• 전기화학회지
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• 제17권2호
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• pp.94-102
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• 2014

바나듐 레독스 흐름 전지 (Vanadium redox flow battery, VRB) 시스템 운전 중 양이온 교환막을 통한 바나듐이온의 투과로 인하여 성능이 저하되는 문제점을 보완하기 위해 판상형태의 탄소물질인 산화그라핀 (Graphene Oxide, GO)을 기존에 사용하였던 양이온 교환막인 Nafion 양이온 교환막 표면에 열압착 방식으로 코팅하여 양이온 교환막 개선 및 VRB 성능 향상을 도모하였다. 개선된 양이온 교환막의 물리화학적 특성분석을 위하여 SEM (Scanning Electron Microscopy)분석, 이온 교환 용량, 수분 흡수 및 수소이온 전도도를 측정하였다. 산화그라핀층을 코팅한 결과, SEM 분석을 통해 양이온 교환막 표면에 약 $0.93{\mu}m$의 산화그라핀층이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 산화그라핀을 코팅하여 개선된 양이온 교환막의 수소이온 전도도 측정 결과, 상용 양이온 교환막의 27% 수준으로 감소하였음을 확인하였으며, 동시에 바나듐이온 투과실험을 실시한 결과, 개선된 양이온 교환막의 바나듐이온 투과도가 기존 상용 양이온 교환막의 25% 이하 수준으로 감소하였음을 확인할 수 있었다. VRB 단위전지 성능실험을 실시하여 충-방전 특성을 분석한 결과, 산화그라핀을 코팅하여 개선된 양이온 교환막을 VRB 시스템에 적용하였을 경우, 바나듐이온의 투과도 감소로 인하여 쿨롱효율이 증가하였음을 확인할 수 있었고, 그로 인하여 전체적인 에너지효율이 상용막을 적용하였을 때 보다 증가하였음을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 연구를 통해 양이온 교환막 표면에 판상형태의 탄소물질인 산화그라핀을 코팅하는 방법이 바나듐이온 투과도를 저하시키고 VRB의 시스템성능을 향상시킬 수 있는 효과적인 방법임을 제시할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.84-84
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• 2000

수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)과 미세결정질 실리콘 ($\mu$c-Si:H)은 저온.건식 공정인 PECVD로 값싼 유리 기판을 사용하여 넓은 면적에 증착이 가능하다는 큰 장점으로 인해 광전소자(photovoltaic device)와 박막 트랜지스터(TFTs)등에 폭넓게 응용되어 왔으며 최근에는 nm 크기의 실리콘 결정(nc-Si)에서 가시광선 영역의 발광 현상이 발견됨에 따라 광소자로서의 특성을 제어하기 위해서는 성장 조건과 공정 변수에 따른 구조 변화에 대한 연구가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 UHV-ECR-PECVD 법을 이용하여 H2로 희석된 SiH4로부터 a-Si:H과 $\mu$c-Si:H를 증착하였다. 그림 1은 SiH4 20sccm/H2 50sccm/25$0^{\circ}C$에서 기판의 DC bias를 변화시키면서 박막을 증착시킬 때 나타나는 박막의 구조 변화를 raman spectrum의 To phonon peak의 위치와 반가폭의 변화로 나타낸 것이다. 비정질 실리콘 박막은 DC bias를 증가시킴에 따라 무질서도가 증가하다가 어떤 critical DC bias에서 최대치를 이룬후 다시 질서도가 증가한다. 이온의 충격력에 의해 박막내에 응력이 축적되면 박막의 에너지 상태가 높아지고 이 축적된 응력이 ordering에 대한 에너지 장벽을 넘을 수 있을 만큼 커지게 되면 응력이 풀리면서 ordering이 가능해지는 것으로 생각된다. 그림 2는 수소 결합 형태의 변화이다. 박막의 무질서도가 증가할 경우 알려진 바와 같이 2000cm-1근처의 peak은 감소하고 2100cm-1 부근이 peak이 증가하는 현상을 보였다. 본 논문에서는 여러 공정 변수, 특히 DC bias에 따르는 박막의 구조 변화와 다른 성장 조건(온도, 유량비)이 critical DC bias나 결정화, 결정성 등에 미치는 영향에 대한 분석결과를 보고하고자 한다.등을 이용하여 광학적 밴드갭, 광흡수 계수, Tauc Plot, 그리고 파장대별 빛의 투과도의 변화를 분석하였으며 각 변수가 변화함에 따라 광학적 밴드갭의 변화를 정량적으로 조사함으로써 분자결합상태와 밴드갭과 광 흡수 계수간의상관관계를 규명하였고, 각 변수에 따른 표면의 조도를 확인하였다. 비정질 Si1-xCx 박막을 증착하여 특성을 분석한 결과 성장된 박막의 성장률은 Carbonfid의 증가에 따라 다른 성장특성을 보였고, Silcne(SiH4) 가스량의 감소와 함께 박막의 성장률이 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 둔화됨을 볼 수 있다. 또한 Silane 가스량이 적어지는 영역에서는 가스량의 감소에 의해 성장속도가 줄어들어 성장률이 Silane가스량에 의해 지배됨을 볼 수 있다. UV-VIS spectrophotometer에 의한 비정질 SiC 박막의 투과도와 파장과의 관계에 있어 유리를 기판으로 사용했으므로 유리의투과도를 감안했으며, 유리에 대한 상대적인 비율 관계로 투과도를 나타냈었다. 또한 비저질 SiC 박막의 흡수계수는 Ellipsometry에 의해 측정된 Δ과 Ψ값을 이용하여 시뮬레이션한 결과로 비정질 SiC 박막의 두께를 이용하여 구하였다. 또한 Tauc Plot을 통해 박막의 optical band gap을 2.6~3.7eV로 조절할 수 있었다. 20$0^{\circ}C$이상으로 증가시켜도 광투과율은 큰 변화를 나타내지 않았다.부터 전분-지질복합제의 형성 촉진이 시사되었다.이것으로 인하여 호화억제에 의한 노화 방지효과가 기대되었지만 실제로 빵의 노화는 현저히 진행되었다. 이것은 quinua 대체량 증가에 따른 반죽의 안정성이 저하되어 버린 것으로 생각되어진다. 더욱이 lipase를 첨가하면 반죽이 분화하는 경향이 보여졌지만 첨가량 75ppm에 있어서 상당히 비용적의 증대가 보였다. 이것은 lipase의 가수분해에 의해

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.1-6
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• 2024

상용차용 수소 전기 차량 수요가 증가하면서 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC) 내구성은 승용차용보다 5배 이상 증가해야 하므로 내구성 향상 연구개발이 시급한 상황이다. PEMFC 막전극접합체 (MEA)가 화학적 열화가 진행되면 MEA 두께가 감소하고 핀홀이 발생하기도 한다. 본 연구에서는 화학적 열화 가속 실험인 개회로전압 (OCV) holding 후에 단위전지의 체결압을 상승시키면서 MEA의 성능 및 내구성의 변화를 측정하였다. 체결압이 상승하면서 고분자막의 저항과 막/전극 접촉저항이 감소하여 I-V 성능이 향상되었고, 수소투과도가 감소하였다. 수소투과도 감소에 따라 OCV는 증가하였다. 핀홀 부위를 제거하고 MEA 체결압을 증가시켰을 때 수소투과도가 급감하여 국부적인 열화가 전체 셀의 성능과 내구성에 미치는 영향이 큼을 확인하였다. 핀홀 부위 제거 후 재체결하고 OCV holding 평가를 하였을 때 막 저항과 수소투과도 감소에 따라 내구성이 향상됨을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.469-473
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• 2018

개질가스를 일반적으로 사용하는 정치용 PEMFC에 순수 수소를 공급했을 때 그 특성을 차량용 막과 전극 합체(MEA)와 비교하였다. 수소 공급량을 변화시키며 anode에서 수소공급량이 전체 성능에 미치는 영향을 비교하였다. 수소를 1.0~1.7 과잉(stoi.)범위에서 공급량을 변화시켰을 때 정치용이나 차량용 모두 OCV에 미치는 영향은 거의 없었다. 0.7 V에서 정치용 MEA의 전류밀도는 차량용보다 약 16% 높았다. 그리고 상대습도를 변화시키며 I-V 성능, 임피던스, LSV를 측정하였다. 상대습도 증가에 따라 OCV와 전해질 막 저항이 모두 감소하였다. 정치용 MEA의 수소투과도가 차량용보다 더 낮아 정치용 MEA의 전해질 막의 내구성이 차량용보다 더 높을 수 있음을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.175-175
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• 2013

염료감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cells; DSSC)에서 투명전극(Transparent Conducting Oxide; TCO)으로 사용되는 ITO, FTO의 경우 자원의 희소성과 고온에 취약하며 취성과 같은 단점 등이 있다. Graphene은 단원자층의 얇은 물질로써 우수한 전도도와 투과도, 고강도와 고탄성의 특성들을 가진다. 이러한 특성들을 가지는 Graphene을 기존의 투명전극을 대체하여 DSSC의 작업전극에 적용 하였다. 본 실험에서 사용된 그래핀 시트는 근적외선을 source로 하는 RTA (Rapid Thermal Annealing)장비에 탄화수소 기반의 gas를 주입하여 Ni위에 성장시켰으며, 습식방법인 용액Etching 방식을 사용하여 유리판 위에 전사시켰다. 전사된 Graphene 투명전극의 전기적 특성과 광학적 특성을 평가하기 위해 4 point probe, FT-IR, 마이크로 Raman분광법, 광학현미경 및 투과도를 측정하여 평가 하였다. 전사된 Graphene 투명전극을 염료감응형 태양전지 작업전극에 적용하여, DSSC소자를 제작하고, Solar Simulator로 광전변환효율 및 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)를 측정하여 기존의 FTO로 만든 DSSC와 비교하였다.

• 멤브레인
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• 제20권1호
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• pp.47-54
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• 2010

소수성 고무상 고분자 PDMS에 NaYzeolite 함량을 1~40 wt%로 달리하여 PDMS-NaYzeolite 복합막을 제조하였다. 그리고 FT-IR, $^1H$-NMR, SEM에 의해서 막의 특성을 조사하였다. 복합막의 NaYzeolite 함량 변화에 따라 $H_2$와 $N_2$의 투과도와 선택도를 조사하였다. PDMS 단일막은 기체투과 압력이 증가하면 $H_2$와 $N_2$의 투과도와 선택도($H_2/N_2$)가 증가하였다. PDMS-NaYzeolite 복합막의 $H_2$와 $N_2$ 투과도는 NaYzeolite 함량 0~10 wt%까지는 증가하고 그 이후부터는 감소하였고, 선택도($H_2/N_2$)는 0~2 wt%까지는 감소하고 그 이상에서는 증가하였다. PDMS-NaYzeolite 복합막은 $H_2$ 투과도가 증가하면 선택도($H_2/N_2$)는 0~2 wt%와 10~40 wt% NaYzeolite 함량 범위에서는 감소하고, 2~10 wt% NaYzeolite 함량 범위에서는 증가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.37-40
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• 2009

불소가 도핑된 산화주석(SnO2:F, FTO) 박막은 다결정 전도성 세라믹으로 가시광선 영역에서 투명하기 때문에 태양전지의 전극으로 활용된다. 본 연구에서 FTO는 APCVD법으로 성막되었다. BSG기판을 사용하여 $620^{\circ}C$의 고온에서 공정이 진행되었다. 이렇게 제작된 FTO 박막은 수소, 질소, 대기 분위기에서 여러 열처리 시간을 변수로 실험하여 열처리 전후의 전기적, 광학적, 구조적 변화를 관찰하고 분석하였다. 전기적 특성 분석에는 전기 비저항, 모빌리티 및 캐리어 농도 등의 변화를 알아보았고, 광학적 분석에는 UV-vis spectoscopy로 200nm에서 800nm 파장대역의 투과도를 구하고, Hazemeter를 통하여 총투과율, 평행투과율, 확산투과율 및 Haze를 분석하여 FTO막이 가지고 있는 texturing에 의한 효과를 알아보기 위하여 시편의 열처리 전후를 비교 분석하였다. 구조적 분석은 XRD를 이용하여 pattern을 분석하여 FTO가 가지는 구조변화를 분석하였다. 특히 FTO의 texturing에 기여도가 높은 (200)면의 XRD peak강도가 상승함에 따라 후열처리에 의해 박막의 표면의 변화가 일어남을 확인하였다. FTO의 후열처리에 의한 변화는 전기적으로는 약간의 전기 비저항의 증가를 가져오며, 캐리어 농도의 감소를 가져온다. 캐리어 농도의 감소에 따라 모빌리티의 상승이 관찰되었다. 광학적 특성은 가시광선 영역에서 투과율은 거의 같거나 약간 감소하는 경향을 나타내며, 후열처리 전후에 거의 동일한 투과율을 보이면서도 확산 투과율이 상승하는 분석 결과를 얻었다.

• 멤브레인
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• 제15권2호
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• pp.105-113
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• 2005

표면 개질한 다공성 금속 지지체에 초음파 분무 열분해법을 이용하여 silica막을 합성하고, 고온 기체 선택 투과 분리 특성을 조사하였다. Tetraethyl orthosilicate (TEOS)를 전구체로 하여 지지체 세공을 통한 감압 진공을 하면서 873K에서 표면에 defect 없이 균일한 양질의 silica막이 형성되었다. 투과 온도 523 K에서 silica막의 수th/질소 및 수증기/메탄을 분리 계수가 각각 17 및 16 정도의 우수한 선택 투과 성능을 나타냈다. 다공성 금속 지지체의 불균일한 기공에 silica 분체 및 $\gamma-alumina$층을 중간층으로 도입하고, 그 위에 열분해법에 의한 silica를 합성한 결과, Knudsen 확산에 의한 투과 영역의 세공이 완전히 제거되어 높은 수소 및 수증기 선택성을 가지는 복합 막이 형성되었다.

• 멤브레인
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• 제3권2호
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• pp.60-69
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• 1993

BTDA-BAPP, DSDA-BAPP, BTDA-4,4'ODA의 폴리아믹산(PAA)으로 막을 주조하고 부분이미드화하여 산소와 질소의 투과특성을 조사하였다. 가열이미드화로 이미드화가 증가할수록 투과속도는 초기에 증가하여 최고점을 나타내고 감소하였다. 가열이미드화할 때 ?에는 PAA 수소결합의 소실로 기체투과가 증가하나 이미드화가 증가하면 치밀화로 인하여 기체투과 감소효과가 커지는 것으로 추정되었다. BTDA-BAPP, DSDA-BAPP, BTDA-4,4'-ODA는 각각 이미드화율 37%, 47%, 55%일때 최고투과계수 8.3, 0.3, 0.8 barrer을 나타내었다. 그러나 투과선택도는 이미드화와 무관하게 거의 일정하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.27-28
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• 2014

투명전극이란 전기 전도도를 갖는 동시에 가시광선 영역에서 빛을 투과하는 성질을 가지는 소재이다. 일반적으로 가시광선 영역(380nm~780nm)에서 80%이상의 광 투과도를 가지며, 비저항이 $10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$ 이하, optical band gap 이 3.3 eV 이상인 물질을 TCO(Transparent Conducting oxide)라고 한다. 현재까지 국내의 TCO 관련 연구는 터치패널, 디스플레이, 태양전지 등 광전자분야에서 가장 널리 사용되고 있는 ITO(Sn:In2O3)에 치중되어 있으며, 관련 연구도 거의 디스플레이 맞춤형 연구개발이 주류를 이루어왔다. ITO가 전기전도성이 우수하고 동시에 가시광선 영역에서의 투과율도 80%이상으로 전기적, 광학적 특성이 우수하다는 장점을 가지고 있으나, In의 희소성으로 인한 고가격, 유독성, 접착력 문제 때문에 이를 대체하기 위해 제조원가가 ITO에 비하여 월등히 저렴하고 내화학성과 내마모성이 우수하면서도, 가시광선 영역에서의 광투과율이 80%이상으로 좋다는 $SnO_2$에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 적절한 dopant를 첨가하여 $SnO_2$자체의 높은 광학적 투과도를 유지하면서 전기전도성을 더 높일수 있고, 투명전극이 가져야 할 고온 안정성을 가지고 있으며 비독성이고 수소 플라즈마에 대한 내성이 더 클 뿐만 아니라 저온에서 성장이 가능하다. $SnO_2$의 전기 전도도를 높이기 위한 Al, In, Ga, B와 같은 3족 원소가 $SnO_2$의 n형 dopant로 널리 사용되고 있다. 그 중 Al은 반응성이 커서 박막 증착 중에 산화되기 쉬운 반면, 전기적 특성 및 광학적 특성의 향상을 이룰 수 있다. 본 연구에서는 Rf Sputtering법을 사용하여 quartz기판 위에 다층박막 형태의 투명전도막을 제작한 후, 열처리를 수행, 이에 의한 다층박막 내 계면간 상호확산 현상을 이용하여 투명 전도막의 특성변화를 관찰하였다. 박막의 구조적 특성은 XRD장비를 사용하여 분석하였으며, 전기적, 광학적 특성은 각각 표면저항기, 홀 측정 장비, 그리고 UV-VIS-NI를 사용하여 확인하였다.