• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.23.1-23.1
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• 2011

최근 화석연료를 대체하기 위한 지속가능한 신에너지에 대한 요구가 증대됨에 따라 태양광 발전에 대한 연구도 폭발적으로 늘어가고 있는 추세이다. 태양광이 화석연료 대체에너지로 실효성을 가지기 위해서는 태양광 발전 시스템의 발전효율을 높이고 생산 비용을 저감하는 문제가 선결되어야 한다. 기존 실리콘 태양전지 시스템 설비 비용의 60% 이상을 차지하는 모듈의 제조과정에서 소재 손실을 최소화함으로써 저가격화를 실현하고자 박막형 태양전기 기술이 태동되었다. 현재 박막 태양전지와 관련하여 활발한 기술 개발이 진행되고 있으며 상당한 시장 점유율을 보이고 있는 실정이다. 박막 태양전지 분야에서 CIGS와 같은 화합물 반도체 박막 태양전지 시장이 확대되고 있는 실정을 고려한다면 실리콘 박막 태양전지의 경우 고효율화 저가격화 달성은 더욱 절실한 문제이다. 실리콘 박막의 경우 독성이 없으며 고갈 우려가 없는 소재이면서 기존의 직접회로 산업의 인프라 구조를 활용할 수 있어 많은 기대와 관심을 끌고 있는 박막 태양전지 후보이다. 박막 태양전지 제조에 있어서 핵심기술은 도핑된 실리콘층과 광흡수를 위한 진성 실리콘층을 합성하는 공정 기술이다. 현재 박막 태양전지 산업에서 실리콘 박막 소재의 합성은 주로 PECVD법에 의해 이루어지고 있다. 그러나 스퍼터 공정을 이용한 실리콘 박막 합성 연구 또한 20년 이상의 오랜 기간 동안 연구되어 오고 있다. 스퍼터 공정을 이용한 실리콘 박막합성는 독성 가스를 사용하지 않으며, 디스플레이와 같은 기존의 소자 공정 기술을 채용할 수 있다는 장점을 가지고 있어 주목 받고 있다. 실제로 반응성 마그네트론 스퍼터링에 의해 제조된 실리콘 박막은 PECVD공정에 의한 실리콘 박막에 상응하는 우수한 광전자적 특성을 보인다. 스퍼터 공정에서는 박막 성장을 위한 수송 물질들이 열적 평형 상태에 근접한 라디칼들이라기 보다 대부분 고에너지 원자종과 이온들이 주류를 이루고 있어 합성된 실리콘 박막의 결함 제어가 어렵다는 문제가 있다. 박막 합성 기구의 규명을 통하여 이러한 문제를 해결하기 위한 시도들이 이루어 지고 있으며, 본 발표를 통하여 스퍼터 공정을 이용한 태양전지용 실리콘 박막 합성기술에 대한 현황을 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.232-233
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• 2013

본 발표에서 2012년 나노융합산업원천기술개발사업 꼭지로 연구개발을 수행하고 있는 "외부 충전없이 반영구적으로 사용이 가능한 10 mWh/cm2급 동위원소기반 전고상(全固相) 하이브리드 전지 원천기술 개발" 사업의 핵심내용을 간략히 소개하고자 한다. 본 과제의 핵심내용은 국내 유일의 원자로인 하나로의 중성자 빔라인을 이용하여 ${\beta}$-선을 방출하는 동위원소파우더를 생산하고, 방출되는 ${\beta}$-선을 효율적으로 흡수할 수 있는 PN-접합 전지구조에 노출시켜 2차적인 e-h 쌍을 생성시키고, 분리시키고 전극으로 포집하여 전력을 생산하는 한국형 동위원소전지 개발에 있다. 더하여 실시간으로 생성되는 미세한 출력전력을 증폭시켜 저장할 수 있는 고효율 전고상 이차전지와 전력제어회로를 포함하는 한국형 하이브리드전지관련 원천기술 개발관련 세부 사업내용을 소개함으로 관련분야 연구에 대한 국내관심을 환기시켜 관련기술개발을 촉진하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.85.1-85.1
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• 2018

고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술은 타겟에서 방출된 금속 원자들이 타겟 주변에서 서로 충돌하여 나노입자를 형성한 후 기판으로 입자를 이송시켜 나노 구조를 지니는 박막을 성장시키는 기술이다. 고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술로 제작한 다공성 박막은 열린 기공 구조를 지니고 있기 때문에 외부 기체의 확산이 용이하고 비표면적이 높다는 특징을 가지고 있다. 특히 금속 공기 이차전지 등의 배터리의 경우 전극의 비표면적이 성능을 결정하는 중요한 인자이므로 금속판을 사용하는 경우 대비 비표면적이 높은 나노구조를 사용할 경우 용량 증대에 유리하다. 본 연구에서는 공정 압력, 공정 파워, 타겟과 기판과의 거리, 칠러 온도 등 증착 공정 변수를 제어하여 표면적이 높은 아연 나노 구조를 형성하였다. 이를 분석하기 위해 SEM을 이용하여 미세구조 및 두께를 관찰하였으며, 박막 증착 전후의 무게를 측정하여 기공률을 계산하였다. 또한 XRD 분석을 통하여 결정성 및 결정의 크기를 확인하였다. 이렇게 제작된 고표면적 다공성 Zn 금속박막을 응용하여 아연 전지 성능 평가를 진행하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.589-594
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• 2014

전기자동차와 하이브리드 자동차의 상용화에 따라 전기용량과 에너지 밀도가 향상된 리튬 이온 전지의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 상장 모델을 이용하여 5산화 바나듐으로 구성된 다공성 구조물로의 리튬 이온 삽입현상을 분석하였다. 다공성 5산화 바나듐 구조물은 구멍을 갖는 구체의 구조물로 정의하였으며, 이때 구멍의 형상은 원통형이다. 원통형 구멍의 반지름, 깊이 및 개수를 조절하여 다양한 다공성 5산화 바나듐의 미세조직 형상을 고려하였으며, 각 미세조직의 형상인자와 구조물에 삽입되는 리튬 이온의 개수 사이의 관계를 분석하였다. 마지막으로 최적화 작업을 통하여 가장 많은 수의 리튬 이온이 삽입될 수 있는 다공성 5산화 바나듐의 구조체 형상을 찾아내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.26-32
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• 2021

카본 전극 페로브스카이트 태양전지의 광활성층을 형성하는데 열판, 오븐, 쾌속열처리로 방법을 달리하며 이때 광전기적 특성과 미세구조 변화를 확인하였다. Glass/FTO/compact TiO2/meso TiO2/meso ZrO2/perovskite/carbon electrode 구조의 페로브스카이트 태양전지 소자를 열판 공정, 오븐 공정, RTA(rapid thermal annealing) 공정을 이용하여 준비하였다. 이때 광전기적 특성과 미세구조를 solar simulator와 광학현미경, 장발산주사전자현미경을 이용하여 각 소자의 특성을 분석하였다. 광전기적 특성 분석 결과, RTA 공정을 이용하여 제작한 소자에서 가장 우수한 광전기적 특성을 확인할 수 있었다. 미세구조 분석 결과 열판 공정과 오븐 공정으로 제작한 시편은 카본 전극 상부에 과잉 페로브스카이트 상이 형성되고, RTA 공정으로 제작한 시편에서는 시편 상부에 과잉 페로브스카이트 상 없이, 균일한 페로브스카이트가 형성된 것을 확인할 수 있었다. 또한 단면 미세구조에서는 RTA 공정으로 제작한 소자가 다공성 카본 전극 층에 고밀도의 페로브스카이트 층을 형성하여 우수한 광전기적 특성을 나타내었다. 따라서 대면적 소자 제작의 공정시간을 고려한 새로운 열처리방안으로 RTA 방법의 채용 가능성을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.55-61
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• 2024

연료전지의 산소환원반응용 백금 촉매의 높은 비용을 극복하기 위하여 나노 구조 제어를 통한 고성능의 백금 합금 촉매 개발 연구가 활발히 수행되고 있다. 본 연구에서는 탄소에 담지된 니켈-니켈 질화물 복합체와 백금 이온 간의 갈바닉 치환 반응 시 용액의 pH 조절을 통한 촉매의 나노구조를 중공형이나 코어-쉘 구조로 제어하는 방법을 제시하였다. X선 회절 분석과 투과전자현미경, 유도결합 플라즈마를 이용한 분석을 통해 합성 조건에 따른 금속의 상태와 함량 및 합금 입자의 형상에 대한 물리적 특성 평가를 수행하였다. 제조된 촉매를 산소환원반응 촉매로 적용하였으며 상용 백금 촉매 대비 1.7배(중공형 촉매) 및 1.9배(코어-쉘 구조 촉매) 개선된 전기화학적 활성 면적 당 활성을 나타내었다.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.22-30
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• 2010

한국항공우주연구원에서는 정지궤도위성의 조립 및 시험을 프랑스 아스트리움(Astrium)사와 공동 수행하고 있다. 시험의 일환으로 태양전지판의 상태와 버스에 접속하여 전개 및 그 접속검증 시험을 수행하였다. 저궤도 위성의 경우 기계적 힌지구조로 전체 전개가 이루어지고 전기적 접속 또한 태양 전지판이 생산하는 전력, 태양센서의 신호 등이 전달되는 단순한 구조이나, 정지 궤도 태양전지판의 경우 기계적인 힌지와 전기적인 모터를 통하여 전체 전개가 이루어짐으로서 구동에 필요한 신호 등의 전기적접속이 다양하다. 이에 이를 구동하는 전기적 접속 및 파이로 신호전달 접속을 검증하기 위한 시험형상을 설계하고, 이 시험을 위한 지상지원장비의 구성 및 검증 결과의 특성을 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.159-159
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• 2009

RF 스퍼터링법을 이용하여 유리기판위에 ZnO:Al 박막을 증착하고 다양한 조건 하에서 후 열처리를 실시하여 이에 따른 박막의 구조적, 전기적 및 광학적 특성과 HCl 습식 식각 후의 표면형상 변화를 조사하였다. ZnO:Al 투명전도막은 우수한 전기적, 광학적 특성, 수소 플라즈마 안정성 및 저 비용 등으로 실리콘 박막 태양전지 전면 전극용으로 많은 관심을 받고 있다. 기존의 비정질 실리콘 박막 태양전지용으로 많이 사용되고 있는 상용 Asahi-U형 ($SnO_2:F$) 투명전도막의 경우는 수소 플라즈마에 대한 안정성이 낮고 입사광의 장파장 대역에서의 낮은 산란특성으로 인하여 실리콘 박막 태양전지의 고효율화를 위한 적용에 한계를 나타내고 있다. 이를 개선하기 위하여 스퍼터링법으로 우수한 전기적 특성을 갖는 ZnO:Al 박막을 제조한 후 습식 식각을 통한 표면형상 변화를 통하여 입사광의 산란특성을 향상시키는 방법이 개발되어 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 2.5 wt%의 $Al_2O_3$가 함유된 ZnO 타겟을 이용하여 ZnO:Al 박막을 RF 스퍼터링으로 증착한 후 $N_2$ 분위기와 진공 분위기 하에서 다양한 시간과 온도에 따라 후열처리를 하여 열처리 전 박막과의 물질 특성을 상호 비교하고 1%로 희석된 HCl로 습식 식각하여 열처리 전 박막의 구조적 특성이 습식 식각 후의 박막 표면형상 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 이로부터 후열처리를 통한 ZnO:Al 투명전도막의 특성을 최적화하고 Asahi-U형 투명전도막과의 특성 비교를 통하여 실리콘 박막 태양전지용 전면전극으로의 적용 가능성을 조사하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권8호
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• pp.489-493
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• 2017

미생물연료전지는 하폐수에 존재하는 다양한 유기성물질을 전기에너지로 변환시킬 수 있는 생물전기화학적공정이다. 본 연구에서는 전산모사를 통하여 산화전극의 크기, 전극간 거리, 전체 산화전극면적이 기질분해에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 생활하수를 처리하는 다중산화전극 및 SPA (Spaced electrode assembly)형 연속식 미생물연료전지공정을 모사하였으며, 전산모사결과에 따르면 단일전극의 크기에 의한 영향보다는 전극간 거리가 짧을수록 기질분해속도가 빠른 것으로 나타났다. 특히 전체 산화전극의 면적이 큰 경우가 기질분해가 가장 빠른 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 미생물연료전지공정의 설계에 있어서 율속단계로 알려진 환원전극의 크기 외에도 산화전극의 크기 및 전극간 거리 또한 기질분해 속도에 영향을 미칠 수 있는 중요한 인자임을 알 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권2호
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• pp.143-151
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• 2001

Ca/LiCl-KCl/CaCrO$_4$열 전지계의 양극재료로서 BCT(Body-Centered Tetragonal) 결정구조를 갖는 CaCrO$_4$분말을 GNP로 합성하고, SEM, TEM, XRD를 이용하여 그 미세구조를 분석하였다. GNP 공정에 의한 CaCrO$_4$분말은 단일상으로 0.5$mu extrm{m}$ 이하의 입자 크기를 가지며 균일하게 분포한 반면, 기존의 분말 혼합법은 높은 하수 온도 및 장시간의 하소 조건을 필요하므로 미세한 분말 합성이 어렵고 pellet 형태로 만들었을 때 GNP 분말에 비해 비표면적이 현저하게 작기 때문에 전극 재료로써 유리하지 못하다. Ca/LiCl-KCl/CaCrO$_4$계의 전기 화학적인 특성을 평가해본 결과 전지셀을 Ca/DEB(LiCl-KCl+CaCrO$_4$+SiO$_2$)와 같은 DEB 형태로 만들었을 때 $600^{\circ}C$의 온도에서 2.0 V이상 (<100 mA/㎤)의 안정한 전압이 5분 이상 유지되었다. 그러나 3층 전극 셀(Ca/LiCl/KCl/ CaCrO$_4$)에서는 동일한 온도에서 2.0 V이상 (<100 mA/㎤)의 전압이 7분 이상 유지되었으나 불안정한 전압 변동 및 낮은 peak voltage로 인해 DEB 셀의 전지 특성이 더 우수한 것으로 생각된다. 양극 재료의 제조 방법의 관점에서 볼 때, 동일한 DEB(Depolarizer : Electrolyte : Binder=25 : 70 : 5 wt%) 조성의 셀 구성시, GNP 분말은 분말 혼합법에 의한 분말보다 반응 표면적이 훨씬 크기 때문에 GNP 양극 활 물질의 DEB 셀에서의 전지 수명이 더 길었다.