• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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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.

• 공업화학
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• 제34권3호
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• pp.291-298
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• 2023

본 연구는 가축분뇨를 가스화 하여 연료 가스를 생산하는 공정의 경제성과 탄소배출 관점에서의 지속가능성을 평가하였다. 본 연구에서 고려한 가스화 공정은 가스화 시설, 연료가스 정제 시설 및 생산 가스를 수요처를 수송하기 위한 파이프 라인의 설치까지 전체 시설을 고려하여 해당 기술의 현실적인 타당성을 평가하였다. 해당 연구는 실험 결과를 반영하는 ASPEN PLUS 시뮬레이션을 토대로 도출되었다. 경제성 및 CO₂ 전 주기 평가 결과, 축분 가스화를 통해 얻어진 연로가스는 발열량은 낮지만, 높은 수소 함량으로 천연가스와 가격적으로 경쟁력이 있다는 결과를 확인하였다. 특히, 탄소 배출 측면에서 높은 수소 함량으로 연료를 연소하였을 때 발열량당 배출되는 이산화탄소의 양이 천연가스에 비해 낮아 탄소 배출량 감축에 기여할 수 있다는 점을 확인하였다. 또한 다양한 시나리오 분석을 통해 외부 요인 및 정책적 요인에 따른 경제성을 확인하였고, 재무 재표 분석을 통해 해당 기술을 실질적인 사업화 가능성을 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.887-894
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• 2018

전 세계적으로 자동차 시장은 전기차, 수소차와 같은 친환경 차량의 도입이 추진되고 있다. 그러나 내연기관 차량 대비 고가의 차량가격, 제한적인 주행거리 등의 단점은 친환경 차량 확대에 장애요인이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 친환경 차량인 전기차 구매에 미치는 영향요인을 분석하기 위해 이항 로지스틱 회귀 모형을 구축하였다. 모형의 종속변수는 구매의사 여부, 독립변수는 사회 경제적 변수와 전기차 구매에 영향을 미치는 특성변수로 설정하였으며, 다중공선성 문제를 해결하기 위해 독립변수 간 상관관계를 분석하여 상관계수가 높은 변수들을 제외하였다. 분석결과, 사회경제적변수인 차량보유대수, 성별, 나이는 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 반면, 차량가격에 영향을 미치는 변수와 전기차 충전과 관련된 변수, 전기차 정책 및 시승정보 제공 부족 변수는 전기차 구매에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이를 통해 향후 전기차 보급과 관련된 정책 입안 시 전기차의 가격 결정과 찾아가는 전기차 충전 서비스 운영 등 충전 불편 해소 방안, 전기차에 대한 정보 제공 및 시승기회 확대 등의 정책을 추진하는 것이 바람직할 것으로 보인다. 본 연구 결과는 지자체 전기차 보급 활성화 및 정책 수립에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 전기화학회지
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• 제25권4호
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• pp.154-161
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• 2022

전세계의 기후 온난화로 인해 탄소 중립 사회의 중요성이 대두되고 있다. 이를 위해 화석연료를 대체할 새로운 에너지 자원으로 수소에 대한 관심이 커지고 있다. 친환경적이며 풍부하게 존재하는 물의 전기분해를 통한 수소 생산은 매우 중요한 분야이다. 하지만 전기분해의 산소 발생 반응의 경우 매우 높은 과전압과 고가의 귀금속 촉매의 사용이 상용화에 걸림돌로 작용하고 있다. 이에 본 총설에서 최근 5년동안 발표된 고분자 전해질막 수전해 시스템의 산소 발생 반응에 쓰이는 귀금속 촉매의 연구 동향에 대해 요약 및 정리하였다. 가장 널리 사용되는 귀금속 촉매로는 Ir과 Ru 기반의 촉매들이다. 이들은 높은 안정성과 성능 때문에 수전해 촉매로 연구되었다. 하지만 높은 가격으로 인해 성능 향상이 우선 과제이며 이를 위해 지지체와의 상호작용, 합금 촉매, 다양한 후처리 공정 등을 적용하고 있다. 본 총설은 귀금속 촉매의 산소 발생 반응에 대한 활성과 내구성을 높이는 전략 수립에 도움이 될 것으로 예상한다.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.70-78
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• 2024

본 연구에서는 역전기투석용 4차 암모늄이온을 음이온교환기로 갖는 폴리아크릴레이트계 광가교형 음이온교환막을 개발하였다. 역전기투석은 청정 재생에너지 생산 시스템이지만 출력이 낮고 핵심 소재인 분리막의 가격이 비싸다는 단점으로 인해 상용화에 제한이 있다. 이에, 지지체가 없는 광가교형 음이온교환소재를 제조하였으며 개발한 고분자의 주쇄는 우수한 물성의 엔지니어링 플라스틱을 기반으로 제조하였다. 제조된 분리막은 우수한 물리적, 화학적, 전기화학적 특성을 보였으며 상용 음이온교환막인 AMV와 비교하여 약 50% 낮은 분리막 저항을 보였다. 더욱이 CQAPPOA-35는 40 ㎛의 얇은 분리막 두께에도 불구하고 상용막과 동등 수준의 선택도를 보이는 것을 확인할 수 있었다. CQAPPOA-35을 적용한 RED 스택은 최대 2.327 W m^-2 (flow rate : 100 mL min^-1)의 출력 밀도를 보여 AMV가 도입된 것보다 15% 향상된 성능 특성을 보였다. 개발된 CQAPPOA-35이 광경화를 통해 쉽고 저렴하게 제조할 수 있으며 RED 스택 특성도 매우 우수하다는 점을 고려할 때, 개발된 CQAPPOA-35은 RED용 음이온교환막으로 상용 활용을 위한 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.150.1-150.1
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• 2010

가스 하이드레이트는 물분자와 저분자량의 가스분자가 고압과 저온에서 수소결합을 이루며 형성되는 결정성 화합물을 말한다. 최근 가스 하이드레이트의 물리적 특성과 형성 원리를 이용하여 다양한 분야로의 적용 연구가 수행되고 있는데 이의 효과적 달성을 위해서는 가스 하이드레이트의 상평형 연구가 필수적이다. 기존에 수행되는 상평형 실험 방법은 온도의 변화에 따라 하이드레이트를 해리시키고 압력의 변곡점을 찾는 것으로 최소 24시간이 소요되지만, 본 연구진이 제안하는 QCM을 이용한 방법은 1 ng의 무게에 1 Hz의 변화를 나타내는 수정진동자의 민감성을 이용한 것으로 약 2~3시간 내에 상평형 실험을 수행할 수 있고, 하이드레이트의 기억효과(Memory Effect)를 이용하여 연속적인 상평형 실험도 가능하다. 본 연구에서는 QCM 반응기의 원리 및 실험 방법에 대하여 설명하고 열역학적 촉진제를 첨가한 상평형 실험결과를 제시함으로써 상대적으로 저렴한 가격으로 다양한 촉진제와 억제제 첨가 시 나타나는 상평형 효과를 빠른 시간 내에 선별할 수 있는 방법으로 QCM을 이용한 방법을 제안하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.252.1-252.1
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• 2015

최근 화석연료 고갈 문제를 해결하기 위해 대체에너지 개발과 다양한 형태의 에너지 개발에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, supercapacitor는 high energy density, high power density, longer life-time과 같은 특성으로 인해 에너지 저장 소자로 각광 받고 있다. Supercapacitor는 석유를 대체할 수 있으며 이산화탄소 배출이 없는 친환경 에너지인 태양광, 풍력, 수소연료전지 등의 신재생에너지 저장장치로써 큰 비중을 차지한다. Supercapacitor의 종류인 electrical double layer capacitors (EDLCs) 는 전극과 전해질 사이에 발생하는 전기 이중층에 축적되는 전하를 이용하여 에너지를 저장하는 반응 메커니즘을 가지며 전극 재료로는 탄소 소재를 사용한다. 탄소 소재는 환경 오염이 적고 가격이 저렴하며 넓은 표면적이라는 장점이 있다. 하지만 기존 탄소 소재는 이러한 장점을 가지지만 supercapacitor로써의 효율이 좋지 않게 나온다. 이런 문제를 개선하기 위하여 그래핀 나노플레이트(Graphene nanoplate, GNP) 위에 직접 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 성장 시킴으로써 GNP-CNT 하이브리드 탄소 소재를 제조하여 전극으로 사용하였다. 이 GNP-CNT 하이브리드 탄소 소재는 다차원 구조를 가짐으로써 기존 탄소 소재들보다 분산이 잘되고 전해질과의 작용하는 비표면적이 넓다. 전극을 제작하여 Cyclic voltammetry(CV)와 galvano를 측정한 결과는 기존 탄소나노튜브보다 5배 정도의 정전용량(Capacitance)를 가졌다. 이 전극의 구조적 특성을 관찰하기 위해 SEM, TEM 등을 측정하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.856-856
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• 2009

석유 및 천연가스를 대체하는 자원으로 석탄이 유망하다고 전망하고 있다. 미국에서는 6대 파괴력이 있는 기술로 청정석탄기술이 선정되었고, 한국에서도 15대 그린에너지 중 하나인 청정연료에 석탄전환기술이 포함되어 전략로드맵이 작성되고 있다. 국내에서 추진되고 있는 석탄기술은 석탄가스화를 기반으로 하고 있다. 석탄가스화는 고체연료인 석탄을 $1000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 산소와 반응시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스로 전환하는 기술이다. 석탄을 가스화하면 석탄에 포함된 불순물을 쉽고 완벽하게 제거할 수 있으며 특히 CO2 제거를 값싸게 할 수 있어 청정화가 가능하다. 최근 고유가를 겪으면서 열량이 높은 고급탄의 확보가 어려워지면서 가격이 낮고 수급이 용이한 저급탄을 활용하는 기술의 수요가 발생되어 국내에서 기업을 중심으로 저급탄을 고효율로 가스화하는 기술 개발이 시도되고 있다. 정제된 석탄가스는 성분을 조절하여 촉매에 의해 메탄으로 전환시킬 수 있고, 이렇게 제조된 가스를 합성천연가스(SNG)라 한다. 값싼 저급탄을 사용하면 SNG를 천연가스보다 저렴하게 생산할 수 있다. 국내 기업이 SNG 제조 실증시설을 도입하고, 동시에 핵심기술인 SNG 합성반응공정을 개발하는 사업을 추진하고 있다. 석탄가스를 촉매반응에 의해 디젤 및 �F싸로 전환하는 석탄간접액화기술은 현재 남아공 Sasol사에서 상업적으로 운전되고 있는 기술이나 국내로의 기술이전이 거의 불가능하다. 철을 기반으로 하는 고유 촉매와 scale-up이 가능한 반응기가 핵심인 기술로 국내에서 세미-파일럿급 액화공정 기술개발이 진행중이다. 전세계적으로 석탄액화공장의 수요가 현재의 15만배럴/일에서 2030년 240만배럴/일로 증가한다고 예측된다. 따라서 200조원 이상의 플랜트 시장이 기대되며 국산 가스화, SNG 및 액화기술로 상당부분의 시장을 장악하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.153-153
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• 2008

최근 투명전극물질이 LCD, 박막태양전지, smart window, 유기발광소자 등에 폭넓게 이용됨에 따라 그 수요가 급격이 늘어나고 있다. 이러한 투명전극 물질로는 Al : ZnO, Ga : ZnO, $MgIn_2O_4$, $AgSbO_3$, $InGaZnO_4$, ITO, Zn:ITO 등이 있으며 이중 ITO 계 산화물은 우수한 전기적 특성을 바탕으로 이미 상용화 되어있는 상태이다. 그러나 ITO 계 산화물은 indium 의 희소성과 높은 가격 때문에 폭 넓은 분야의 상용화가 어려운 실정이며, 수소 플라즈마 분위기에 화학적으로 불안정한 특성은 Si 박막태양전지 응용에 큰 문제가 되고 있다. 이에 본 연구는 박막태양전지용 ITO 계 투명전극의 indium양을 줄이면서 화학적으로 안정하고, 전기적 특성이 향상된 박막을 제조하기 위해 combinatorial sputter를 이용하여 Zn의 도핑량을 연속적으로 변화시킨 ITO 박막을 제조하였다. 또한 광학적 전기적 특성의 향상을 위해 vacuum, $H_2$, $O_2$ 분위기에서 열처리 후 각 박막의 특성 변화를 관찰하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.471-473
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• 2013

전기자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용해 구동하는 자동차이다. 가솔린을 사용하지 않아 주행중 탄소배출량이 거의 없어 연비 및 이산화탄소 절감 측면에서 매우 우수하며, 운영비용 및 에너지 효율도 뛰어나다. 2010년대에 들어와 GM, 르노 등 주요 자동차업체들을 중심으로 전기자동차 개발이 활성화되어 GM의 '볼트, 닛산의 '리프' 등이 상용화되어 시판되고 있다. 그러나 많은 장점에도 불구하고 비싼 가격, 충전 인프라 부족 등으로 인해 실제 판매는 매우 부진하여 암울한 전망을 노정하고 있다. 부진에 빠진 전기자동차 산업을 성장시키기 위한 정책적 대응방향으로는 전기차 생태계 구축, 충전 인프라 구축, 국내외 표준화 활동 증진, 정부의 적극지원과 부처간 정책조정 등의 노력이 필요하다.