• 멤브레인
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• 제25권5호
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• pp.406-414
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• 2015

본 연구에서는 막 축전식 탈이온 공정에 적용하기 위해 온도와 시간을 달리하여 술폰화 Poly(VDF-co-hexafluoropropylene) copolymers (PVDF-co-HFP)을 합성 후 캐스팅법에 의해 양이온교환막이 제조되었다. 술폰화 PVDF (SPVDF)는 Fourier-transform infrared (FT-IR), $^1H$ Nuclear magnetic resonance ($^1H$ NMR)를 통해 구조확인을 하였고, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)를 통해 화학조성에 대한 정량적 분석을 하였다. 막 성능은 함수율 및 이온교환용량과 전기저항을 측정하였고. $60^{\circ}C$에서 7시간 술폰화한 SPVDF 멤브레인이 이온교환용량 0.89 meq/g, 함수율 21.5%, 전기저항 $3.70{\Omega}{\cdot}cm^2$로 가장 우수하였다. 수중 이온제거 특성을 막 축전식 탈이온 방법(MCDI)으로 전압(0.9~1.5 V), 유속(10~40 mL/min)을 변수로 SPVDF의 탈염 특성을 확인하여 MCDI 공정에 적용가능 여부를 평가하였다. MCDI 충방전 시험 결과 최대 탈염제거율은 62.5%이었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.25-32
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• 2021

본 논문에서는 비교적 구현이 쉽고, 최종 결합 포트의 전송 선로 길이를 짧게 구현할 수 있는 모드 변환기에 대해 제안하고, 8-way 공간 결합기에 적용하여 제작 및 시험을 하였다. 제안하는 모드 변환기는 그라운드와 연결되어 있는 Doorknob 형태의 원형 디스크에서 변환된 신호를 원형 도파관 내에서 개방을 시켜 TM₀₁ 모드로 변환이 이루어진다. 8-way 도파관 공간 결합기는 H-평면에서 입력된 8개의 신호를 중심의 원형 도파관에서 결합이 이루어지고, 최종 결합 모드는 TM₀₁이 되도록 설계를 하였다. 시험 결과는 삽입손실 0.4dB 이하, 결합효율 95%이상의 우수한 성능을 확인하였다. 또한 전계 분석을 통해 새로운 모드 변환 구조의 절연 파괴 전압 및 방전 임계전력을 계산하여 고출력에 적합함을 확인하였다. 본 연구를 통해 확인된 결과는 향후 고출력 고효율 SSPA에 다방면으로 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.165-173
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• 2019

Lithium anodes (13, 15, 17, and 20 wt% Li) were fabricated by mixing molten lithium and iron powder, which was used as a binder to hold the molten lithium, at about $500^{\circ}C$ (discharge temp.). In this study, the effect of applied pressure and lithium content on the discharge properties of a thermal battery's single cell was investigated. A single cell using a Li anode with a lithium content of less than 15 wt% presented reliable performance without any abrupt voltage drop resulting from molten lithium leakage under an applied pressure of less than $6kgf/cm^2$. Furthermore, it was confirmed that even when the solid electrolyte is thinner, the Li anode of the single cell normally discharges well without a deterioration in performance. The Li anode of the single cell presented a significantly improved open-circuit voltage of 2.06 V, compared to that of a Li-Si anode (1.93 V). The cut-off voltage and specific capacity were 1.83 V and $1,380As\;g^{-1}$ (Li anode), and 1.72 V and $1,364As\;g^{-1}$ (Li-Si anode). Additionally, the Li anode exhibited a stable and flat discharge curve until 1.83 V because of the absence of phase change phenomena of Li metal and a subsequent rapid voltage drop below 1.83 V due to the complete depletion of Li at the end state of discharge. On the other hand, the voltage of the Li-Si anode cell decreased in steps, $1.93V{\rightarrow}1.72V(Li_{13}Si_4{\rightarrow}Li_7Si_3){\rightarrow}1.65V(Li_7Si_3{\rightarrow}Li_{12}Si_7)$, according to the Li-Si phase changes during the discharge reaction. The energy density of the Li anode cell was $807.1Wh\;l^{-1}$, which was about 50% higher than that of the Li-Si cell ($522.2Wh\;l^{-1}$).

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.187-192
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• 2019

수요관리와 정전에 대한 비상전원 기능을 갖춘 하이브리드 전력저장시스템으로 비상발전설비가 필요한 빌딩 및 공장건축 시에 투자비를 최소화하고, 상시 전력비를 절감함으로서 경제성을 확보할 수 있 기술을 개발함으로써 새로운 비즈니스 모델을 제시한다. 평상시에 STS(Static Transfer Switch)를 통해 부하에 계통 전력을 공급하고 PCS는 계통에 병렬로 연계되어 수요관리를 수행한다. EMS는 수요예측을 통한 전력의 효율적 운용을 위해 ESS에 충방전 지령을 PMS(Power Management System)로 하달하고 PMS는 다시 PCS 제어기로 지령을 전달하여 시스템을 운용한다. 정전시에는 STS가 계통으로부터 빠르게 이탈되면서 PCS는 독립 전원이 되어 부하 측에 정전압/정주파수의 전력을 공급할수 있는 구조이다. 따라서 하이브리드 ESS에 대한 실 계통 연계 및 독립 운전 성능 검증을 통한 신뢰성을 확보할수 있고, 저탄소 녹색성장 기술의 효율적 전력망과 연계 운영이 가능하게 함으로써 ESS 연계를 통한 신재생에너지 발전에 의한 불규칙한 전력 품질개선, 피크부하 기여도 제고가 가능하다. 또한 현재 석탄 화력이 담당하고 있는 주파수추종 예비력을 ESS로 대체함에 따라 연료비가 높은 LNG 발전기 가동비용을 절감할 수 있는 기대효과가 있다.

• 한국재료학회지
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• 제31권2호
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• pp.75-83
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• 2021

To cope with automobile exhaust gas regulations, ISG (Idling Stop & Go) and charging control systems are applied to HEVs (Hybrid Electric Vehicle) for the purpose of improving fuel economy. These systems require quick charge/discharge performance at high current. To satisfy this characteristic, improvement of the positive electrode plate is studied to improve the charge/discharge process and performance of AGM(Absorbent Glass Mat) lead-acid batteries applied to ISG automotive systems. The bonding between grid and A.M (Active Material) can be improved by applying the Sand-Blasting method to provide roughness to the surface of the positive grid. When the Sand-Blasting method is applied with conditions of ball speed 1,000 rpm and conveyor speed 5 M/min, ideal bonding is achieved between grid and A.M. The positive plate of each condition is applied to the AGM LAB (Absorbent Glass Mat Lead Acid Battery); then, the performance and ISG life characteristics are tested by the vehicle battery test method. In CCA, which evaluates the starting performance at -18 ℃ and 30 ℃ with high current, the advanced AGM LAB improves about 25 %. At 0 ℃ CA (Charge Acceptance), the initial charging current of the advanced AGM LAB increases about 25 %. Improving the bonding between the grid and A.M. by roughening the grid surface improves the flow of current and lowers the resistance, which is considered to have a significant effect on the high current charging/discharging area. In a Standard of Battery Association of Japan (SBA) S0101 test, after 300 A discharge, the voltage of the advanced AGM LAB with the Sand-Blasting method grid was 0.059 V higher than that of untreated grid. As the cycle progresses, the gap widens to 0.13 V at the point of 10,800 cycles. As the bonding between grid and A.M. increases through the Sand Blasting method, the slope of the discharge voltage declines gradually as the cycle progresses, showing excellent battery life characteristics. It is believed that system will exhibit excellent characteristics in the vehicle environment of the ISG system, in which charge/discharge occurs over a short time.

• 새물리
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• 제68권12호
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• pp.1315-1323
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• 2018

본 연구에서는 폐 커피분말을 열처리 조건에 따른 탄화과정을 거쳐 리튬 이온 이차전지의 음극 활물질 재료로 응용하기 위한 실험을 진행하였다. 이차전지의 음극 활물질로 사용한 커피분말은 커피 껍질이 아닌 커피 알맹이로부터 얻은 것으로, 커피를 내리고 남은 커피분말을 공기 중에서 건조하고 $Ar/H_2$ 분위기에서 열처리하여 기공(pore)이 있는 활성 탄소 분말 형태로 얻을 수 있었다. 전기화학적인 특성을 조사한 결과 약 0.2 V에서 Li의 삽입, 0.01 V에서 Li의 탈리가 관찰되었다. $700^{\circ}C$에서 열처리된 시료에 대해 1000 mA/g의 전류밀도로 1000 사이클 충방전 후 측정된 비용량은 303 mAh/g 이었으며 99.5% 이상의 쿨롱(Coulomb) 효율을 나타내었다. 폐 커피분말을 이용한 리튬이온이차전지는 기공으로 인한 표면적 증가와 이온 및 전자전도 특성 개선으로 전기화학적인 성능 향상을 보였으며, 또한 재활용을 통한 전지 제조 가격을 낮출 수 있는 이점이 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권2호
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• pp.388-398
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• 2021

본 논문에서는 전기요금 절감용 ESS를 활용한 Particle swarm optimization(PSO) 기반 Peak shaving 제어 방법을 제안한다. 제안한 방식은 실제 부하와 예상되는 부하의 소비를 비교하여 피크 절감을 위해 ESS의 추가 유효전력값을 계산하여 입력을 더한다. 또한 추가로 증가시킨 유효전력을 보상하기 위해, 유효전력을 할당하는 과정을 수행하며 유효전력 할당치가 피크 부하에 영향을 주지 않도록 유효전력 할당 지점에 예상되는 부하의 평균을 최소화하는 최적화 해를 PSO를 통해 찾는다. 제안한 방식의 성능 검증을 위해 실제 부하 데이터와 예측 알고리즘을 반영하여 예측 오차가 적은 경우와 큰 경우의 사례 연구를 수행하였다. 사례 연구 수행 결과 제안한 방식을 전기요금 절감을 위한 충·방전 제어 방식과 같이 수행한 경우 예측 오차가 큰 경우에도 성공적으로 피크 부하 절감을 수행하였으며, 17.8%의 피크 부하 절감 효과와 6.02%의 전기요금 절감 효과를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.51-57
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• 2021

함정의 해수냉각 시스템은 화생방전에 의한 유해물질의 세척과 선체 외부의 적외선 신호를 저감하기 위해 설치된다. 시스템은 압력펌프, 각종 배관 그리고 해수분사용 노즐로 구성된다. 그리고 해수의 분사 압력과 노즐 종류에 따라 산포 범위가 결정된다. 따라서 해수의 산포 범위를 넓히고 해수냉각 시스템의 효율을 극대화하기 위해서는 적절한 분사 압력의 설정과 노즐의 최적 설계가 필요하다. 금속재료로 만들어지는 해수분사용 노즐은 초기 개발단계에서 금속 틀을 만들고 최적 성능을 만족할 때까지 수정된다. 이는 많은 시간과 비용을 유발하여 노즐개발에 어려움을 일으킨다. 따라서 본 연구에서는 해수분사용 노즐의 초기 개발단계에서 시제품을 생성하기 위한 3D 프린팅 기술의 적용 가능성을 확인하였다. 이를 위해 3D 프린팅 기술을 이용하여 압출 플라스틱 시험편을 제작하고 인장시험을 통해 시험편의 물리적 특성 값을 측정하였다. 그리고 측정 결과를 유한요소해석 조건에 적용해 해수의 분사 압력에 따른 노즐의 변형과 응력을 계산하였다. 유한요소해석 결과 노즐은 최적 압력에서 탄성 범위 내로 변화하였으며, 구조적으로 안정하다고 판단되어 본 연구의 가능성을 확인하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.331-337
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• 2022

전기자동차용 배터리 하우징 소재로 사용되고 있는 금속 소재에서 경량소재로 대체하기 위한 열가소성복합재료를 제조하였다. 매트릭스 소재는 고분자 소재인 나일론 6를 사용 하였으며 방열 성능을 부여하기 위해 열전도도가 높은 Boron Nitrate(BN)를 사용하였다. 동일한 필러의 함량 및 입자 크기에 따른 열전도성 고분자 복합재료의 방열 특성을 분석하였다. 필러의 함량이 증가할수록 열전도도 값이 증가하였으며, 입자크기가 60~70㎛인 BN의 함량이 50%인 복합재료의 경우 1.4W/mK 이상 열전도도를 나타내었다. 입자 크기가 클수록 입자 간 계면 접촉면이 넓어져 Thermal path가 이루어짐을 확인하였다. 제조된 열전도성 고분자복합재료를 이용하여 배터리 하우징을 제작하였으며 셀의 충방전 동안 온도 변화를 관찰하여 배터리 하우징의 대체 소재로서의 가능성을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.58-63
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• 2022

흑연은 낮은 탈/리튬화 전압, 372 mAh/g의 높은 이론 용량, 낮은 가격 및 긴 수명 특성을 가져 지난 30년 동안 리튬이 온전지 음극 재료로 활용되었다. 최근 무기 고체 재료로 구성되어 높은 안정성을 가지는 전고체 리튬이온전지는 전기자동차 및 차세대 에너지 저장 장치로 엄청난 주목을 받고 있지만, 전고체 리튬이온전지 시스템에 잘 구동되는 흑연 연구는 부족한 실정이다. 그래서 우리는 탄소재료 표면에 존재하여 저항층으로 작용하는 비정질 탄소를 흑연으로부터 제거하여 흑연의 전기전도도 향상을 통해 황화물계 전고체 전지 음극 흑연 재료의 성능 향상을 유도했다. 400, 500 및 600 ℃ 공기 열처리된 흑연의 X-ray diffraction (XRD) 분석 결과, (002) 피크 반치폭(FWHM)이 bare 흑연보다 줄어들어 열처리 후 흑연의 결정성이 향상됨을 보였다. 또한 열처리 후 흑연의 결정성이 증가할수록 방전 용량, 초기 쿨롱효율(ICE) 및 수명 특성이 증가함을 확인했다. 500 ℃ 공기 열처리 한 흑연의 경우 331.1 mAh/g 및 ICE 86.2%와 10사이클 수명 측정 후 92.7%의 높은 용량 유지율을 나타내었다.