• 자원리싸이클링
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• 제26권6호
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• pp.20-28
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• 2017

피치계 탄소섬유를 함유한 모르타르의 직접인장강도는 평균압축강도의 1/27~1/22에 해당하였다. 동일 양의 PAN계 탄소섬유를 함유한 모르타르의 직접인장강도가 1/15임에 비하여, 낮은 수준으로 나타났다. 이 때, 무보강 기준시편의 직접인장강도는 1/29 수준이었다. 피치계 탄소섬유를 함유한 모르타르의 휨인장강도는 평균압축강도에 비해, 약 1/12 수준으로 나타났고, PAN계 탄소섬유를 함유한 모르타르와 무보강 모르타르는 각각 1/10, 1/13.5의 수준으로 나타났다. 피치계 탄소섬유를 혼입한 모르타르의 인장성능은 무보강 모르타르와 PAN계 탄소섬유를 혼입한 모르타르의 중간 수준으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.672-678
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• 2019

리튬이차전지용 음극재로서 피치로 코팅된 천연흑연의 전기화학적 특성이 조사되었다. 천연흑연과 피치의 혼합물을 $1000^{\circ}C$에서 소성하여 음극재를 제조하였다. 다양한 연화점의 피치가 탄소전구체로 사용되었다. 제조된 음극재의 물리적 특성은 TGA, SEM, PSA 및 BET로 분석하였다. 피치의 연화점이 증가할수록 코팅 층의 두께가 증가하였고, 비표면적이 감소하였다. 초기 충 방전 효율, 사이클, 순환전압전류, 속도 특성 및 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 성능을 조사하였다. 연화점 $250^{\circ}C$의 피치로 탄소 코팅된 천연흑연은 초기 방전용량 361 mAh/g과 쿨롱 효율 92.6%을 보였다. 또한 출력 특성(5 C/0.2 C)은 코팅되지 않은 천연흑연에 비해 1.6배 향상되었으며, 0.5 C로 진행된 사이클 테스트에서 50 사이클 후 90%의 용량 유지율을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제32권1호
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• pp.42-48
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• 2021

본 연구에서는 열분해 연료유를 이용하여 석유계 피치 기반 활성탄을 제조하였고, 이를 활용하여 일산화질소 가스 검출 센서를 개발하였다. 피치의 분자량 증가를 위해 피치 합성 시 중합 반응을 촉진시키는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 첨가하였다. 피치의 분자량 증가는 피치 기반 활성탄의 비표면적 및 미세기공 부피 증가에 기여하였고, 이는 활성탄 기반 센서의 일산화질소 가스 검출 특성 향상시켰다. 또한 테레프탈레이트 첨가 피치를 사용할 때 활성탄의 표면 산소 관능기 및 전도성 변화를 확인하고 테레프탈레이트 첨가가 활성탄의 물성 및 일산화질소 가스 검출 특성에 미치는 영향을 분석하였다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.412-420
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• 2018

본 연구에서는 면상발열체 특성을 향상시키기 위해 피치계 탄소종이에 전도성 탄소필러로 석유계 코크스, 카본블랙, 흑연을 페놀수지와 함께 함침시켰으며, 탄소종이에 함침된 탄소필러가 물리화학적 성질에 미치는 영향을 전기적, 열적 특성 분석을 통해 고찰하였다. 그 결과, 면저항과 계면접촉저항이 선형적으로 감소하였으며, 탄소필러의 함량이 증가함으로써 전기전도도와 열전도도가 향상하였다. 또한, 탄소종이에 1~5 V 전압을 인가하였을 경우 탄소종이의 면상발열 특성을 관찰하였을 때 5 V 전압에서 최대 $125.01^{\circ}C$로 발열 특성을 나타내었다. 이러한 결과는 탄소섬유 사이에 존재하는 미세공극이 채워짐으로써, 전기적 네트워크가 형성되어 전기적 및 열적 특성이 향상되었기 때문이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.410-416
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• 2021

본 연구에서는 천연 흑연의 용량과 안정성을 개선하기 위해 석유계 피치로 코팅된 천연 흑연을 제조하여 전기화학적 성능을 평가하였다. 천연흑연과 피치를 건식 스피드 믹서를 이용해 코팅하였으며, 믹서의 회전 속도, 시간, 흑연과 피치의 조성, 피치의 연화점을 변화시키면서 음극 활물질을 제조하였다. 제조된 음극 활물질의 물리적 특성은 SEM, TEM, PSD를 이용해 분석하였으며, 전기화학적 성능은 사이클, 율속, 임피던스, 순환전압 전류 테스트를 통해 조사하였다. 9000 RPM, 10 wt%, 2 h, 연화점 150 ℃ 조건에서 코팅된 천연 흑연을 0.1 C에서 전기화학적 특성을 테스트 하였을 때, 324.5 mAh/g 의 가장 높은 용량과 50 사이클 이후 98.9%의 용량 유지율을 보였다. 고속 충·방전을 위한 테스트에서는 5 C/0.1 C 용량 유지율은 80.3%로 나타났으며, 코팅되지 않은 천연흑연보다 약 1.7 배로 향상된 용량 유지율을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.5-10
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• 2019

본 연구에서는 리튬이온전지 음극활물질로 용매를 사용하여 석유계 피치로 코팅된 인조 흑연의 전기화학적 특성을 조사하였다. 용매로는 n-hexane, toluene, tetrahydrofuran (THF), quinoline이 사용되었다. 제조된 음극소재는 SEM, TEM을 사용하여 코팅 특성을 확인하였으며, 1.0 M $LiPF_6$ (EC:DEC=1:1 vol%) 전해액에서 리튬이차전지의 초기 충 방전, 사이클, 순환전압전류 및 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 성능을 조사하였다. 합성된 인조 흑연의 코팅 두께는 약 100-500 nm이며, THF 용매를 사용하여 코팅된 흑연은 다른 용매를 사용하였을 때보다 매끄러운 표면을 가짐을 알 수 있었으며, 또한 낮은 초기 비가역용량(51 mAh/g), 높은 방전용량(360 mAh/g)과 높은 쿨롱 효율(99%)을 확인할 수 있었다.

• 융합정보논문지
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• 제12권4호
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• pp.338-344
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• 2022

리튬이온전지의 음극소재 연구에서 실리콘 기반의 음극 활물질 개발이 필수적이며, 탄소기반의 실리콘-탄소 복합소재의 음극 적용연구가 활발히 진행되고 있다. 다른 한편으로 반도체와 태양광전지 산업에서 폐기물로 버려지는 실리콘 자원이 증가하여 환경적 문제를 일으키기도 한다. 본 연구에서는 리튬이온전지 음극소재로서 재활용된 실리콘을 이용하여 탄소와 복합화를 이루었으며, 실리콘 음극소재의 높은 용량 유지 특성 및 사이클 안정성 향상을 위하여 재활용된 실리콘과 피치의 함량을 조절하여 복합화의 최적화 조건을 확립하였다. 실리콘 : 피치의 질량비를 1 : 1 과 2 : 1을 가진 복합체를 간단한 자가조립 방법으로 복합화 하였으며, 석유계 피치로 코팅하여 제조된 음극소재의 전기화학적 특성을 비교 조사하는 연구를 수행하였다. 제조된 실리콘-탄소 복합소재는 충·방전 동안 발생되는 실리콘의 구조적 파괴를 방지하는 방법으로 우수한 초기용량과 사이클 안정성을 달성하였으며, 재활용 실리콘의 전극소재로서의 가능성을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권1호
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• pp.142-149
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• 2020

본 연구에서는 인조흑연의 낮은 이론용량을 개선하기 위하여 음극소재로서 흑연/실리콘/피치 복합소재의 전기화학적 성능을 조사하였다. 구형의 인조 흑연 표면을 polyvinylpyrrolidone (PVP) 양친성 물질로 코팅한 후 실리카를 성장시켜 흑연/실리카 소재를 합성하였으며, 석유계 피치 코팅과 마그네슘 열 환원법을 통해 흑연/실리콘/피치 복합소재를 제조하였다. 흑연/실리콘/피치 복합소재의 전극은 poly(vinylidene fluoride) (PVDF), carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylic acid (PAA) 바인더에 따라 제조하였으며, 다양한 전해액과 첨가제를 이용하여 전지를 조립하였다. 흑연/실리콘/피치 복합소재는 X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM)와 thermogravimetric analyzer (TGA)를 통해 물리적 특성을 분석하였으며, 전기화학적 특성은 충 방전 사이클, 율속, 순환전압전류, 임피던스 테스트를 통해 조사하였다. 흑연/실리콘/피치 복합소재는 흑연 : 실리카 : 피치 = 1 : 4 : 8일 때 높은 사이클 안정성을 보였다. PAA 바인더를 사용하여 제조된 전극은 높은 용량과 안정성을 보였으며, EC:DMC:EMC 전해액을 사용하였을 때 719 mAh/g의 높은 초기 용량과 우수한 사이클 안정성 나타내었다. 또한 vinylene carbonate (VC) 첨가시에 2 C/0.1 C 일 때 77% 용량 유지율과 0.1 C/0.1 C 일 때 88% 용량 회복을 나타냄을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.326-332
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• 2021

본 연구에서는 수열 합성법을 이용하여 나노 실리콘이 포함된 구형의 탄소 복합체를 합성하고, 석유계 피치로 코팅하여 제조된 음극 소재의 전기화학 특성을 조사하였다. 수크로스의 몰 농도를 변화시켜 수열합성한 후, 유기 용매로 THF를 사용하여 피치로 코팅된 음극 복합소재를 제조하였다. 제조된 음극 소재는 SEM, EDS, XRD 및 TGA를 사용하여 물리적 특성을 분석하였으며, 1.0 M LiPF₆ (EC : DMC : EMC = 1 : 1 : 1 vol%) 전해액에서 사이클, 율속, 순환전압전류 및 임피던스 테스트를 통해 리튬이차전지의 전기화학 성능을 조사하였다. 1.5 M의 수크로스와 피치를 사용하여 제조된 실리콘/탄소 소재는 구형 형태를 보였으며, 1756 mAh/g의 높은 초기 용량, 50 사이클 후 82 %의 용량 유지율 및 2 C/0.1 C에서 81%의 우수한 속도 특성을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권3호
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• pp.269-276
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• 2007

$TiO_2$ 함유 피치섬유의 최적 안정화 조건을 도출하기 위하여 $TiO_2$의 함유량을 달리하여 피치섬유를 제조한 후, 여러가지 안정화 조건에 대한 섬유의 특성 변화와 금속입자의 거동을 관찰하였다. 공기에 의한 피치섬유의 안정화시 안정화온도가 높고, $TiO_2$ 함유량이 적을수록 산화에 의한 무게증가가 컸다. 안정화된 섬유를 탄화하면 수율은 71~82 wt.% 수준인데, $TiO_2$가 활성촉매 역할을 하여 $TiO_2$의 함유량이 많을수록 탄화수율은 낮았다. 안정화 과정에서 열가소성의 피치섬유는 산소의 도입으로 카르보닐기(C=O)와 카르복실기(-COOH) 등이 형성되며 동시에 이들이 가교결합을 이루고 수소를 탈리시켜 열경화성 섬유로 전환되었다. 활성탄소섬유의 기공크기는 $TiO_2$ 함유량이 증가함에 따라 점점 커졌으며, 주사전자현미경과 투과전자현미경을 통하여 섬유의 표면과 내부에 분포된 $TiO_2$ 입자와 분포를 관찰한 결과 안정화, 탄화 및 활성화공정 중 일부 $TiO_2$가 서로 뭉침을 알 수 있었다. 최종적으로 0.5 wt.% $TiO_2$ 함유 석유계 피치섬유는 $280^{\circ}C$에서 3 hr를 최적 안정화 조건으로 제시할 수 있었다.