한양대학교 과학 기술의 철학적 이해 중간고사 대체 학기말 보고서제목:특정한 과학 연구, 기술을 개인과 사회가 받아들일 때 고려하고 주의를 기울여야 할 요소는 무엇인가?인공지능, 자율주행자동차, 사물인터넷 등 인간의 삶에 있어 큰 변화를 가져다줄 신기술이 쏟아져 나오고 있다. 이러한 새로운 기술이 등장했을 때, 사람들이 흔히 떠올리는 생각은 두가지이다. 첫째 ‘이 기술이 실현가능한 것인가?’, 둘째 ‘인류에게 어떠한 영향을 끼칠 것인가?’. 실현가능성은 과학의 발전에 의해 언젠가 해결될 수 있는 문제이지만, 기술이 미치는 파급력은 사회가 받아들이는 방법에 따라 인류에게 서로 다른 양상으로 다가올 수 있다. 그렇다면 기술이 사회에 올바른 영향을 끼치기 위한 방법론에서 고려할 요소는 무엇이 있을까? ‘인간 유전자 조작’을 예시로 얘기해보자. 인간 유전자 조작은 생명공학기술로 1990년 초, 떠오르는 기술로 대두됐다. 이후 1996년 복제 양 돌리 탄생, 인간 게놈 프로젝트 등 유전자 조작 기술의 실현 가능성이 높아지면서, 인간 유전자 조작에 관한 4가지 논란이 발생했고 각각에 따른 찬반 의견이 나왔다.첫째 유전자 조작은 인간의 존엄성과 정체성을 훼손하는가? 이에 대해 사람들은 우려론과 무관론이라는 상반된 의견으로 갈린다. 우려론에서는 만약 아이가 태어나기 전에 더 좋은 성격, 외모, 사고력을 가지게 하는 유전자로 바꾼다면, 이것은 아이의 유전적 형질을 부모의 뜻에 따라 조작하는 것이므로 아이의 존엄성을 훼손하는 것이라고 주장한다. 반대로 무관론에서는 부모들이 유전자 조작을 하지 않더라도 산모 관리, 태교 등 태어날 아이를 위해 갖은 노력을 이미 쏟고 있다는 점에 착안하여, 유전자 조작도 이러한 맥락에서 그런 노력과 같다고 주장한다. 또한 자발적 선택에 의한 유전자 조작은 정체성과 주체성을 훼손하는 것이 아니라고 주장한다. 이는 기술이 인간의 존엄성에 해를 가하는 것은 아닌지 판단하고 있다.둘째 유전자 조작은 자연의 조화에 대한 도전인가? 이 논란을 두고 유전자 조작대하는 입장과 옹호하는 입장으로 나뉜다. 반대론에서는 유전자 조작은 인간의 영역을 넘어 자연의 섭리에 반하며, 인간의 짧은 지식에 기반한 임의적인 변화가 예기치 못한 부작용을 초래할 수 있다고 말한다. 이에 반해 옹호론에서는 자연의 섭리를 운운하며 유전자 조작을 반대하는 것은 시대착오적인 생각이며, 자연의 섭리를 100%로 따르면 우리는 어떠한 의학적 행위를 해서는 안된다고 말한다. 다른 여러 의학적 이론들도 또한 여러 저항에 직면했지만, 효능을 인정받고 널리 정착되듯이 유전자 조작 기술 또한 그러할 것이다고 주장한다. 위 두 주장에서는 새로운 기술이 자연과의 조화에 있어서 문제를 일으키지 않을까 염려하고 있다. 이와 비슷한 맥락에서 신기술로 인한 여러 환경적인 오염, 생태계 파괴의 위험성을 고려하는 것도 ‘자연과의 조화에 어긋나는 것인가?’의 범주에 들어갈 수 있다.셋째 사람을 위한다는 기술이나 그 과정상의 희생은 어떻게 해야 하는가? 이 논란에 있어서는 불가론과 불가피론이 존재한다. 불가론은 목표를 이루는 과정에서 발생하는 희생을 정당화할 수 없다고 주장한다. 또한 의학과 관련한 실험은 사람의 생명과 직결되고 그 위험성이 매우 크다고 말한다. 반대로 불가피론은 미지의 위험이 있는 도박이기는 하지만 처음 위기상황이 극심하다면 감수할 수 있다고 한다. 유전자 치료 및 조작은 충분한 사전 검증과 당국의 안전한 관리를 통해 발생할 수 있는 위험성을 최소화할 수 있다고 주장한다. 이는 신기술을 개발하는 과정에서 발생하는 여러 피해들의 정당성을 고려하는 것이다. 이러한 피해는 생명공학기술에서는 동물과 사람에게 위해가 가는 상황이 대부분이지만, 다른 신기술에는 환경적 피해도 고려해 보아야 한다.넷째 생명공학기술은 완벽히 통제되어야 하는 것인가? 이에 생명공학기술이 인간의 개인적 이기심과 생존 본능 때문에 유전자 조작 기술이 통제되지 않으면 폭주할 가능성이 있다며 기술을 통제해야 한다는 주장이 있다. 반면에 미국의 마약 문제로 골머리를 앓고 있는 것처럼, 유전자 조작을 게 되면 지하시장이 생겨나고 오용으로 인한 부작용이 더 심해질 수 있다는 주장도 있다. 결국 새로운 기술에 대해 우리는 법적조치 또는 사회적 규약을 어느 범위까지 만들어야 하는지를 묻는 질문이다. 즉 기술의 오남용을 막기 위해 어떤 방법으로 다가갈 것인가를 결정하는 것이다.지금까지 유전자 조작이라는 예시를 통해 우리가 새로운 과학 연구를 어떻게 받아들여야 할지 얘기해 보았다. 4개의 논란이 발생한 원인, 궁극적 목적을 고민해보면, 이 원인들이 결국 우리가 신기술을 받아들일 때 고려해야 할 요소임을 알 수 있다. 첫째 인간의 존엄성, 정체성에 해를 가하는가? 둘째 자연과의 조화를 파괴하는가? 셋째 기술 개발과정 속에서 발생하는 피해를 어디까지 허용하는가? 넷째 기술에 대해 법적, 사회적 제재는 어느 범위까지 인가? 위의 요소들은 생명공학기술에만 한정되는 얘기가 아니다. 생명공학기술은 단지 예시일 뿐 다른 과학 연구에도 이 요소를 적용할 수 있다. 위 요소들을 바탕으로 신기술을 받아들일 방법에 대해 충분히 고민해보았을 때, 기술이 가져오는 긍정적인 효과를 최대화할 수 있을 것이다.현재 우리가 사는 세계에서 일어나고 있는 이 영화와 유사한 상황에는 무엇이 있는가?영화 상황 설명영화 “Never let me go”는 복제인간이라는 특정한 기술이 우리 주위에 스며 들어 있으나, 그러한 기술을 받아들이는 사회적 태도가 충분히 발달하지 못한 시대라는 것을 볼 수 있다. 이는 캐시, 토미, 루스가 마을에 나가 음식점을 갔을 때 주변 사람들의 시선이나, 그들의 삶의 목적이 단순히 타인의 장기를 대체하기 위한 수단에 불과하다는 것으로 잘 보여주고 있다. 이러한 점에서 영화의 시대상이 기술의 발전 속도는 매우 빠른 속도로 진행되어 있으나, 이를 받쳐줄 사회적 수용, 도덕적 윤리 등 ‘인간적인 모습’의 발전 속도가 따라오지 못하는 시대상을 풍자하고 있다고 느꼈다. 이러한 모습은 오늘날 우리 주변에서도 쉽게 볼 수 있다. 현재 나오는 자율화자동차, AI, 사물인터넷 등 엄청난 기술의없이 등장하나 이에 걸 맞는 사회적, 도덕적 준비는 충분히 되고 있지 않다. 여기서 들 예시는 이전의 기술처럼 진보된 기술은 아니지만, 현재 20대 대학생들의 입장에서 쉽게 접하고 심각하게 고민하는 문제를 가져왔다. 바로 소셜 네트워크(SNS)의 발전이다.2000년대 중반까지는 인터넷에서 포털 서비스가 중심이었으나 페이스북, 트위터 등의 소셜 네트워크 서비스(이하 SNS)와 유튜브, 아프리카 TV 등 소셜 미디어의 확산으로 개인이 정보를 기획, 생산, 배포, 편집할 수 있게 되었다. 소셜 미디어는 이용자 간의 연관을 통해 개인의 메시지를 많은 사람들에게 신속하게 배포할 수 있다는 점에서 그 파급효과가 크다. 여기에 무선인터넷의 발달로 스마트 폰, 태블릿 PC 등이 보급화 되면서 시공간의 제약을 받지 않고 자유롭게 새로운 정보를 생산할 수 있게 되었다. 이러한 편리함의 이면에는 SNS, 소셜미디어가 지닌 어두운 측면 또한 확대되고 있다. 프라이버시 문제, 인격권침해, 저작권 문제 등 유해정보의 확산문제 그리고 욕설과 타인에 대한 비방, 개인에 대한 허위 사실 유포 등 인터넷 상에서 존재하던 윤리적 문제, 인격권 침해 문제들이 현재에도 적용된다. 하지만 SNS의 정보전달 특성상 개인정보의 공유범위가 변화하였고, 정보 전달 속도가 매우 빨라져 그 피해는 더욱 커져만 가고 있다. 이러한 상황 속에서 SNS의 윤리적가치의 관점에서 사회적으로 다음과 같은 논쟁이 있다.첫번째는 SNS의 사용에 있어서 표현의 자유성을 두고 완전한 자유 VS 제한적 자유 이 두 주장으로 대립하고 있다. 완전한 자유의 주장으로는 법으로 SNS속 표현의 자유를 제약하거나 검열을 한다면 사이버 공간으로서 SNS가 가진 개방, 공유, 참여의 잠재력이 실현되지 않을 것이라고 주장한다. 이에 반해 제한론은 SNS와 관련된 소통의 문화가 선진화되기 위해서는 남에게 해악을 금지하는 원칙을 기반으로 SNS가 존재해야 된다고 주장한다.두번째는 SNS 상의 사생활 문제도 논쟁된다. SNS의 특성상 개인의 정보를 어디서 무엇을 했는지 공개되어 전혀 모르는 누군가 이러한 개인의 행적에 대한 정보를 취득할 수 있다. 이에 대한 기존의 법률 체계로 SNS 문제에 적용하기 힘들어 문제가 발생할 수 있다는 지적이 있다. 네이버에서 연재되고 있는 웹툰 ‘살인스타그램’에서는 이러한 주제를 가지고 발생할 수 있는 극단적인 모습을 보여주고 있다. 조금 과장된 부분이 있지만 문학작품이 그 시대를 반영하듯이 분명히 우리가 생각해 보아야하는 문제임이 틀림없다.세번째는 명에 훼손 등 인격권 침해 문제가 있다. 예시로 소셜미디어의 일종인 유튜브를 보게 되면 심심치 않게 명예훼손 관련 컨텐츠를 찾아볼 수 있다. 또한 몇몇 시민들의 블랙박스 신고를 위한 영상 업로드 과정에서 영상에 나오는 사람들의 목소리, 얼굴을 제대로 가리지 않아 역으로 명예훼손을 당하는 모습도 볼 수 있다. 이처럼 SNS, 소셜미디어를 통해 유포되는 비방, 모욕주기, 명에 훼손과 관련한 인격권 침해문제가 지속적으로 나타나고 있으며, 이는 표현의 자유를 제한해야 하는 예시로도 사용된다.지금까지 현재 SNS, 소셜미디어라는 새로운 온라인 시대가 등장하면서 발생하는 여러 문제점들에 대해서 살펴보았다. SNS라는 기술이 영화에서 등장하는 복제인간과 같은 높은 차원의 기술이 들어간 문제는 아니다. 하지만 소셜미디어의 영향력이 현재 대학생 입장에서 중요한 이슈라는 점이 이 주제를 가지고 얘기하게 된 것 같다. 소셜미디어를 잘 활용하고 사회적으로 높은 의식 수준을 유지한다면 단순히 소셜미디어의 오락적, 소통적 측면과 더불어 교육적 목적으로도 충분히 사용 가능하다고 생각한다. 이처럼 무궁무진한 발전을 가진 소셜 미디어 기술이 윤리적, 사회적 의식 발전을 만나 새로운 온라인 시대를 열길 바란다.참고문헌정일권 유경한 (2016). SNS 이용과 SNS에 대한 긍부정적 인식의 관계. Information Society & Media, Vol17, No. 3 1-26한양대학교 과학철학교육위원회, (2017) 과학기술의 철학적이해 1(6판) p. -156
< 글로벌리더십(HELP2)한글 기말과제 >문항1.1) 본인이 생각하는 글로벌 지도자와 연관된 기사를 발췌하여글로벌 지도자로부터 본받을 만한 핵심가치에 대해 서술하십시오.기사 제목 및 출처닮은꼴 흙수저 정주영·스티브 잡스, 성공신화 비결은?http://www.mediapen.com/news/view/209284(미디어펜)글로벌 지도자로부터 본받을 만한 핵심가치에 대해 서술하십시오.핵심가치핵심가치는 창의성, 검소한 생활, 실패에 좌절하지 않는다, 언변이 뛰어나다는 점이다. 이번 미국 대선에서 보았듯이, 언변은 글로벌 지도자에게 반드시 필요하다고 생각한다. 지도자가 되기 위해서는 다른 누군가에게 지시하고 설득하는 과정이 필수적이므로 말을 잘 해야 하며, 말을 잘하기 위해서 창의성 역시 필수적이라고 생각한다. 또, 모두에게 사랑받는 지도자가 되기 위해서, 그리고 스스로가 흐트러지지 않기 위해서 검소한 생활과 실패에 좌절하지 않는다는 점도 반드시 필요한 역량이다. 실패에 좌절한다면 다시 일어서는데 오래 걸릴 것이며, 이를 기다리는 사람들은 지쳐갈 것이다. 따라서 “생명이 있는 한 실패는 없다”라고 말한 것처럼 생각하고, 실패하고 힘들어도 금방 일어서고 기다릴 줄 알아야 한다. 또, “마음과 직관을 따르는 용기”를 가져야 한다고 했는데, 실패에 좌절하지 않고 계속 도전하며 마음과 직관을 믿는 것이 중요하다.2) 글로벌지도자가 되기 위해 필요한 핵심역량에 대해 서술하십시오.글로벌 지도자가 되기 위해 필요한 핵심역량에 대해 서술하십시오.핵심역량말을 잘 한다는 것 즉, 언변이 뛰어나다는 것이 글로벌 지도자가 되기 위해 필요한 핵심 역량이라고 생각한다. 결국 지도자는 어떤 임무를 수행 하는 것 보다 누군가에게 시키고 설득하는 사람이라고 생각한다. 따라서, 누군가에게 어떤 임무를 주고 잘 해낼 수 있도록 하는 것은 결국 ‘말’을 잘해야 할 수 있다. 화려하고 간결하면서도 핵심을 짚어주는 화법으로 누군가에게 일을 준다면 정확하고 신속하게 일을 처리할 수 있을 것이다. 이런 핵심 역량을 기르기 위해서는 책을 많이 읽고, 많은 사람들을 만나고 대화해야 한다고 생각한다. 책을 많이 읽음으로서 여러 작가들의 정돈된 글을 통해 깊이 있는 대화를 할 수 있고, 많은 사람들을 만나면서 대화해 본다면 수많은 유형의 사람들에게 각기 다른 방식으로 잘 설득하는 법을 익히고 배울 수 있을 것이다.
2017-2 요소설계4 결과 보고서연구과제명[국문] 폴리이미드 필름 내에 형성된 구리 나노 입자의 spin coating 조건 변화에 따른 물성에 관한 연구[영문] Study on the properties of the spin coating conditions of a copper nanomine formed in Polyimide films연구학생연구학생 작성란상기 본인은 2017 년도 요소설계 4프로그램의 연구참여자로서연구결과를 첨부와 같이 제출합니다.연구지도교수작성※ 아래 해당 평가란에 ∨표기하시고, 평가 내용을 기술하여 주십시오.[ 평가 ] Pass ( ) ․ Fail ( )상기와 같이 연구 결과를 평가합니다.폴리이미드 필름 내에 형성된 구리 나노 입자 형성시Spin coating 조건 변화에 따른물성에 관한 연구목 차제 1 장. 소개실험 배경1.1.1 나노 과학 기술1.1.2 나노 입자 및 필름 제조 방법1.1.3 나노 입자의 특성1.1.4 SPR(Surface Plasmon Resonance)1.2 실험 목적제 2 장. 실험 방법2.1 시편 준비 방법2.1.1 폴리아믹산의 준비2.1.2 유리 기판의 준비2.1.3 Spin-Coating2.1.4 Soft-baking2.2 열처리2.3 재료 특성평가2.3.1 UV2.3.2 XRD제 3 장. 실험 결과3.1 UV3.2 XRD제 4 장. 결론 및 고찰4.1 결론4.2 고찰참고자료*************23333337778제 1 장. 소개1.1 실험 배경1.1.1 나노 과학 기술전 세계적으로 나노 입자, 나노 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 일반적으로 나노 입자는 직경 100nm 이하의 입자로 규정되고, 나노기술이란 nm 크기에서 일어나는 새로운 현상들을 이해하고 제어하는 기술을 말한다. 나노 입자는 그 크기가 큰 입자일 때와는 달리 물리적, 화학적 특성이 새롭게 관찰되며 앞으로 전기적, 광학적 특성측면에서 무궁무진한 잠재력을 가지고 있다고 보여진다. 또, 이와 같은 잠재력은 제약, 바이오, 재료, 전성시킬 수 있다. 그러나 얇은 폴리이미드 필름을 만들기 힘들다는 단점이 있다. The multiple-stacking method는 말 그대로 PAA/metal thin film을 한 층 한 층 적층시키는 방법이다. Multiple-stacking method는 고밀도의 나노 입자를 기존의 방법을 이용하여 쉽게 만들 수 있다는 장점과 층마다 형성하는 금속 박막층을 변경하거나 농도를 변경하는 등의 공정이 쉬워 다양한 특성을 가진 소자들을 마들 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 공정 시간이 매우 길고 광학적 특성은 두께에 매우 예민하게 반응하므로 그 특성을 마음대로 조절하는데 한계가 있다.1.1.3 나노 입자의 특성나노 입자의 특성은 입자의 크기가 작아짐으로써 표면적이 커지고, 이에 따른 성질이 큰 입자일 때와는 다르게 나타나는 것이 일반적이다. 그 특성에는 particle size에 따른 electronic excitation의 이동인 Quantum size effect, 금속에서의 광-전자 효과인 Surface Plasmon Resonance, 고체 내의 electronic state가 excited되어 energy gap만큼의 빛을 방출하는 현상인 Photoluminescence 등이 있다.1.1.4 Surface Plasmon Resonance본 실험은 금속과 나노미터 크기의 재료를 다루므로 나노 입자의 특성중 SPR 부분이 특히 중요하다고 볼 수 있다. 이는 물질에 입사된 빛에 의해 표면의 입자들이 들뜬 상태가 되는 표면 플라스몬의 상태를 말한다. 나노미터 크기의 금속 구조에서 발생한 것을 특히 Localized surface plasmon resonance라고 하고, 금속의 표면이나 금속 나노입자 위 시료의 흡착 정도를 측정하는 원리로 많이 사용되고 있다.1.2 실험 목적나노기술은 단위 크기가 매우 작으므로 매우 미세한 차이에 의해서도 그 특성이 매우 다르게 나타난다. 특히 광학소자를 제조하기 위해 필수적으로 광학적 특성을 조절할 수 있어야 한다. 본 분, 30초, 5분, 30초, 5분 동안 초음파 세척기를 이용해 세척해줬다. 그 후 트위저로 기판을 집고 질소 가스를 이용해 에탄올을 제거한 후 페트리 접시에 담아 이용했다.2.1.3 Spin-coating기판에 용액을 코팅시키기 위해 스핀코팅 기법을 사용했다. 기판을 각각 스핀코터 위 척에 얹고 시편을 고정시킨 후 기판 위에 2.1.1에서 만든 용액을 약 0.8g정도 부어 스핀코팅 시켰다. 이 때, 1단계의 step을 600rpm, 10s, ramp=1로 고정했고, 기판 3개를 각각 2단계 step rpm을 1000, 2000, 3000 rpm, 30s, ramp=1으로 스핀코팅 시켰다. 3단계에서는 0rpm, 1s, ramp=1으로 코팅 했다.2.1.4 Soft-baking스핀코팅이 끝난 기판을 재빨리 125도로 예열된 Hot-plate에 올려 30분간 solvent를 날려주도록 진행했다. 이 단계를 거친 기판은 solvent가 없이 매우 연약한 상태이므로 가능한 빨리 열처리를 하는 것이 좋다. 본 실험에서는 30분이내에 바로 열경화를 진행했다.2.2 열처리열처리에 사용한 장비는 튜브 전기로로 고농도의 질소 가스에서 열적 큐어링 시켜주었다. 1시간 13분동안 전기로의 온도를 높여주고(T1:1시간 13분), 350도에서 2시간동안 열경화를 진행하고(T2:2시간, SP2:350도), 13시간동안 온도를 내려주었다.(T3:13시간) 시편의 산화를 막기 이해 고순도 질소의 분위기에서 진행했다. 이 때, 튜브 전기로 내의 위치에 따른 온도의 불균일성을 방지하기 위해 quartz 받침대 위 최대 12개의 시편만 전기로 중앙에 위치하도록 진행하였다. 열처리가 끝난 시편은 다른 측정 전까지 데시게이터에 보관하여 표면의 산화나 외부 요인을 최대한 줄여주었다.2.3 재료 특성 평가2.3.1 광학특성 분석(UV)나노 입자가 형성된 폴리이미드 필름의 광학적 흡수 특성을 측정하기 위해 UV spectrophotometer를 사용하였다. 측정에 앞서 흰 종이를 이용해 빛의 위치를 이로서 Absorption intensity는 Spin coating 의 rpm, 즉 두께로 조절할 수 있음을 알 수 있었다. 1000rpm, 2000rpm, 3000rpm 시편의 peak이 조금씩 이동하는 현상을 보이는데, 이로서 rpm 조절에 따라 두께에 따른 광학적 특성을 조절할 수 있음을 입증한다.3.3 XRD 분석Figure 6 ~ Figure 10 X-ray diffraction을 통해 Cu입자가 들어있음을 확신할 수 있었다. 기존 XRD 분석 수업시간에 보던 line broadening이 거의 일어나지 않고 매우 broad한 그래프를 확인할 수 있었는데, 이는 powder처리를 하지 않았고 결정구조의 배열이 다소 무작위이기 때문이다. 결정의 주기성이 좋을수록 좁고 뚜렷한 그래프를 나타내는데, 본 그래프로 liquid 또는 amorphous solid 임을 알 수 있다. 본 물질의 경우 liquid는 아니었으므로, amorphous solid였을 것이다. 또, 두께가 작을수록 소멸 간섭이 생기기 위해서는 면 사이의 path length 차이가 커야 하고, 그러려면 line broadening이 커진다고 알고있다.(B=0.9/tcos) 따라서 본 실험에서 두께에 따른 Line broadening 차이를 예상하였고, 실제로 1000rpm에서 가장 적고 3000rpm에서 가장 큰 Line broadening을 관찰할 수 있었다. (Cu peak을 1000rpm에서 가장 잘 관찰됨 -Figure6) 이로서 rpm이 클수록 시편의 두께는 얇아지고, 더욱 더 배열은 불규칙해 질 것임을 예측할 수 있다. 이로서 두께, 더 나아가 나노 입자들의 배열을 rpm의 변화로 조절할 수 있음을 입증한다.실험값의 결과 중 3000rpm-(2)의 시편의 XRD 그래프에는 다른 그래프에는 없는 Peak이 관찰되었다. 이는, 처음 시료를 제작할 당시 불순물이 포함되었거나 XRD용 시편을 제작하는 과정에서 손에 의해 묻은 불순물으로 판단된다. 이 물질이 무엇인지 알아내기 위해 많은과는 두께 차이, absorption peak의 차이, XRD peak 차이로 나타났다.3.2 고찰초기 연구의 목표인 나노 입자를 포함한 폴리이미드 필름의 spin coating rpm에 따른 광학적 특성 변화를 알아보고자 하는 목표는 달성하였다. 그러나 SEM 또는 TEM 측정이 불가하여 정량적인 두께변화나 나노 입자의 분포, 등을 관찰할 수 없었다. 이에 대한 연구가 참고자료[3]에서 나타나 있다. 이를 정량적으로 분석하고 이용할 수 있다면 필름의 광학적 특성을 제어할 수 있으리라 생각한다. 또한, XRD 측정시 나타난 3000rpm-(2)의 시편의2theta=28 에서의 peak의 원인을 규명한다면 다음 연구에서 같은 실수가 반복되지 않을 수 있어 보다 효과적인 연구가 가능하리라 생각한다. 또한, rpm만을 변화시키며 얻은 실험값으로 광학적 특성을 조절할 수 있다는 점에서 rpm 뿐 아니라 열경화 온도를 변화시켜 구리 입자의 분포 관찰, 첫 시편 제작시 폴리이미드의 농도 변화, 본 실험 외의 다른 방법으로의 시편 제작 등의 변수를 가지고 여러 실험을 반복한다면 머잖아 나노 입자를 포함한 폴리이미드 필름을 자유자재로 다룰 수 있을 것이라 조심스럽게 예측해 본다.참고자료[1] Y. Junro, C. Dong Joo, L. Kyu Hyung, L. Jeong Yoong, K. Young Ho, Two Different Approaches to the Fabrication of Nano-Sized Particles in Thick Polyimide Films (2008)[2] Y. Junro, C.Dong Joo, K. Young Ho, Fabrication of CuO and Cu2O Nanoparticles in a Thick Polyimide Film by Post Heat Treatment in a Controlled-Atomosphere (2011)[3] Y. Junro, 두꺼운 폴리이미드 필름 내에 분산된 구리 또는 구리 산화물 나노 입자 형성 (20T 4
신소재공학요소설계 3CONTENTS 01. 서론 및 배경 논문 선정 이유 배경 지식 02. 논문 분석 연구 목적 실험 방법 실험 결과 03. 실험 설계 설계 아이디어 실험 방법 실험 결과 Contents서론 및 배경 0101. 서론 및 배경 1) 논문 선정 이유01. 서론 및 배경 차량 CO2 배출로 인한 대기오염 차량 연비 향상을 통해 해결 가능 경량 철강 을 이용하여 차량 경량화 및 연비 향상 그러나 용접성에 문제 가 되는 Al, Mn 등 다량 함유 우수한 물리적 - 기계적 특성을 갖는 경량 철강 적용 을 위해 용접 특성에 대한 연구 가 반드시 필요하다 . 1) 논문 선정 이유Manganese 결정립의 미세화 급냉시 경화능 향상 첨가량이 많을 경우 급냉시 균열 , 뒤틀림 Aluminum 경량화 효과가 높음 . 충격 흡수 능력 , 주조성 , 가공성이 높음 - 강도가 약함 - 용접이 어려움 - Fe 가격의 4 배 Niobium 강력한 결정립 미세화 경화능을 저하시킴 , 뜨임취성을 감소시킴 Vanadium 결정립의 미세화 뜨임연화 저항성 첨가량에 제한 있음 01. 서론 및 배경 2) 배경 지식논문 분석 021) 연구 목적 Nb , V 를 첨가한 5 종의 오스테나이트계 Fe-30Mn-9Al-0.9C (wt%) 경량철강 제조 02. 논문 분석 이에 대한 모재 및 용접열영향부의 미세조직 및 기계적 성질을 평가2) 실험 방법 - Sample 의 화학 조성 Fe-0.9C-30Mn-9Al + ( V+Nb ) 기본 성분 ( 통제변인 ) + 추가 원소 ( 조작변인 ) 02. 논문 분석2) 실험 방법 1150 ℃ 2hr 열처리 hot rolling water quenching 1050 ℃ 2hr 열처리 water quenching : 5 가지 각각의 화학 성분에 따른 모재의 제조 02. 논문 분석용접열영향부 (Heat-Affected Zone, HAZ) - HAZ 1 : 1150 ℃ 로 모재 열처리 - HAZ 2 : 1250 ℃ 로 모재 열처리 그 후 Slow cooling 02. 논문 분석 2) 실험 방법3) 실험 결과 : 미세조직 - 인장특성 관계 A steel : grain size = 80 ㎛ 나머지 : 10~20 ㎛ 석출물로 인해 austenite 의 grain 성장 억제 B steel : 0.5% 의 다량의 V 함유 coarse 석출물 (VC) C steel : V, Nb 함유 (V, Nb )C 석출 D, E steel : Nb 만 첨가 fine 석출물 ( NbC ) B, C 의 석출물 크기 D, E 의 석출물 크기 02. 논문 분석3) 실험 결과 : 인장특성 B, C : coarse 석출물 석출물로 인한 grain growth 억제 strength 증가 D, E : fine 석출물 dislocation 의 움직임 방해↑ B, C 보다 높은 strength 02. 논문 분석결정립 크기에 따른 강도 HAZ 1 : 1150 ℃ 로 열처리 HAZ 2 : 1250 ℃ 로 열처리 온도 높을수록 모재에 비해 결정립 크기 증가 강도 떨어짐 2) 규칙상인 Κ 탄화물에 따른 강도 (ordering) 모재 : 빠르게 cooling Κ 탄화물 석출 x HAZ : Κ 탄화물의 규칙화 진행 강도 ↑ 02. 논문 분석 3) 실험 결과 : 인장특성 HAZ2 HAZ13) 실험 결과 : 인장특성 HAZ 1 : Grain growth 의 영향보다 k 탄화물의 규칙화로 인해 강도 증가 HAZ 2 : 과도한 grain growth 로 규칙화 진행되었음에도 항복강도 감소 02. 논문 분석실험 설계 0303. 실험 설계 01 설계 아이디어 페라이트계 STS 의 사용이 점점 늘어나고 있는 추세 .. 그렇다면 페라이트계 경량철강은 ? 오스테나이트계 경량철강과 비교하면 ?03. 실험 설계 02 실험 방법 Al Mn C 페라이트계 6.97 % 0.20 % 0.03 % 오스테나이트계 9.03 % 29.18 % 0.87 % 1. Sample 의 화학조성2) 실험 방법 1150 ℃ 2hr 열처리 hot rolling water quenching 1050 ℃ 2hr 열처리 water quenching 오스테나이트계와 마찬가지로 페라이트계 모재 제조 : 같은 조건하에서 실험을 진행하기 위함 . 하지만 , 페라이트계의 경우 , Quenching 으로 인한 특성변화는 없을 것으로 예상 . 03. 실험 설계 2. 실험 과정 용접열영향부 (Heat-Affected Zone, HAZ) - HAZ 1 : 1150 ℃ 로 모재 열처리 - HAZ 2 : 1250 ℃ 로 모재 열처리 그 후 Slow cooling03. 실험 설계 3) 실험 결과 1 오스테나이트계 페라이트계 오스테나이트계 Austenitic Twip 현상으로 인해 , 페라이트계에 비해 항복 강도와 변형률 에서 더 좋은 특성을 보일 것 . ( Twip = Twin induced plasticity)03. 실험 설계 3) 실험 결과 1 오스테나이트계 페라이트계 오스테나이트계 twip 현상은 dislocation 의 평균 free path 의 감소와 함께 twin 으로의 변형 정도 증가 dislocation 움직임 방해 Strain Hardening !03. 실험 설계 3) 실험 결과 2 오스테나이트계 페라이트계 Solution-treated Sample HAZ1 Sample 페라이트계 경량철강의 경우 열처리를 해도 특성변화가 없다 . 오스테나이트는 HAZ1 에서 k 탄화물의 규칙화로 Strength ↑ 페라이트는 변화 없음 . 오스테나이트계 페라이트계참고 문헌 Targeting 논문 참고 논문 오스테나이트계 FeMnAlC 경량철강의 용접열영향부 미세조직 변화 및 인장특성에 관한 연구 , 대한용접접합학회지 , 문준오 , 박성준 , 2017 Low-density low-carbon Fe-Al ferritic steels, R.Rana , C.Liu and R.K.Ray , 2012 페라이트계 내열 스테인리스강의 고온 미세조직에 미치는 합금원소의 영향 , 한국산업기술대학교 , 최석우 , 2015 15wt% Cr 페라이트계 스테인리스강 용접 열영향부에서 열피로 특성에 미치는 합금원소의 영향 , 한양대학교 , 오대희 , 2012THANK YOU Copyright ⓒ 2017. DDON. All rights Reserved{nameOfApplication=Show}
미래 기술과 신소재교수명학과학번이름제출 일시000 교수님3D semiconductor nanocrystal arrays and graphene hybrids for optoelectric device강연을 듣고서교수님의 강연을 들으면서, 반도체 소자인 TFT, Graphene Schotky contact on Semiconductors, SJSCs, Comparison of Photoboltaic Parameters, 나노 로드를 다공성 물질을 통해 성장시키는 방법과 그에 따른 성장 크기 비율, 성장 방법 등에 대해서 수업시간에 다루었다. 정리해 보자면1. Graphene-on-Semiconductor-Light & e-field transparent conductors (eTCs)-Gate-tunable Graphene-on-Si Schottky Junction Solar Cells (SJSCs)2. Graphene-on-Semiconductor Crystal Array-Epitaxial growth of ZnO and GaN/InGaN crystals-SCA-LEDs & photodetectors에 대해서 다루었다. 수업 시간이 짧은 관계로 한정적인 물질과 내용만을 다루었는데, 그 중 더 공부하고 싶은 부분 몇 부분을 추가로 조사해보았다.첫 번째는 나노로드를 합성하는 방법이다. 수업 중 다룬 부분은, 다공성 물질을 이용해 나노 로드를 다공성 물질 위로 성장시키는 방법이었다. 그 외에도 나노로드를 합성하는 방법에는, 기상 수송공정 화학적 기상 증착법, 아크 방전 법, 레이저 어블레이션 법, 템플릿을 이용한 방법 그리고 용액법 등 다양한 방법으로 제작되어 지고 있다.1 차원으로 성장하는 나노로드를 합성하기 위해서 지난 수십년 간 물리적 방법과 화학적 수단들이 동원되어 다양한 연구가 진행되었다. 예를 들면 다공성 막이나 나노섬유와 같은 일차원 형판을 이용해서 1 차원 방향으로 화학반응을 유도해 보려는 시도가 있었으나 이렇게 얻은 결정들은 단결정이 아닌 다결정(polycrystalline) 형태라는 결점을 안고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서는 1 차원 성장을 유도하는 수단으로 금속의 액체 방울을 촉매로 이용하는 방법이 있는데 현재는 이 방법이 1 차원 나노로드를 합성하는 일반적인 방법으로 정착되고 있다. 이 새로운 방법은 반응에 관여하는 물질의 상의 종류와 가지 수에 따라서 기상-액상-고상(VLS), 용액-액상-고상(SLS) 및 기상-고상(VS) 성장방법으로 분류된다.두 번째는 top-down 방법과 bottom-up 방법이다. 어떤 디바이스를 소형으로 만드는 데는 top-down 과 bottomup 두 가지 방법으로 접근 할 수 있다고 한다. 그 동안 실리콘에 바탕을 둔 반도체 칩 제조방법으로 대표되는 리소그래피방법이 top-down 방법의 대표적인 예이다. 반면에 우리 인체와 같은 거대한 시스템이 단백질과 기타 거대 분자들로부터 조립되어 이루어지듯이 기능성(functionality)을 갖는 전자 시스템도 나노미터 규모의 빌딩블록으로부터 조립할 수 있다는 개념이 바로 bottom-up 방식이다. 또한 1 차원 구조의 나노소재의 경우 물질의 화학적 조성, 직경, 길이 및 전자, 광학적 특성을 조절해서 다양한 종류의 나노구조를 합성할 수 있어야만 이들을 폭 넓은 분야에 응용할 수 있을 것이다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위해서는 1 차원의 나노구조를 예측이 가능하고도 까다롭지 않게 합성하는 방법이 개발되어야 한다. 용액법은 이러한 문제를 해결할 수 있는 해답을 제시하고 있다. 용액 안에서 화학적 결합을 이용한 bottom-up 방식의 나노구조를 합성할 수 있을 뿐만 아니라 변수의 조절이 용이하면서 변수 조절에 의한 나노구조의 예측이 가능하기 때문이다. 용액을 이용하여 나노구조를 합성하는 방법은 매우 다양한 방법들이 연구개발 되어 왔다. 경제성이나 나노구조 조절 면에서 다른 합성방법에 비하여 큰 이점을 갖고 있으며 저온에서 합성이 가능하여 다양한 기판에 합성할 수 있다. 용액을 이용한 나노구조의 합성방법을 세분화 하여 나열하면 다음과 같다.A. Template assisted synthesis - AAO(anodic aluminum oxide)B. 전기화학 증착(electrochemical depositon).C. Sol-gel depositionD. surfactant-assisted growthE. Sonochemical synthesisF. 수열 합성법(Hydrothermal synthesis)G. Solvothermal and Ionothermal synthesisH. Aqueous solution method이러한 다양한 방법들을 이용하여 성장시킬 수 있는데, 그 중 가장 조작이 간단하며 경제성이 있는 용액법 중 수열 합성법을 이용하여 저온에서 수직으로 잘 정렬된 ZnO 나노로드를 다양한 기판 위에 대면적으로 균일하게 합성할 수 있는 방안에 대해 연구한 논문을 찾아보았다. 수업시간 중 교수님께서는 때때로는 얇은 rod일수록 더욱 더 높게 자라고, 때로는 반지름이 큰 rod가 더욱 높게 자라기도 하는 등의 특성들을 보인다고 하셨다. 그렇다면 최적화된 nano rod를 만들기 위해서는 어떠한 변수를 조절해 주어야 하는지 알아보기 위해서 성장에 미치는 영향에는 어떠한 것들이 있으며 어떻게 반응하였는지 조사해 보았다.첫 번째는 용액 mole 농도에 따른 ZnO 나노로드 성장이다. 먼저, 구조적 특징을 살펴보면 농도의 증가에 따라 ZnO나노로드의 밀도가 향상된다. 용액의 mole 농도의 증가에 따라 ZnO 나노로드의 길이는 큰 영향이 없지만 직경은 크게 변화하며 큰 영향이 미치는 것을 알 수 있다.두 번째는 반응 온도에 따른 ZnO 나노로드 성장이다. 일반적으로 온도의 증가에 따라 내부 에너지 역시 활발하므로, 성장 역시 빨라지게 된다. 나노로드 역시 온도의 증가에 따라 ZnO 나노로드의 길이 및 직경이 증가한다. 단, 이 때 끓는 점으로 인해 높은 온도에서의 측정에는 한계가 있다.세 번째는용액의 pH.에 따른 ZnO 나노로드 성장이다. 수열 합성법을 이용한 ZnO나노로드의 성장에 있어서 pH.는 매우 큰 영향을 준다. 약산성(pH. 6.0~7.0)에서 합성이 잘 되는 것을 확인할 수 있으 보다 염기로 갈수록 또는 산성으로 갈수록 ZnO 나노로드 성장에 방해가 된다네 번째는 Buffer layer 두께에 따른 ZnO 나노로드 성장이다. 수열 합성법을 이용하여 ZnO 나노로드를 성장시키기 전 준비 정으로 PEALD 를 이용하여 Si(111) 기판 위에 buffer layer를 증착시킨다. Buffer layer 는 결정성이 좋은 ZnO 박막이며 기판 표면에서 ZnO 핵생성을 용이하게 해준다. 매우 얇은(1.5 nm) buffer layer 에서도 ZnO 나노로드는 성장이 잘 되었으며 buffer layer 두께의 증가에 따라 ZnO 나노로드의 밀도 및 직경의 증가를관찰할 수 있었다. Figure 13.의 그래프에서 알 수 있듯이 buffer layer 의 두께가 증가할수록 ZnO 나노로드 직경의 증가를 확인 할 수 있었으며 ZnO 나노로드의 길이에는 큰 영향이 없는 것으로 판단된다.다섯 번 째는 반응 시간에 따른 ZnO 나노로드 성장이다. 초기 반응속도가 빠르게진행되며 시간이 경과함에 따라 용액안의 Zn source 의 소멸로 인하여 ZnO 나노로드 길이 및 직경의 성장이 멈추는 것으로 생각할 수 있다.참조한 논문에 따르면, 수열 합성법을 이용한 ZnO 나노로드의 여러 변수에 대한 최적화 조건을 찾아내기 위한 실험을 여러차례 진행하였고 그 조건은 다음과 같다. 용액의 mole 농도 - 용액의 mole 농도의 증가에 따라 수열 합성법에 의해 성장된 ZnO 나노로드의 길이에는 큰 변화가 없었으나 직경은 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 0.01 M에서 가장 균일한 ZnO 나노로드를 얻을 수 있었다. 반응 온도 ? 수열 합성법을 이용한 ZnO 나노로드의 성장에 있어서 반응 온도의 증가에 따라 ZnO 나노로드의 길이 및 직경이 증가함을 알 수 있었으며 용액의 끓는점을 고려해 볼 때 100 ℃ 이상의 온도에서는 균일한 ZnO 나노로드를 얻기 힘들었다. 긴 나노로드를 얻기 원한다면 90 ℃에서의 공정이 좋다. 용액의 pH. ? 실험에서 사용한 두 시약만을 DI water 에 용해 시켰을 경우 용액은 pH. 6.8 의 값을 가지며 이때의 공정 조건이 가장 균일한 ZnO 나노로드를 얻는 조건이었다. Buffer layer 두께 ? 1.5 nm buffer layer 에서도 ZnO 나노로드 성장이 잘 이루어 지는 것을 확인하였으며 이 결과는 수열 합성법을 이용한 ZnO 나노로드 성장에 있어서 특정 buffer layer 가 필요하지 않음을 알 수 있었다. Buffer layer 두께의 증가는 ZnO 나노로드 직경의 증가를 보여줬으며 50 nm buffer layer 를 사용하였을 경우 가장 균일한 ZnO 나노로드를 얻을 수 있었다. 반응 시간 ? 반응 시간의 증가에 따라 수열 합성법에 의해 성장된 ZnO 나노로드의 길이 및 직경은 y = x 함수 형태로 증가하는 것을 알 수 있었으며 시간의 경과에 따라 Zn source 의 소멸로 더 이상 성장되지 않음을 유추할 수 있었다. 수열 합성법을 이용한 ZnO 나노로드의 성장에 있어서 다양한 변수들의 조절로 원하고자 하는 ZnO 나노로드를 경제적이면서 간단하게 얻을 수 있는 방법을 제시하였다. 이 결과는 나노구조물의 형태를 간단한 변수 조작을 통하여 통제가 가능함을 보여준다.