• 우주기술과 응용
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• 제3권3호
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• pp.199-212
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• 2023

과거 1970년대까지의 달 표면탐사에서는 단기간 달에서의 임무 특성을 가지는 것에 비해 최근 달 표면탐사는 달에서의 장기체류와 이를 기반으로 궁극적으로 화성까지 탐사 범위를 확장하는 방향으로 진행되고 있다. 인간의 달표면 장기체류를 실현하기 위해서는 탐사 현지 자원을 활용하여 체류에 필요한 소비재나 연료 등의 현지 생산 및 사용이 중요한 전제가 된다. 국제우주탐사협의체(ISECG, International Space Exploration Coordination Group)에서 각국의 우주탐사 계획을 반영하여 제시하는 글로벌 우주탐사 로드맵에는 달표면 탐사로부터 화성탐사로 이어지는 발전 단계가 제시되며 각 단계에서 현지자원활용은 중요한 요소가 되고 있다. 본 논문에서는 국제우주탐사협의체의 현지자원활용(ISRU) 격차분석 보고서를 기반으로 현지자원활용의 기술 분야를 현지 연료 및 소비재 생산, 현지 건설, 우주상 제조, 그리고 생성 결과물의 보관 및 활용, 자원활용에 필요한 전력시스템 등과 같은 연관 분야로 분류하여 주요 분야에서의 기술 개발 및 검증 현황을 분석한다. 다수의 국가는 달 자원 중 극 지역 영구음영지역의 얼음물 이용 그리고 표토에서 산소 등의 추출에 우선 순위를 부여하고, 무인 착륙임무를 통하여 달 남극 영구음영지역 근처에서 물질 및 물 분포 확인을 준비하고 있다. 자원 활용을 위하여 수전해를 이용한 수소, 산소 등 연료 생산, 모사토를 이용한 달 표토에서 산소의 추출 등의 기술을 개발하고 있다. 자원활용 기술의 개발을 위하여 지상에 달표면 모사환경을 구현하고 기술의 개발, 시나리오의 시연 등을 통한 효율적 현지자원활용 구현 방법 등을 모색하고 있다. 지속 가능한 달 표면 탐사를 위하여 각국은 달 표면 도달, 자원의 조사, 물질의 추출 등에 서비스 구매 등 민간 영역의 능력을 활용하고 발전시키는 노력을 병행하고 있다.

• 공업화학
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• 제35권4호
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• pp.321-328
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• 2024

불화탄소 기반 리튬일차전지(Li/CF_X)의 활물질로 이용되는 불화탄소는 낮은 전도성에 기인한 열악한 율속 특성으로 방전 성능이 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 불화탄소에 열분해 연료유를 이용하여 탄소 코팅을 진행하였고, 전기화학적 성능을 고찰하였다. 탄소 코팅에 의하여 불화탄소 표면에 무정형 탄소층이 형성되었으며, 열처리 온도에 따른 불화탄소의 표면 물리화학적 특성을 면밀히 고찰하였다. 상용 불화탄소를 450 ℃에서 열처리한 ARC@C450 샘플은 sp² 탄소 결합의 함량이 62%로 가장 크게 증가하였으며, 반이온성 C-F 결합이 가장 많이 형성되었다. 또한, ARC@C450 샘플을 환원극 활물질로 이용한 일차전지는 가장 높은 5 C 율속(392 mAh/g)에서 안정적인 방전 특성을 보였으며, R_ct 값은 미처리 시료에 비하여 53% 감소하였다. 따라서, 본 연구에서는 불화탄소의 낮은 전도성을 극복하기 위한 방법으로 열분해 연료유 기반 탄소 코팅을 제안하며, 탄소 코팅된 불화탄소는 우수한 율속 성능을 나타냄으로 고출력 일차전지로의 응용 가능성을 제시한다.

• 한국세라믹학회지
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• 제44권4호
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• pp.214-218
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• 2007

The decrease of polarization resistance in cathode is the key point for operating at intermediate temperature SOFC (solid oxide fuel cell). In this study, the influence of Co substitution in B-site at complex perovskite on the electronic conductivity of PSCM ($Pr_{0.3}Sr_{0.7}Co_xMn_{(1-x)}$) was investigated. The PSCM series exhibits excellent MIEC (mixed ionic electronic conductor) properties. The ASR (area specific resistance) of PSCM3773 was $0.174{\Omega}{\cdot}cm^2\;at\;700^{\circ}C$. The activation energy of PSCM3773 was also lower than other compositions of PSCM. The TEC(thermal expansion coefficient) was decreased by addition of Mn. The ASR values were increased gradually during the thermal cycling test of PSCM37773 due to the delamination between electrolyte and cathode materials. The delamination was caused by the difference of TEC.

• 전기화학회지
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• 제15권2호
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• pp.109-114
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• 2012

고분자전해질 연료전지 (PEMFC)의 공기극을 양극산화 알루미늄 (AAO) 템플레이트를 이용하여 제조하고 촉매층의 구조적 특성을 주사현미경 (SEM) 측정과 BET (Brunauer-Emmett-Teller) 분석을 통해 알아보았다. SEM 측정을 통해 일정한 크기와 모양의 Pt nanowire 가 규칙적으로 형성된 것을 확인할 수 있었다. BET 분석을 통해 AAO 템플레이트로 인하여 20-100 nm 크기의 기공 분포가 증가한 것을 확인하였다. 단위전지 성능평가와 임피던스 측정을 통하여 막-전극접합체 (MEA)의 전기화학적 특성을 분석하였다. 그 결과, AAO 템플레이트를 이용하여 제조한 MEA는 촉매층의 구조 개선으로 인하여 물질 전달 저항을 감소시킬 수 있었으며, 25%의 단위전지 성능이 향상되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.196-199
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• 2007

The chemical states of oxygen on the surfaces of $Pr_{1-x}Sr_{x}CoO_{3}$ (x=0.5 and 0.7) oxide systems were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy. Merged oxygen peaks of $Pr_{1-x}Sr_{x}CoO_{3}$ (x=0.5 and 0.7) oxides could be divided as five sub-peaks. These five sub-peaks could be defined as lattice oxygen ($O_{L}$). chemisorbed oxygen peaks ($O_{C}$) and hydroxyl condition oxygen peak ($O_{H}$). In case of the $Pr_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3}$ and $Pr_{0.3}Sr_{0.7}CoO_{3}$, the binding energy (BE) of oxygen lattice were located at same BE. However, the BE of chemisorbed oxygen peaks including oxygen vacancy shows different BE. Especially, it was found that BE of chemisorbed oxygen peaks was increased when more Sr were substituted. Comparing atomic percentages of oxygens of $Pr_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3}$ and $Pr_{0.3}Sr_{0.7}CoO_{3}$, the ratio of $Pr_{0.3}Sr_{0.7}CoO_{3}$ was higher than that of $Pr_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3}$. It showed more chemically adsorbed site including oxygen vacancies were existed in $Pr_{0.3}Sr_{0.7}CoO_{3}$.

• 공업화학
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• 제7권6호
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• pp.1125-1131
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• 1996

고체전해질형 연료전지의 산소극 재료로서 페롭스카이트 구조를 갖는 $PrMnO_3$에 Ca과 Sr을 도핑시켜 도핑량에 따른 전기전도도, 산소환원과전압 등의 전기화학적 특성과, 전해질인 yttria stabilized zirconia와의 반응성 그리고 열 팽창률 등을 살펴 보았다. 합성된 페롭스카이트 분말은 대략 $2{\sim}5{\mu}m$의 평균입자 크기를 나타내었는데 이때 입자크기 및 비표면적은 도핑량과 무관하였다. Ca이 30mo1% 도핑되었을 때 전기전도도는 $1000^{\circ}C$에서 $266S{\cdot}cm^{-1}$로 가장 높은 값을 나타내었고, 분극을 통해 살펴 본 산소환원특성도 Ca이 30mol% 도핑되었을 때 가장 우수한 특성을 나타내었다. 전극물질과 전해질인 YSZ를 $1200^{\circ}C$에서 100시간 동안 반응시킨 결과 $PrMnO_3$에 Sr을 도핑시켰을 때보다 Ca을 도핑시킨 것이 반응성이 훨씬 약한 결과를 나타내었다. $Pr_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3$의 열팽창계수는 $300{\sim}1000^{\circ}C$의 영역에서 $1.19{\times}10^{-5}K^{-1}$로 측정되었고 이 값은 YSZ의 열팽창계수 $1.15{\times}10^{-5}K^{-1}$과 유사한 값이었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제51권4호
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• pp.295-299
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• 2014

Electrical conductivities of complex perovskites, layered perovskite and Sr doped layered perovskite oxides were measured and analyzed for cathode materials of Intermediate Temperature-operating Solid Oxide Fuel Cells (IT-SOFCs). The electrical conductivities of $Sm_{1-x}Sr_xCoO_{3-\delta}$ (x = 0.3 and 0.7) exhibit a metal-insulator transition (MIT) behavior as a function of temperature. However, $Sm_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3-\delta}$ (SSC55) shows metallic conductivity characteristics and the maximum electrical conductivity value compared to the values of $Pr_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3-\delta}$ (PSC55) and $Nd_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3-\delta}$ (NSC55). The electrical conductivity of $SmBaCo_2O_{5+\delta}$ (SBCO) exhibits a MIT at about $250^{\circ}C$. The maximum conductivity is 570 S/cm at $200^{\circ}C$ and its value is higher than 170 S/cm over the whole temperature range tested. $SmBa_{0.5}Sr_{0.5}Co_2O_{5+\delta}$ (SBSCO), 0.5 mol% Sr and Ba substituted at the layered perovskite shows a typically metallic conductivity that is very similar to the behavior of the SSC55 cathode, and the maximum and minimum electrical conductivity in the SBSCO are 1280 S/cm at $50^{\circ}C$ and 280 S/cm at $900^{\circ}C$.

• 공업화학
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• 제30권4호
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• pp.493-498
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• 2019

수소연료전지의 백금 촉매층은 높은 활성을 가지고 있어야 하며, 물과 산소의 원활한 물질전달을 위하여 얇은 두께를 유지해야 한다. 이를 위해 수열 합성 기반의 높은 백금 함량의 담지 촉매 합성법이 보고되어 왔지만, 반응과정에서의 입자 성장 거동 및 속도에 대한 접근은 상대적으로 희박하다. 본 연구에서는 환원과정이 완료된 현탁액을 교반하면서 백금 결정의 성장을 시간별로 관찰하였고 이의 전기화학적 활성을 평가하였다. 초반 교반과정 단계의 단지 수 시간에서 백금 콜로이드가 탄소 담지 백금 촉매에 붙어 백금 결정을 성장시키는 것을 확인하였다. 그 이후에는 새로운 핵성장 반응으로 크기가 작은 콜로이드가 형성되지만, 백금 결정 성장에는 참여하지 않는 것을 확인하였다. 따라서 6 h만 교반과정을 겪은 탄소 담지 백금 촉매도 산소환원반응에 대해 우수한 성능을 가지고 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.360-363
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• 2006

We synthesized $(La,\;Sr)MnO_{3+{\delta}$ as a cathode for SOFC by glycine nitrate process(GNP) and knew the different properties of $(La_{1-x}Sr_x)MnO_3$ by using nitrate solution and oxide solution as starting material. In case of using nitrate solution as a starting material, main crystal phase peak of $LaMnO_3$ increased as Sr content added up and a peak of $Sr_2MnO_4\;and\;La_2O_3$ was showed as a secondary phase. We added Mn excess to control a crystal phase. In this case, the electrical conductivity had a high value 210.3S/cm at $700^{\circ}C$ On the other side, when we used oxide solution as a starting material, we found main crystal phase of $LnMnO_3$ to increase as Sr content added up and a peak of $La_2O_3$ as a secondary phase. Similary, we added Mn excess to control a crystal phase in this case. We knew $(La,\;Sr)MnO_3$ powder to sinter well and the electrical conductivity of the sintered body at $1200^{\circ}C$ for 4hrs was 152.7s/cm at $700^{\circ}C$. The sintered $(La,\;Sr)MnO_3$ powder at $1000^{\circ}C$ for 4hrs got the deoxidization peak, depending on the temperature md in case of using nitrate solution as a start ing material the deoxidization peak was showed at $450^{\circ}C$ which is lower than used a oxide solution as a starting material. As a result, when $(La,\;Sr)MnO_3$ powder was synthesized to add Mn excess and to use nitrate solution as a starting material, we found it to have the higher deoxidization property and considered it as a cathode for m properly. And we found it to have different electrical conduct ivity the synthesized $(La,\;Sr)MnO_3$ powder by using different start ing materials like nitrate solution and oxide solution which influence a sintering density and crystal phase.

• 전기화학회지
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• 제23권2호
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• pp.25-38
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• 2020

태양광 흡수 물분해는 화석연료 대체 에너지원으로 떠오르는 수소에너지를 생산할 수 있는 가장 유망한 방법이다. 현재 전이 금속 디칼코제나이드 (transition dichalcogenide, TMD)는 물분해 촉매 특성이 뛰어난 물질로 많은 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 실리콘 (Si) 나노선 어레이 전극 표면에 대표적 TMD 물질인 4-6족의 이황화 몰리브덴 (MoS₂), 이셀렌화 몰리브덴(MoSe₂), 이황화 텅스텐 (WS₂), 이셀렌화 텅스텐 (WSe₂) 나노시트 합성할 수 있는 방법을 개발하였다. Si나노선 전극을 금속 이온 용액으로 코팅하고, 황 또는 셀레늄의 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition)을 이용하는 것이다. 이 방법으로 TMD 나노시트를 약 20 nm 두께로 균일하게 합성하였다. p형 Si-TMD 나노선 광전극으로 구성된 광화학전지는 태양광 AM1.5G, 0.5 M H₂SO₄ 전해질에서 개시 전위 0.2 V를 가지며 0 V (vs. RHE)에서 20 mA cm^-2 이상의 전류를 낼 수 있다. 수소 발생 양자효율은 90% 정도로 우수한 물분해 촉매 특성을 확인하였다. MoS₂ 및 MoSe₂는 3시간 동안 90% 이상의 우수한 광전류 안전성을 보여주었으나, WS₂ 및 WSe₂는 상대적으로 적은 80%였다. MoS₂, MoSe₂는 Si 나노선 표면에 균일한 시트 형태로 씌워졌지만, WS₂, WSe₂는 조각 형태로 붙었다. 따라서 Si 표면을 잘 보호하지 못하기 때문에 Si나노선이 더 잘 산화되어 안정성이 낮아지는 것으로 해석하였다. 본 연구결과는 TMD의 수소 발생 촉매 특성을 이해하는 데 크게 기여할 것으로 예상한다.