• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권3호
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• pp.425-431
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• 2005

비표면적이 큰 혼합 활성탄과 전도도가 높은 전도성고분자 폴리피롤을 이용하여 낮은 임피던스와 높은 에너지밀도를 가지는 새로운 형태의 슈퍼커패시터를 제조하였다. 전극 활성물질로 활성탄 BP-20과 MSP-20을 사용하였고, 전기 전도도를 높이기 위하여 활성탄에 전도성 개량제 카본블랙(Super P)과 2-naphthalenesulfonic acid(2-NSA)로 도핑된 전도성 고분자 폴리피롤을 첨가하였다. 용액상태의 유기 결합제 poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene) [P(VdF-co-HFP)/NMP]에 전극 소재들을 혼합시켜 전극을 제조하였다. 실험 결과 최적의 전극 배합비는 78(MSP-20: BP-20=1 : 1) : 17 (Super P : Ppy=10:7) : 5 [P(VdF-co-HFP)] wt％이었다. 폴리피롤이 7 wt％ 첨가된 단위셀의 비정전용량은 28.02 F/g, DC-ESR은 $1.34{\Omega}$, AC-ESR은 $0.36{\Omega}$, 에너지밀도는 19.87 Wh/kg, 동력밀도는 9.77 kW/kg이었다. 500회 충 방전 실험 후 초기 정전용량의 80％를 유지하여 사이클 특성이 우수하였다. 폴리피롤을 첨가함으로써 낮은 내부 저항, 슈도용량(pseudo capacitance)의 발현, 낮은 전하전이저항 및 빠른 반응속도에 의하여 급속한 충 방전이 가능하였다. 그리고 활성탄의 흡탈착에 의한 비패러데이 용량과 폴리피롤의 산화 환원에 의한 슈도용량의 복합현상 때문에 비정전용량이 높게 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.307-312
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• 2017

본 연구에서는 PFO (pyrolyzed fuel oil)를 이용해 탄소 전구체(피치)를 얻은 후 KOH와 $K_2CO_3$를 이용한 화학적 활성화를 통해 표면 개질한 카본의 전기화학적 특성을 분석하였다. 탄소 전구체는 3903, 4001, 4002의 세 종류를 사용하였으며, 각 각 PFO를 $390^{\circ}C$ 3 시간, $400^{\circ}C$ 1시간, $400^{\circ}C$ 2 시간 열처리 하여 제조하였다. 또한 화학적 활성화 실험은 활성 촉매의 종류, 교반시간 등을 변화시키면서 비표면적 및 기공크기 등의 물성이 전기화학적 특성에 미치는 효과를 조사 하였다. 제조된 표면개질 PFO 피치의 물리적 특성은 BET, FE-SEM 등을 통해 분석되었으며, 음극 소재로서의 전기 화학적 성능은 충 방전, 순환전압전류, 임피던스, 속도 테스트를 통해 조사되었다. 화학적 활성화법을 이용해 제조한 카본의 평균 기공크기는 22 nm, 비표면적은 $3.12m^2/g$의 결과를 얻었다. 세 가지 개질된 석유계 피치를 음극소재로 사용하여 조사된 전기화학적 특성은 4001 피치가 가장 우수한 것으로 나타났으며, 이 때 표면개질 조건은 KOH를 사용하여 2시간 교반 후 화학적 활성화법에 의하여 열처리 하였다. KOH를 이용한 표면개질 PFO 피치를 사용해 제조한 전지의 초기 용량은 318 mAh/g, 초기효율은 80%로 우수한 결과를 보였으며, 2C/0.1C 속도 테스트 특성은 92%로 높은 특성을 보였다.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.223-231
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• 2021

실리콘은 상용 흑연(Graphite, Gr) 음극재 대비 약 10배 정도 높은 이론용량을 가지나 전기전도도가 낮고 충·방전 시 큰 부피변화로 수명이 짧은 문제가 있다. 실리콘의 문제점 해결 방안으로 전도성 탄소와 복합체 형성과정에서 실리카 나노입자 템플레이트를 이용해 복합체 내부에 이중 중공을 갖는 실리콘 나노입자/중공탄소(SiNP/HC) 소재를 제조하였다. 비교를 위해 중공을 갖지 않는 SiNP/C 복합체를 제조하여 SiNP/HC 복합체와의 물리·화학적 특성과 음극소재로서의 전기화학적 특성을 X-ray 회절기, X-선 광전자 분광기, 비표면적과 기공분포 분석을 위한 질소 흡/탈착 실험, 주사형 전자현미경 및 투과형 전자현미경으로 비교·분석하였다. SiNP/C 복합체 대비 SiNP/HC는 사이클 후에도 전극의 큰 부피변화 없이 월등히 우수한 수명특성과 효율을 보였다. 흑연과 혼합한 하이브리드형 SiNP/HC@Gr 복합체는 SiNP/HC와 비교해 낮은 용량에서 더욱 개선된 수명 특성과 효율을 보였다. 따라서 복합체 내부에 실리콘의 부피팽창을 수용하는 중공을 갖는 실리콘/탄소 복합체를 설계하는 것이 수명특성 확보에 유효함을 확인하였다. 복합체 내부에 많은 중공의 존재로 비표면적이 커서 과도한 SEI층 형성에 따른 낮은 초기 효율의 문제점이 있으므로 이에 대한 보완 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 공업화학
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• 제29권6호
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• pp.759-764
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• 2018

내재적 미세 다공성 고분자(polymer of intrinsic microporosity, PIM-1)를 사용하여 빈용매 유도 상전이법으로부터 3차원 다공성 구조를 가지는 필름을 형성하고, 이를 탄화하여 3차원 다공성 탄소(cNPIM)를 제조하였다. 전자주사현미경 분석을 통해 상전이 공정을 적용한 탄소소재가 마이크로, 메조, 매크로 기공을 모두 가지면서 서로 연결된 계층적 3차원 다공구조를 나타냄을 확인하였다. 특히 상전이 공정의 용매의 함량비를 조절함으로써 기공구조를 제어할 수 있었으며, 결과적으로 평균 0.75 nm의 기공 크기와 $2101.1m^2/g$의 높은 비표면적을 가지면서 약 30%의 메조, 마크로 기공구조를 겸비한 최적화된 다공성 탄소 전극을 제조할 수 있었다. 제조된 3차원 다공성 탄소소재를 전기이중층 캐퍼시터용 전극물질로 사용하여 수계전해질에서 측정한 결과, 높은 비표면적을 가지는 탄소 소재 내의 비약적 이온 이동속도 향상 효과로 높은 비축전용량(304.8 F/g@10 mV/s)과 우수한 충 방전 속도(77% 용량유지율@100 mV/s)를 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.179-179
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• 2012

국내에는 나노 분말 제조를 위한 RF 열플라즈마 시스템 제조 기술이 확보되어 있지 않고, 또한 나노 파우더 제조를 위한 공정 기술 역시 외국 업체에 전적으로 의존하고 있다. 본 연구에서는 나노 분말 제조를 위한 RF 열 플라즈마 토치 시스템 개발과 고품질의 나노 파우더 합성 공정 기술을 확립하여 필요 기관에 제공하는데 있다. 80 kW RF Plasma torch system의 설계 및 제작을 위해 플라즈마 Simulator인 CFD-ACE+를 이용하여 플라즈마 토치 및 반응로 내의 온도 분포, 유체 유동, 열전달 등의 해석을 통해 플라즈마 토치 및 반응로의 반경 및 길이, 구조의 설계 값을 도출하여 반응로를 설계하여 RF 파워, RF 플라즈마 토치(Torch), 반응기(Reactor), 사이클론(Cyclone), 포집부(Collector), 열교환기 및 진공배기 시스템으로 구성하였다. Si 나노 소재의 경우, 이차전지 음극재에 적용이 가능한 대표적인 소재로서 높음 비용량과 충/방전시 부피팽창을 감소시킬 수 있어 이차전지의 고용량 구현을 위해서는 가장 중요한 소재중 하나로 많은 관심 재료로 평가 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 상용화된 Si 원료 powder를 사용하여 고상 분체 공급 장치를 통하여 고온의 플라즈마를 통과시켜 기상화 및 결정화과정을 통해 Si 나노분말을 제조하였다. 공정 변수로서 공정압력 및 플라즈마 power, Gas의 변화량에 따른 나노 분말의 제조 특성에 대한 실험을 진행한 후 제조된 나노 분말을 비표면적측정(BET) 및 SEM 측정 결과 분석을 통하여 시스템 특성을 파악하였으며 제조된 Si 나노 파우더는 이차전지 음극재로서 770 mAh/g의 용량과 93%@50 cycle 수준의 유지율을 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권4호
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• pp.123-130
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• 2020

AGM 연축전지(Absorbent Glass Mat Lead-Acid Battery)의 수명 특성을 결정짓는 양극 활물질(Active Material)의 주요 구성 결정인 4BS(Tetrabasic lead Sulfate)의 입자 크기를 제어하기 위해 4BS Nano Seed(NS)를 적용 중에 있다. 4BS NS 적용 시, 나노 입자 특성상 분산 안정성이 저하되어 제 기능을 다하지 못한다. 이를 개선하기 위해 기존 첨가제인 광명단(Red Lead)에 나노 입자의 4BS seed가 포함된 Incorporated Nano Seed(INS)를 함량별로 첨가하여 양극판 분석과 제품 성능을 평가하였다. INS 함량이 증가할수록 4BS 입자 크기는 작아지면서 균일해지는 특성을 확인할 수 있었으며, 반응 비표면적 증가에 따른 고율 방전 특성도 향상되는 것을 알 수 있었다. 극판 제조 공정에서의 개별 극판에 대한 입도 분포의 편차를 확인하기 위해, AGM 연축전지 200 대 대한 내부 저항 및 전압 검사를 진행하였으며 제품 제조 공정 품질 편차가 감소하는 것을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제5권1호
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• pp.27-29
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• 2002

본 연구는 메탄올과 공기를 이용하여 상온, 상압에서 전기를 발생시키는 휴대폰용 전원공급 장치의 개발에 관한 것이다. 이 장치는 직접 메탄을 연료전지(DMFC)와 Back-up전지가 병렬로 연결되어 있어, 통화시 소요 전력의 최대 $50\%$ DMFC가 공급하고 나머지 부분은 Back-up 전지가 공급한다. 또한 통화 대기시에는 DMFC가 $100\%$ 필요 전력을 공급하고, 잉여 전력으로 Back-up전지를 충전한다. 상기 DMFC는 유효면적이 $9cm^2$인 8개의 단위전지가 직렬로 연결되어 있으며, 휴대폰의 작동 전압 범위인 2.5-3.9V의 전압을 출력한다.

• 폴리머
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• 제31권1호
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• pp.74-79
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• 2007

[ $PPy^+DBS^-$ ] 복합체는 유화중합에 의해 제조되었고 이때 iron(III) chloride($FeCl_3$)는 개시제로, dodecyl benzene sulfonic acid(DBSA)는 계면활성제 및 도판트로 사용되었다. Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPO)는 chlorosulfonic acid(CSA)를 사용하여 설폰화되었고 양극은 $PPy^+DBS^-$ 복합체, 도전제 그리고 바인더로 구성되며 이때 바인더로 PPO와 설폰화된 poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (SPPO)를 사용하였다. $PPy^+DBS^-/SPPO$ 양극은 $PPy^+DBS^-/PPO$에 비해 약 50% 높은 충 방전 성능을 나타내었는데 이는 SPPO가 바인더뿐만 아니라 도판트로 작용했기 때문이다. 더욱이 바인더로 사용된 고분자의 설폰화는 전도성 고분자와의 coulombic attraction을 유발시켜 두 상간의 혼화성을 증가시켰을 뿐만 아니라 양극과 전해질 사이의 접촉면적을 증가시켜 전기화학적으로 우수한 성능을 나타나게 했다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2003년도 춘계종합학술대회
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• pp.772-777
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• 2003

선박이 배출하는 안정수(ballast water)는 외부로부터 유해 생물들이 유입되어 전파해 오는 주요경로로써 해양환경의 매우 중요하고 위험한 일종의 하나이지만, 이에 대한 효과적인 처리방법은 아직까지도 개발되지 못하였다. 그러나 최근 강 전리방전을 이용하여 고 밀집 산소와 물분자를 고농도 수산자유기(OH: hydroxyl radical)로 전리, 활성입자를 발생시켜 신속히 확산시키면 넓은 범위에서 비교적 낮은 농도로 유해성 침입 생물을 잔류물 없이 저렴한 비용으로 살균제나 촉매제의 사용 없이 소멸시켜 처리하는 효과적인 새로운 녹색방법을 제안하였다. 또한, 수산기는 강 산화제로써(산화환원 전위는 2.80 eV), 적조생물을 신속, 효과적으로 사멸시켜 잔유물과 오염물 발생 없이 이상적으로 해양적조현상을 처리할 수 있는 활성물질이다. 고출력 강 전리장치를 활용하면 수산기 활성제의 발생 농도를 Sr104 이상으로 얻을 수 있으므로, 해양적조처리에 요구되는 문턱 값 농도(~l$\times$$10^{-6}$)를 충족시킬 수 있으며, 이 경우 적조생물 소멸처리시간은 불과 10 sec 내외이므로 선박 안정수 처리문제와 함께 적조발생의 난문제를 해양동력학적으로 동시에 해결할 수 있는 효과적인 기술이다. 실험결과로부터 시간당 1 k톤의 활성물질을 발생하는 수산기활성제 제조장치의 경우, 약 4$\times$$10^2$ $\textrm{km}^2$/h의 적조해면을 처리할 수 있으며, 그 비용은 약 US$l,000 정도에 상당하므로, 적조에 따른 경제손실과는 비교될 수 없는 저렴하고 효과적인 방법이다. 활성물질의 생성시간과 가공시간은 불과 수십 $\mu\textrm{s}$ 및 수 sec 에 불과하므로, 1 kton/h 용량의 수산기활성제 제조장치의 환산소비동력은 약 200 kW이고, 장치의 체적은 10~30 ㎥의 공간으로 충분하므로, 소형선박으로 상당면적의 적조피해를 효과적으로 해결할 수 있다.

• 대한전자공학회논문지TE
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• 제39권4호
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• pp.335-340
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• 2002

본 논문에서 얇은 실리콘 산화막의 스트레스 유기 누설전류는 나노 구조를 갖는 트랜지스터의 ULSI 실현을 위하여 조사하였다. 인가전압의 온 오프 시간에 따른 스트레스전류와 전이전류는 실리콘 산화막에 고전압 스트레스 유기 트랩분포를 측정하기 위하여 사용하였다. 스트레스전류와 전이전류는 고스트레스 전압에 의해 발생된 트랩의 충방전과 양계면 가까이에 발생된 트랩의 터널링에 기인한다. 스트레스 유기 누설전류는 전기적으로 기록 및 소거를 실행하는 메모리 소자에서 데이터 유지 능력에 영향이 있음을 알았다. 스트레스전류, 전이전류 그리고 스트레스 유기 누설전류의 두께 의존성에 따른 산화막 전류는 게이트 면적이 10/sup －3/㎠인 113.4Å에서 814Å까지의 산화막 두께를 갖는 소자에서 측정하였다. 스트레스 유기 누설전류, 스트레스전류, 그리고 전이전류는 데이터 유지를 위한 산화막 두께의 한계에 대해 연구 조사하였다.