재료 기초 실험: 에너지 소재 평가 분석의 기초

에너지 소재 평가, 분석의 기초



재료공학개론, 결정학, 세라믹스개론, 기기분석 등에서 배운 이론 지식을 실제 실험과 연결시켜 주는 목적으로 구성하였다. 이를 통해 신소재공학/에너지공학을 전공하는 학생들에게 다양한 기초적 실험을 경험하도록 하여, 강의실에서 배운 이론과 개념을 쉽고 재미있게 이해할 수 있도록 하였다.

다양한 산업 분야 중 에너지 산업은 화석 연료 고갈 및 기후 변화 억제를 위해, 시간이 지날수록 그 수요는 기하급수적으로 증가할 것으로 예상하며, 이에 대한 연구는 인류의 생존을 위해서 선택이 아니라 필수로 여겨진다. 그 중에서도 태양전지는 학문이 이미 잘 정립되었으며 반도체 산업과의 유사성으로 인해, 에너지 발전을 위한 여러 분야 중에서 발전 가능성이 매우 크다. 교재 전반부에서 재료에 대한 기초 지식과 분석 방법을 경험한 후, 이를 바탕으로 태양전지에 대한 기초 이론과 간단한 실습을 경험함으로써 본인이 배운 이론들이 실제 어떻게 응용되는 지를 경험할 수 있게 하였다.

각 실험은 실험 이론, 실험 목적, 시약 및 기구, 실험과정, 결과, 토론 및 참고 문헌으로 구성하였다. 실험 이론은 학생들의 이해를 돕기 위해 실험의 이론을 비교적 쉽고 간단히 설명하였으며, 실험 목적에서는 각 실험에서 추구하는 궁극적인 목표에 대해 다루었다. 시약 및 기구에서는 실험에 쓰이는 시약이나 분석 장비 또는 기구들에 대해 기술 했고, 실험 과정에서는 실험이 진행되는 세부단계를 순서대로 기술하였으며, 결과에는 실험을 통해 측정한 결과를 각 항목별 표 또는 그림의 형태로 바로 기입할 수 있도록 하였다. 마지막으로 토론에서는 실험 결과를 통해 유추할 수 있는 개념을 기술하거나, 실험 시 발생한 결과에 대한 분석 및 실험자의 의견을 기술할 수 있도록 하였다.

이 책은 재료 공학의 기초적인 실험을 학생들에게 스스로 진행하게 함으로써, 성취감을 고취시킴과 함께 어려울 수 있는 재료 공학의 거부감을 덜어주고 더욱 가까워지는 데에 도움을 줄 것이라 생각한다. 또한 본 책은 제한적인 실험 여건에서도 이론의 이해를 최대한 높이고 탐구 능력을 배양할 수 있도록 설계 되었으므로, 실험 과정을 통해 얻어진 지식 및 경험이 학생들로 하여금 유사한 문제에 접했을 때 큰 어려움 없이 해결할 수 있는 바탕이 될 수 있으리라 기대한다.

제 1장 실험실 안전교육

제 2장 실험노트 작성법

제 3장 재료 공학 기초 (1) 결정 구조

제 4장 재료 공학 기초 (2) 충진율

제 5장 재료의 합성 (1) 소결체 제작

제 6장 재료의 합성 (2) 소결체 평가

제 7장 재료의 평가 (1) XRD 회절

제 8장 재료의 평가 (2) 주사전자현미경

제 9장 재료의 평가 (3) 광학적 특성

제 10장 태양전지 기초

문태호