continued. Taking advantage of the quasi-experimental research opportunity of New Jersey's educational finance reform, the impact of the institutional changes on equity and efficiency are analyzed. The results reveal that the institutional changes have detrimental impacts on both the equity and efficiency of school districts. It implies that the institutional changes are more likely to affect the public choice and managerial incentives of school districts and thereby induced changes in property tax rates, education budget reallocation, and financial management.이 논문은 2008년도 정부재원(교육과학기술부 인문사회연구역량강화사업비)으로 한국연구재단의 지원을 받아 연구되었음(NRF-2008-332-B00549 (I00967))