• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.198-198
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• 2015

전기변색재료는 전압을 인가하였을 때 전계방향에 따라 가역적으로 색이 변화하는 재료를 말한다. 스마트윈도우용 전기 변색재료는 지속적으로 전기를 가해줄 필요 없이 한번 변색되면 색이 지속되는 특징을 가지므로 에너지 효율적으로 우수하여 태양열 차단 창호나 디스플레이 분야에 응용될 것으로 기대된다. 이러한 전기 변색재료에는 산화형 전기 변색 재료, 환원형 전기 변색 재료가 있는데 이중 가장 널리 연구되고 있는 재료는 환원형 전기변색재료이다. 대표적인 재료로 $WO_3$가 쓰이는 데 이는 전기 변색적 특성이 우수하고 또한 내구성이 다른 재료에 비해 우수하다는 장점 때문이다. 그러나, 상용화를 위해서는 내구성의 개선이 요구되고 있다. 한편, $TiO_2$는 안정성이 매우 뛰어나지만 전기변색적 특성이 $WO_3$에 비해 낮은 점이 지적되고 있다. 이러한 $WO_3$ 및 $TiO_2$ 박막은 스퍼터링 또는 sol-gel법 등으로 제작되고 있는데, 일반적으로 스퍼터링의 경우 치밀한 박막이 형성되기 때문에 Porous 한 박막을 얻기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 기판에 입사하는 스퍼터 입자들의 각도를 조절하여 shadowing 효과로 인해 박막의 구조가 porous해지는 Glancing angle deposition을 도입하였다. 이러한 증착법을 이용하여 $WO_3$와 $TiO_2$를 각도를 조절하여 증착하고 $TiO_2$와 $WO_3$ 박막의 특성을 비교하여 본다. 두께 300 nm를 가지는 $WO_3$ 및 $TiO_2$ 박막은 GLAD RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Corning glass(corning E-2000)기판 위에 증착하였다. 기판 입사 각도는 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$로 증착하였고 직경 3 in의 $TiO_2$, $WO_3$ 타겟을 사용하였다. 또한 스퍼터링 파워는 400 W, 작업압력 1.0 Pa, 그리고 스퍼터링 가스는 O2/Ar+O2 유량 10%에서 30%로 증착을 상온에서 진행하였다. 전기화학적 특성을 평가하기 위하여 $TiO_2$ 및 $WO_3$ 박막을 100 nm 두께의 ITO/glass 위에서 증착하였다. 박막의 미세구조는 XRD와 SEM을 통해 확인하였고, 전기화학적 특성은 Ar 분위기의 Glove box안에서 parstat 2273을 통해 측정하였다. 전해질은 1 M $LiPF_6/PC$로 진행하였고, 대향 전극는 Pt전극을, 참고 전극은 칼로멜 전극을 사용하였다. Potential 범위는 2 V에서 4 V로 진행하였고, scan rate는 50 mV/s로 측정하였다. 투과도는 UV/VIS spectrometer로 측정하였다. 전기변색 특성의 상관관계 및 에 대해서는 학회 당일 발표할 예정이다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.7 no.6
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• pp.1078-1086
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• 1996

The peroxo-polytungstic acid was formed by the direct reaction of tungsten powder with the hydrogen peroxide solution. Peroxo-polytungstic powder were prepared by rotary evaporator using the fabricated on to ITO coated glass as substrate by dip-coating method using $2g/10mL(W-IPA/H_2O)$ sol solution. A substrate was dipped into the sol solution and after a meniscus had settled, the substrate was withdrawn at a constant rate of the 3mm/sec. Thicker layer could be built up by repeated dipping/post-treatment 15 times cycles. The layers dried at the temperature of $65{\sim}70^{\circ}C$ during the withdrawn process, and then tungsten oxides thin film was formed by final heating treatment at the temperature of $230{\sim}240^{\circ}C$ for 30min. A linear rotation between the thickness of thin film and the number of dipping/post-treatment cycles for tungsten oxides thin films made by dip-coating was found. The thickness of thin film had $60{\AA}$ after one dipping. From the patterns of XRD, the structure of tungsten oxides thin film identified as amorphous one and from the photographs of SEM, the defects and the moderate cracks were observed on the tungsten oxides thin film, but the homogeneous surface of thin films were mostly appeared. The electrochemical characteristic of the $ITO/WO_3$ thin film electrode were confirmed by the cyclic voltammetry and the cathodic Tafel polaization method. The coloring bleaching processes were clearly repeated up to several hundreds cycles by multiple cyclic voltammetry, but the dissolved phenomenon of thin film revealed in $H_2SO_4$ solution was observed due to the decrease of the current densities. The diffusion coefficient was calculated from irreversible Randles-Sevick equation from the data obtained by the cyclic voltammetry with various scan rates.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.3
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• pp.339-344
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• 2008

Titanium dioxide nanotubes were fabricated by self-organized electrochemical potentiostatic anodization of titanium thin film with an electrolyte solution of sodium sulfate 1M and sodium flouride 0.5wt% aqueous solution at 20$^{\circ}C$ for 20min. Field Emmision Scanning Electron Microscopy(FE-SEM) and X-ray Diffractometer(XRD) were used to evaluate the micromorphology and crystalline structure of the titanium dioxide nanotube thin film. Titanium dioxide nanotube were fabricated with diameters approx. 100nm and tube length from appox. 1 $\mu$m. Titanium dioxide films formed through anodization and annealing process at 450$^{\circ}C$ contained a phase of anatase. Also, this study was performed to evaluate the application of titanium dioxide thin film for treating humic acid dissolved in water. The reaction tended to follow the Langmuir-Hinshelwood kinetics with zero order. Comparative experiments with thin film and anatase powder showed the same zero order kinetics when 0.3g of powder had been used.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.436-437
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• 2012

염료감응형 태양전지의 성능을 향상시키기 위해서는 염료에서 여기된 전자가 TiO2 계면을 따라 TCO (Transparent Conductive Oxide)로 이동하지 않고 산화된 염료나 전해질과 재결합하는 것을 차단하는 것, 그리고 염료에 TCO의 전기적 접촉을 차단하는 것 등이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 TiO2 박막층 위에 차단층 TiO2를 $450^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, $700^{\circ}C$에서 각각 소결한 뒤Blocking layer로서의 온도에 따른 상(phase) 변화를 통해 염료감응형 태양전지의 효율 향상에 대해 실험하였다. 기존 염료 감응형 태양전지에 대한 보고에 의하면 $600^{\circ}C$ 이상에서의 상은rutile 상임을 확인할 수 있다. 실험결과 Blocking layer로서의 TiO2를 $750^{\circ}C$에서 $750^{\circ}C$에서 sintering 했을 때, 가장 좋은 전기적 특성을 나타내었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.241-241
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• 2003

고체산화물 연료전지(Solid oxide fuel cell : SOFC)는 연료기체가 소유하고 있는 화학에너지를 전기화학반응에 의해 직접 전기에너지로 변화시키는 에너지 변환 장치이다. 고체산화물 연료전지의 특성은 인산형, 용융탄산염형 및 고분자연료전지 둥 다른 연료전지에 비해 효율이 높고 공해가 적으며, 연료개질기가 필요 없고 복합발전이 가능하다. 그러나 작동온도가 고온(100$0^{\circ}C$)이어서 연결재 및 전지의 구성요소가 고가이고 전류집전 및 밀봉 둥 문제점을 가지고 있다. 전극 지지체식 연료전지의 개발은 얇고 치밀한 전해질 제조를 가능하게 하여 낮은 저항을 가지기 때문에 저온에서 작동을 용이하게 하여 고온작동시의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 박막제조공정에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 또한 전지성능을 향상시키기 위해 전기화학적 반응면적과 가스 확산층을 넓게 하기 위한 기공률이 높고 전기전도도가 우수한 지지체 제작에도 많이 연구가 이루어지고 있다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.48 no.3
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• pp.87-92
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• 2015

Carbon thin films were deposited on STS 316L sheets by inductively coupled plasma enhanced magnetron sputtering with or without substrate bias voltage. Typical Raman spectrum for amorphous diamond-like carbon (DLC) was obtained, and the interfacial contact resistance (ICR) was measured to show its conductive nature. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to investigate the corrosion mechanism of the carbon coating under the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) condition. According to the pore-corrosion mechanism, the electrolyte penetrates the carbon coating through the pores and reacts with the substrate. As the substrate corrosion proceeds, the pore enlargement occurs and the surface area of the substrate exposed to the electrolyte. Applicability of the carbon coating for the PEMFC bipolar plate was evaluated by potentiodynamic polarization experiments. Finally, an adhesion problem was briefly considered.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.188-189
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• 2015

본 연구에서는 저온에서 증착이 가능한PECVD법을 이용하여 아르곤 가스 및 아세틸렌 가스 비율에 따른 기계적 구조적 특성 확인을 확인 후 공정압력 변화 실험을 통하여 DLC코팅의 특성을 확인하였다. 기계적 특성을 확인하기 위하여 나노인덴터를 이용하여 경도 및 탄성률을 측정하였으며, ball-on disk를 이용하여 마찰계수를 확인하였다. 각 샘플들의 부식 저항 특성을 확인하기 위하여 $1mole\;H_2SO_4+2ppm\;HF$ 분위기의 전해질 내에서 동전위 분극시험을 통한 내식성 테스트를 하였으며, 구조적 특성은 라만분광법을 이용하여 박막내의 sp3와 sp2 bond의 비율 변화를 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.152-153
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• 2006

본 연구에서는 태양전지 표면에 입사된 광자의 반사손실을 최소화하기 위한 방법으로써 기판 표면에 다공성 실리콘층을 이용한 반사방지막 (Anti-Reflection Coating, ARC)을 형성하는 실험을 하였다. 다공성 실리콘(Porous silicon, PSi)은 실온에서 일정 비율로 만든 전해질 용액($HF-C_2H_5OH-H_2O$)을 사용하여 실리콘 표면을 양극산화처리 함으로써 단순 공정만으로 실리콘 기판의 반사율을 높일 수 있다. 또한 새로운 레이어(layer)없이 기존 기판을 식각시켜 만들기 때문에 박막형 태양전지를 제작시 적용이 용이하다. 저비용, 단순공정의 이점을 살려 전류밀도에 따른 PSi의 반사방지막으로써의 특성을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.267-267
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• 2010

염료 감응형 태양전지는 일반적으로 투명 전극 기판, 염료가 흡착된 $TiO_2$, 전해질, Pt가 코팅된 투명 전극 기판으로 구성된다. 이 중 투명 전극 기판은 전체 재료비 중 60% 이상을 차지하여 이를 대체하는 새로운 구조에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 논문에서는 투명 전극 기판을 사용하지 않는 염료 감응형 태양전지를 연구하였다. $TiO_2$ 위에 e-beam 증착을 이용하여 다공성의 Ti 전극을 형성하였다. Ti 전극의 다공성은 SEM 분석 및 염료 흡착을 통해 확인하였다. Ti 전극의 두께가 증가함에 따라 표면저항은 감소하였으며, 태양전지의 효율은 증가하는 경향을 보였다. 또한 Ti 전극의 표면저항이 투명 전극 기판의 표면저항과 동등 수준일 경우 효율 또한 동등 수준을 나타내었다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.32 no.5
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• pp.340-346
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• 2021

The initial electrochemical performance of ceramic fuel cell with thin-film electrolyte fabricated by plasma-enhanced atomic layer deposition method was evaluated in terms of peak power density ratio, open circuit voltage ratio, and activation/ohmic resistance ratios at 500℃. Hydrogen and air were used as anode fuel and cathode fuel, respectively. The peak power density ratio reduced as ~52% for 30 min, which continually decreased as time increased but degradation rate gradually decreased. The open circuit voltage ratio decreased with respect time; however, its behavior was evidently different from the reduction behavior of the peak power density. The activation resistance ratio increased as ~127% for 30 min, which was almost similar with the reduction behavior of the peak power density ratio.