• Membrane Journal
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• v.32 no.6
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• pp.486-495
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• 2022

This study presents the improved recovery efficiency of rare metal ions through the modified separation membrane wettability and hydrogen ion permeation in the anion exchange membrane (AEM) under the recovery process of combined electrodialysis and solvent extraction. Specifically, the wettability of the separator was enhanced by hydrophilic modification on one separator surface through polydopamine (PDA) and lipophilic modification on the other surface through SiO₂ or graphene oxide (GO). In addition, the modified surface of AEM with polyethyleneimine (PEI), PDA, poly(vinylidene fluoride) (PVDF), etc. reduces the water uptake and modify the pore structure for proton ions generation. The suppressed transport resulted in the reduced hydrogen ion permeation. In the characterization, the surface morphology, chemical properties and composition of membrane or AEM were analyzed with Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IR). Based on the analyses, improved extraction and stripping and hydrogen ion transport inhibition were demonstrated for the copper ion recovery system.

• Membrane Journal
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• v.8 no.3
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• pp.148-156
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• 1998

Diffusion dialysis is a membrane process driven by concentration difference using ion-exchange membranes and has been employed for many years for the acid recovery from acidic waste generated in steel, metal-refining and dectro-plating industries. Theoretically acid flux increases in propomon to the acid concentration difference. At acid concentrations higher than 3 N HCl, however, the acid flux had not increased linearly with the concentration difference. In this paper the effects of acid concentrations on diffusion dialysis for hydrochloric acid recovery and the acid transport mechanism in an anion exchange membrane were studied by membrane sorption tests and diffusion clialysis cell tests. The experimental results showed that the molecular diffusion was a major transport mechanism in a low acid concentration range and the proton leakage through an anion exchange membrane played an important role at higher acid concentrations. Also osmotic water transport and membrane dehydration retarded the transport of protons and caused the permeate flux to decrease.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.21 no.3
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• pp.214-219
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• 2010

In this study, we fabricated tubular ceramic support for segmented-in-series solid oxide fuel cell (SOFC) by using CSZ(CaO-stabilized $ZrO_2$) as main material and activated carbon as pore former. Thermal expansion properties of ceramic support with different amounts of activated carbon were analyzed by using dilatometer to decide a suitable sintering temperature. The tubular ceramic supports with different amounts of activated carbon (5, 10, 15wt.%) were fabricated by the extrusion technique. After sintering at $1100^{\circ}C$ and $1400^{\circ}C$ for 5h., cross section and surface morphology of tubular ceramic support were analyzed by using SEM image. Also, the porosity, mechanical property, gas permeability of tubular ceramic supports was measured. Based on these results, we established the suitable fabrication technique of tubular ceramic support for segmented-in-series SOFC.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.120-120
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• 2010

최근 투명전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO) 박막은 액정 표시소자(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 압전소자 및 태양전지의 투명소자로 사용되어지고 있다. 현재 가장 널리 사용되어지고 있는 투명전극물질인 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO)은 낮은 비저항과 높은 투과율을 가지고 있지만, 높은 원자재의 가격 및 수소플라즈마 처리시 In과 Sn이 환원되어 전기적, 광학적으로 불안정한 문제점들이 지적되고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 최근 적외선 및 가시광선 영역에서 높은 투과도 및 전기 전도성과 수소플라즈마에 대한 화학적 안정성을 갖는 ZnO를 기반으로 3족 원소를 첨가한 새로운 투명 전도막에 대한 연구가 활발하다. 본 연구에서는 RF-Magnetron Sputtering법을 이용하여 $Ga_2O_3$ 혼합비에 따라 제작된 ZnO(GZO) 박막들의 전기적, 광학적, 구조적인 특성들을 분석하였다. 측정결과, $Ga_2O_3$의 첨가량이 7 wt.%인 GZO 박막이 가시광선영역에서 80%이상의 높은 투과율과 $50.5\;\Omega/\Box$의 가장 낮은 면저항을 나타내었다. 이는 Ga원소가 다른 3족 원소와 격자결합을 비교할 때, 이온의 크기가 Zn원소와 비슷하여 최적화된 혼합율을 가지는 경우 격자결합을 최소화시켜 캐리어 밀도의 증가로 인해 높은 전도성을 가지며, 고온에서도 전기적 특성 및 내구성이 향상되기 때문이다. 또한 기판온도에 따른 열처리 특성으로서 기판의 온도를 $100^{\circ}{\sim}400^{\circ}C$까지 변화를 주어 실험하였다. X-선 회절패턴 분석결과 기판온도가 증가함에 따라 ZnO (002) 방향이 감소하는 반면 ZnO(103) 방향이 증가하였으며, 기판온도가 $300^{\circ}C$ 일 때 $17.1\;\Omega/\Box$의로 가장 낮은 면저항이 나타났다. 이는 SEM 이미지를 분석한 결과, 실온에서 제작된 박막과 비교해 300 에서 증착된 GZO 박막이 결정립의 크기가 크고 밀도도 조밀해져 전하의 이동도가 향상되었기 때문이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.207-207
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• 2013

기존의 그래핀 성장에 관한 연구는 열화학기상증착법(Chemical vapor deposition; CVD)을 이용한다. 그래핀 성장 제어 요소로는 촉매 기판인 전이 금속[Ru, Ir, Co, Re, Pt, Pd, Ni, Cu], 기판 전처리 과정, 수소/메탄 가스 혼합비, 작업 진공 상태, 기판온도[$800{\sim}1,000^{\circ}C$, 냉각 속도 등으로 보고 되고 있다. 그래핀 성장 원리는 Cu 촉매 기판에 메탄 가스를 $1,000^{\circ}C$ 온도에서 분해해서 탄소를 고용 시킨 후 급랭하는 도중에 석출되는 탄소에 의해 그래핀 시트가 형성되는 것으로 알려져 있다. 기존의 CVD를 열원을 이용할 경우 내부 챔버에 생기는 잠열에 의해 cooling profile의 제어가 용이하지 않다. 본 연구에서는 근적외선(Near Infrared; NIR) 열원을 이용한 CVD로 챔버 내부 잠열을 최소화하고, 냉각 공정을 Natural, Linear, Convex cooling type으로 디자인해서 cooling profile 제어가 그래핀 성장에 미치는 영향을 연구 하였다. 이렇게 성장된 그래핀을 임의의 기판(SiO2, Glass, PET film) 위에 습식방법으로 전이 시킨 후, 전기적 구조적 및 광학적 특성을 면저항(four-point probe), 전계방사 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope; FE-SEM), 마이크로 라만 분광법(Micro Raman spectroscopy) 및 광학현미경(optical microscope), 투과도(UV/Vis spectrometer)의 측정으로 잠열이 최소화된 NIR-CVD에서 cooling profile에 따른 그래핀 성장을 평가하였다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1997.04b
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• pp.27-28
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• 1997

최근 들어 분리공정의 발달과 산업의 고도화에 따라 기체 및 액체분리의 중요성이 강조되면서 열적, 화학적 그리고 기계적 안정성이 좋으며, 수명이 길고, 세척과 재생이 용이하며, 미생물에 의한 손상이 없는 무기막에 대한 연구가 진행중이다. 무기막은 기공의 크기에 따라 크게 다공성 막과 비다공성 막의 두 종류로 구분된다. 비다공성 금속막은 특정 기체에만 투과성을 가지며, 이때 기체는 용해-확산(solution-diffusion)기구에 의해 금속막을 투과하므로 특정기체에 대한 선택도는 매우 크나 투과도가 매우 작고 가격이 비싼 단점을 가지고 있다. 다공성 막은 기체 투과율이 큰 반면 기체 선택도가 작은 단점을 가지고 있다. 현재 기체분리에 사용되고 있는 무기막은 기공크기가 40${\AA}$ 이상으로 기체 분리가 Kundsen diffusion에 의해 이루어지므로, 기체 투과도는 큰 반면에 기체에 대한 선택도는 그리 크지 않다. 따라서 최근 들어서는 다공성 담체에 기공이 작은 ($d_{pore}<20{\AA}$)박막을 담지시켜 기체의 분리 선택도를 향상시키기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 유기금속 화학증착법(metal-organic chemical vapor deposition:MOCVD)을 이용하여 수소 선택성을 가지는 $SiO_2/Al_2O_3$ 복합막을 비율별로 제조하여 증착속도를 알아보고, 열과 수분에 노출시켜 박막의 기체투과도 변화를 살펴보았다.

• Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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• v.18 no.1
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• pp.61-68
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• 1998

This research was canied out to investigate the effect of castration and injection time of sustained release recombinant bovine somatotropin(SR-rbST) on dry matter intake(DM1) and nutrient intake of surgically castrated 32 Holstein young bulls by growth stage. The main results were as follows: 1. DM intakes were not different between in bull and steer groups, but those in rbSTl and rbST2 were 7.88 and 7.65kg respectively, which were lower 6-9% compared to bull and steer groups. 2. Actual DM intake to DM requirement of Beef cattle(NRC) was 88.5~97.7%, while net energy intake was sufficient for NE requirement in all groups during all growth stage except rbST group during fmishing stage. 3. Overall mean concentrate intake to body weight in steer group was the highest as 1.94%, and then those in rbST groups were 1.87~1.89% which were higher 0.07~0.09% unit than in bull group. 4. Feed conversion ratios(DM) in bull, rbSTl and rbST2 groups were 8.29, 8.18 and 7.60kg respectively, which were improved 12.4, 13.9 and 22.6%, respectively, compared to steer group.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.56 no.1
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• pp.1-5
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• 2018

In this work, we study the ion conductivity by analyzing the impedance to the high current density range that the PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) is actually operated. The effect of GDL (Gas Diffusion Layer)presence on impedance was investigated indirectly by measuring hydrogen permeability. When the RH (Relative Humidity)was higher than 60% in the low current range (< $80mA/cm^2$), the moisture content of the polymer membrane was sufficient and the ion conductivity of the membrane was not influenced by the current change. However, when RH was low, ion conductivity increased due to water production as current density increased. The ion conductivity of the membrane obtained by HFR (High Frequency Resistance) in the high current region ($100{\sim}800mA/cm^2$)was compared with the measured value and simulated value. At RH 100%, both experimental and simulated values showed constant ion conductivity without being influenced by current change. At 30~70% of RH, the ionic conductivity increased with increasing current density and tended to be constant.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.188-188
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• 2000

DLC (Diamond-Like Carbon) 박막은 높은 경도와 가시광선 및 적외선 영역에서의 광 투과도, 전기적 절연성, 화학적 안정성 및 저마찰.내마모 특성 등의 우수한 물리.화학적인 물성을 갖고 있기 때문에 여러 분야의 응용연구가 이루어지고 있다. 이러한 DLC 박막을 제작하는 과정에는 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 ECR-PECVD electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 사용하였다. 이것은 최근에 많이 이용되고 있는 방법으로, 이온화률이 높을뿐만 아니라 상온에서도 성막이 가능하고 넓은 진공도 영역에서 플라즈마 공정이 가능한 장점이 있다. 기판으로는 4" 크기의 S(100)를 사용하였고, 박막을 제작하기 전에 진공 중에서 플라즈마 전처리를 하였다. 플라즈마 전처리는 Ar 가스를 150SCCM 주입시켜 5$\times$10-1 torr 의 진공도를 유지시키면서, ECR power를 700W로 고정하고, 기판 bias 전압을 -300 V로 하여 5분 동안 기판을 청정하였다. DLC 박막은 ECR power를 700W. 가스혼합비와 유량을 CH4/H2 : 10/100 SCCM, 증착시간을 2시간으로 고정하고, 기판 bias 전압을 0, -50, -75, -100, -150, -200V로 변화시켜가면서 제작하였다. 이때 ECR 소스로부터 기판까지의 거리는 150mm로 하였고, 진공도는 2$\times$10-2torr 였으며, 기판 bias 전압은 기판에 13.56 MHz의 RF power를 연결하여 RF power에 의해서 유도되는 negative DC self bias 전압을 이용하였다. 제작된 박막을 Auger electron spectroscopy, elastic recoil detection, Rutherford backscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.3
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• pp.344-350
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• 2019

Durability is very important for the commercialization of membranes and electrode assemblies (MEA) developed for proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). Durability evaluation of stationary PEMFC MEA has a problem that the voltage change rate should be measured for a long time over 1000 hours under constant current conditions. In this study, the electrochemical durability evaluation protocol of membranes (OCV holding method) using to vehicle MEAs was applied to the stationary MEA for the purpose of shortening the durability evaluation time. After operation of the stationary and automobile MEA for 168 hours under conditions of OCV, cathode oxygen, $90^{\circ}C$ and relative humidity of 30%, I-V, LSV, CV, impedance and FER were measured and compared. When the hydrogen permeability, OCV change, ionic conductivity, and fluorine flow rate, which represent the durability of the membrane after degradation, were all examined, it was shown that durability of stationary MEA membrane was better than that of vehicles MEA membrane. In addition, the electrode degradation of stationary MEA was smaller than that of vehicles MEA after degradation operation. It was possible to evaluate in a short time using automotive protocol that the durability of stationary MEA was superior that of vehicle MEA in terms of membrane and the electrode.