• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.681-682
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• 2013

전기는 우리 주변의 에너지 형태 중에서 가장 편리하고 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전기는 전자제품, 전기자동차, 에너지 저장 플랜트 등 매우 많은 분야에서 저장되고 사용되고 있다. 특히 에너지 저장 용량의 확대는 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 IT 기기의 성장에 결정적인 역할을 하였다. 가볍고 작으면서도 고용량의 전기 에너지 저장 장치가 없었다면, 통신이나 인터넷 그리고 오락 등 다양한 기능을 작은 휴대용 기기에 구현할 수 없었을 것이다. 그러나 시간이 흐를수록 기기의 요구 성능이 높아지고 소비자의 니즈가 더욱더 다양해지고 고도화될수록 단일 부품으로 가장 큰 부피를 차지하는 에너지 저장 장치의 용량과 디자인은 점점 중요해지고 있다. 이러한 에너지 저장 장치에서 가장 친숙한 형태는 2차 전지 계열이다. 납 축전지를 비롯하여, 니켈수소, 니켈카드뮴, electrochemical capacitor와 Li ion 계열 등이 대표적이다. 특히 Li ion 배터리는 모바일, 자동차 및 에너지 저장 그리드 등과 같은 다양한 분야에 가장 많이 적용되고있다. Li ion 배터리에 대하여 현재의 핵심적인 연구분야는 전극 재료(cathode, anode)와 electrolyte에 대한 것이다. Anode 전극 재료 중에서 가장 많이 사용되는 재료는 카본을 기반으로 하는 재료로 안정성에 대한 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 에너지 저장 용량 증가에 대한 필요성이 증가하기 때문에 현재 많이 사용되고 있는 에너지 밀도가 낮은 카본 재료를 대체하기 위해서 이론 용량이 높다고 알려진 실리콘과 같은 메탈이나 주석 산화물과 같은 천이 금속 산화물에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 현재까지 알려진 많은 재료 중에서 가장 큰 capacity (~4,000 mAh/g)를 가지고 있다고 알려진 실리콘이 카본의 대체 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, Li 과 반응을 하며 약 300~400%에 달하는 부피팽창이 발생하고, 이러한 부피 팽창 때문에 충 방전이 진행됨에 따라 current collector로부터 박리되는 현상을 보여 빠른 용량 감소를 보여주고 있다. 본 연구에서는 adhesion layer를 current collector와 실리콘 전극 재료 사이에 삽입하여 충 방전 시 부피팽창에 의한 미세구조의 변화와 electrochemical 특성에 대한 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 anode 전극은 상용 Cu foil current collector에 RF/DC magnetron 스퍼터링을 통해 다양한 종류(Ti, Ta 등)의 adhesion layer과 200 nm 두께의 Si 박막을 증착하였다. 또한 Bio-logic Potentiostat/ Galvanostat VMP3 와 WanAtech automatic battery cycler 장비를 사용하여 0.2 C-rate로 half-cell 타입의 코인 셀로 조립한 전극에 대한 충 방전 실험을 진행하였다. Adhesion layer의 사용으로 인해 실리콘 박막과 Cu current collector 사이의 박리 현상을 줄여줄 수 있었고, 충 방전 시 Cu 원자의 실리콘 박막으로의 확산을 통한 brittle한 Cu-Si alloy 형성을 막아 줄 수 있어 큰 특성 향상을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬과 실리콘의 반응을 통한 형태와 미세구조 변화를 SEM, TEM 등의 다양한 장비를 사용하여 확인하였고, 이를 통해 adhesion layer의 사용이 전극의 특성향상에 큰 영향을 끼쳤다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.306-306
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• 2010

일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 양극재료 가운데 $LiCoO_2$는 비교적 용량이 크고, 우수한 수명특성의 장점을 가지고 있는 반면, 단점으로 원재료의 높은 가격과 독성이 있으며, 열적으로 불안정하다. 반면, 원재료의 높은 가격과 독성, 열적 불안정성은 단점으로 지적된다. 이러한 단점을 극복할 수 있는 양극재료로 원료 가격이 저렴하고 높은 용량(170 mAh/g)과 열적으로 안정한 올리빈 구조를 형성하고 있는 $LiFePO_4$가 가장 이상적으로 고려되어져 왔다. 하지만 낮은 이온, 전기전도도 때문에 다양한 연구가 이루어졌다. 특성향상을 위한 연구가 필요하며, 다양한 전이금속의 도핑과 카본 코팅을 통하여 전기전도도의 향상과 함께 구조적으로도 리튬 이온의 확산을 더 용이하게 한다는 결과가 최근 보고되어 있다. 최근 다양한 전이금속의 도핑과 카본코팅을 통하여 전기전도도의 향상과 함께 구조적으로도 리튬이온의 확산을 더 용이하게 한다는 결과가 보고되어 있다. 본 연구에서는 고상반응법을 이용하여 $LiFePO_4$를 합성하였고, 카본소스를 첨가하여 전기전도도의 향상과 함께 높은 용량의 $LiFePO_4$/C양극재료를 합성하였다. 제조된 분말은 XRD 회절시험을 통하여 결정구조를 분석 하였으며, SEM을 이용하여 분말의 형상과 크기를 관찰 하였고, 또한 전기화학적 특성도 평가하였다.

• 공업화학전망
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• 제23권1호
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• pp.3-17
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• 2020

리튬이온전지(LIB)는 기존의 다른 이차전지와 다른 확실한 몇 가지 장점이 있다. 높은 작동 전압과 높은 에너지 밀도, 긴 수명, 그리고 낮은 자체 방전 속도이다. 이러한 장점으로 모바일 제품에서부터 전기 자동차(battery electric vehicle, BEV), 최근에는 전기저장장치(energy storage system, ESS)까지 다양한 분야에서 사용되고 있다. 하지만 사용 범위가 증가함에 따라 높은 안정성을 가지며 더 큰 에너지 용량을 나타내는 리튬이온전지에 대한 요구가 점점 더 커지게 되었다. 리튬이온전지의 용량 증가는 전지의 설계보다는 양극 및 음극 재료, 분리막 및 전해질과 같은 주요 전지 재료의 기술적 진보에 달려 있다. 주요 전지 소재 중에 전지의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 것은 전지 반응에 의한 과전압과 가격이 가장 비싼 양극이다. 본 기획 특집에서는 리튬이차전지의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 양극 물질의 종류와 향후 연구동향에 대해서 소개하고자 한다. 양극 물질의 발전 방향, 안정성과 용량 증대를 위해서 최근 연구되고 있는 방향에 대해서 자세하게 소개한다.

• 한국환경성돌연변이발암원학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-6
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• 2000

자궁내 반응에 대한 용량 의존적인 효과를 검색하기 위해 에스트로겐 agonist 및 antagonist를 사용하여 미성숙 랫드에서 uterotrophic assay를 실시하였다. 김(2000) 등은 이미 난소절제랫드를 이용한 3-day uterotrophic assay에서 에스트로겐성 물질에 대한 검색 시험을 실시한 바 있다. 양성대조물질인 17-ethinyl estradiol (EE)을 미성숙랫드에 매일 3일간 피하 투여하였으며, EE의 에스트로겐 활성을 차단하기 위한 항에스트로겐성 물질인 ZM189.154은 EE와 병행 투여하였다. 본 시험 결과 EE 1.0$\mu\textrm{g}$/kg 이상 투여군에서는 자공 비대와 fluid 저류등이 대조군에 비해 육안적으로 뚜렷하게 나타났다. 자궁무게(wet 및 blotted)는 용량 의존적으로 증가하였으며, 특히, EE 1.0$\mu\textrm{g}$/kg 이상에서는 유의성있는 증가를 나타내었다. 또한 질무게 증가도 자궁무게 증가와 일치 하였다. EE 0.3$\mu\textrm{g}$/kg을 투여한 후 ZM189, 154 0.1 mg/kg 및 1.0 mg/kg 투여와 비교할 때 EE에 의해 유도된 에스트로겐 활성이 용량 의존적으로 감소되었으나 유의성 있는 결과는 ZM189, 154 1.0 mg/kg군에서만 나타났다. 본 연구결과 EE는 uterotrophic assay에서 자궁 무게 (wet와 blotted)를 용량 의존적으로 증가시켰으며, ZM189, 154 1.0mg/kg은 EE의 에스트로겐 활성을 유의하게 감소시켰다. 따라서 미성숙 랫드를 이용한 3-day uterotrophic assay는 내분비계 장애물질 검색 시험법으로 우수하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.293-293
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• 2007

현재 활발하게 진행되고 있는 이차전지 양극 물질 중 저렴한 가격과 친환경성으로 각광받고 있는 $LiMn_2O_4$ spinel 산화물은 여러 장점에도 불구하고 용량 값이 기존 알려져 있던 Co-계 산화물에 비해 떨어지고 cycle 특성 역시 현저하게 이어진다. 이는 Mn이 전해액과의 반응에 있어 구조적인 안정성을 지니지 못하여 용출되어 나타나는 특성이다. 이번 연구에서는 Mn의 용출을 저지하고 용량의 향상을 이룰 수 있는 전이금속 중 Fe산화물을 치환하여 구조적 안정성을 갖도록 하였다. Fe산화물 치환을 통해 기본적 물성의 변화와 전기적 특성 변화를 측정하였고 공정에서의 온도 및 입도에 따른 영향도 확인하였다. Fe산화물은 Mn 자리의 3+와 4+의 자리에 치환되어 용량을 증대시키고 사이클 특성을 10회 기준으로 20%가량 향상시키는 효과를 가져왔다.

• 폴리머
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• 제26권4호
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• pp.415-421
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• 2002

E-beam 전조사법을 이용하여 HPP-g-styrene 공중합체와 술폰화 반응을 통한 술폰화 HPP-g-styrene 섬유이온교환체를 합성하였다. 그라프트율은 스티렌 단량체 농도가 증가함에 따라 증가하였으며 스티렌 단량체 농도가 80%에서 그라프트율이 128%로 최대를 나타냈다. 술폰화율은 그라프트율이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며, 그라프트율이 100%일 때 13.4%로 최대값을 나타내었다. 술폰화 HPP-g-styrene 섬유이온교환체의 이온교환용량은 약 3.42 meq/g으로써 흡착 성능이 매우 우수한 소재임을 확인하였다. BET 분석결과 술폰화 HPP-g-styrene의 비표면적은 62.54 $m^2/g$, 기공크기는 25 $\AA$으로 반응전보다 비표면적은 감소하였고 기공크기는 약간 증가하는 경향을 보였다. 또한 Bovine Serum Albumin (BSA) 흡착 실험 결과 술폰화도가 증가함에 따라 BSA 흡착 용량이 증가하는 경향을 나타내었으며, 술폰화도 13.4%에서 BSA 흡착용량 3.8 mg/g으로 최대를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 합성한 섬유이온교환체가 BSA 흡착.분리에 적합한 소재임을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.272-278
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• 2013

퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 악취폐가스의 대표적인 제거대상 오염원인 암모니아를 포함한 악취폐가스를 처리하기 위하여 여러 운전 조건 하에서의 광촉매반응기와 바이오필터로 구성된 하이브리드시스템을 운전하였다. 암모니아 총 제거효율은 하이브리드시스템의 운전부하가 운전 단계별로 커졌음에도 불구하고 약 80%로 유지되었다. 광촉매반응기에서의 암모니아 제거효율은 광촉매반응기로의 암모니아 유입부하량이 증가함에 따라서 광촉매반응기의 암모니아 제거효율은 65%에서 약 22%로 감소하였다. 같은 암모니아 유입부하량일지라도 암모니아농도가 클 때보다 적은 경우에 광촉매반응기의 암모니아 제거효율이 상대적으로 높았다. 반면에 바이오필터의 경우는 운전 전반부에는 암모니아 처리효율이 현저하게 억제되었으나 광촉매반응기의 경우와 반대로 시간이 경과하면서 암모니아 유입부하량이 증가함에도 불구하고 바이오필터의 암모니아 제거효율은 지속적으로 약 78%까지 증가하여서 Lee 등의 연구결과에서의 암모니아 제거효율과 비슷하게 도달하였다. 광촉매반응기에 의한 최대 암모니아 제거용량($EC_{PR}$)은 약 16 g-N/$m^3$/h 이었고, 바이오필터에 의한 암모니아 제거용량($EC_{BF}$)은 운전 초기에 암모니아 총 부하가 작은 경우에는 암모니아 총 부하증가에 따른 $EC_{BF}$의 증가추세가 미약하였으나 운전 후반부에 암모니아 총 부하가 큰 경우에는 암모니아 총 부하증가에 따른 $EC_{BF}$의 증가추세가 급격하게 커졌다. 하이브리드시스템 운전 6단계에서 암모니아 총 부하가 약 80 g-N/$m^3$/h일 때에 광촉매반응기에서의 $EC_{PR}$은 약 16 g-N/$m^3$/h이었고, 2차 공정이고 주공정인 바이오필터에 걸리는 암모니아 부하는 나머지인 약 64 g-N/$m^3$/h이고 주공정인 바이오필터의 $EC_{BF}$은 약 48 g-N/$m^3$/h로 산출되었다. 이러한 바이오필터의 암모니아 제거용량은 Kim 등의 연구결과로서 최대 암모니아 제거용량인 1,200 g-N/$m^3$/day와 거의 비슷하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.113-114
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• 2011

납축전지는 충/방전을 반복함에 따라 전지 내의 화학적인 반응에 의해 그 용량을 잃어버린다. 그러한 과정에서 전지의 용량과 수명을 정확히 평가할 수 있도록 전지를 모델링하는 것이 이 논문의 목적이다. 정적 모델링을 통해 골프카트용 납축전지의 충/방전 특성의 연구 내용을 기술하였다. 정적 모델링 기법은 구성이 비교적 간단하고 결과를 빠르게 예측할 수 있는 장점이 있다. 이 모델링 기법을 통해 전지의 특성을 나타내는 변수들을 도출해내었다. 이러한 과정을 바탕으로 골프카트용 납축전지를 모델링한 후, 시뮬레이션 결과를 실험 데이터와 비교하여 모델링의 정확성을 판단하였다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제14권3호
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• pp.282-286
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• 1999

OQ-21을 암·수 ICR계 마우스에 복강투여 하여 급성독성을 측정한 결과 최대용량 투여군에서도 사망한 동물은 관찰되지 않았다. 그리고 시험동물을 부검하여 육안 관찰한 결과 OQ-21 투여군은 대조군과 전혀 차이가 없었고 실제 독성도 비교적 낮은 것으로 판단된다. 또한 OQ-21이 혈과에 수축 반응에 영향을 미치는 지를 연구한 결과 용량 의존적으로 phenylephirne에 의한 혈관 수축을 증가시킴을 관찰하였다. 이상의 결과로부터 OQ-21은 급성독성이 약한 것으로 생각되지만 혈관 수축에 미치는 영향은 앞으로 인체 안전성에 관하여 검토하여야 할 과제로 사료된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.137-137
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• 2018

이 연구에서는 리튬이온전지용 음극 활물질의 리튬이온 저장 용량을 최적화시키기 위한 새로운 방법이 제안되었다. 그 방법은 솔루션 플라즈마 프로세스를 사용하여 원자 단위의 리튬을 탄소 기반 물질의 내부에 도핑 시키고, 열처리를 통해 그 내부를 재설계하는 것이다. 리튬이온전지용 음극 활물질로 리튬금속 자체를 사용하려는 시도는 있었으나, 이는 충전 및 방전 사이클이 반복됨에 따라 리튬이 수지상으로 석출되어 내부를 단락시키거나, 리튬금속 자체의 폭발성에 의한 취급상의 제약이 있었다. 한편, 원자 단위로 탄소 내부에 도핑 된 리튬은 열처리 과정 동안 탄소 내부에서 확산함으로써 더 많은 리튬이 저장될 수 있는 공간을 만들었고, 사이클이 반복됨에 따라 서서히 충전 및 방전 반응에 참여함으로써 전지의 성능을 개선시켰다. 리튬이 도핑 된 탄소의 전기화학적 테스트 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 실험 결과에서 보여진 초기 고용량 및 장기 사이클 특성은 탄소 내부에 도핑 된 리튬이 전지 성능의 향상에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 또한, 사이클이 반복됨에 따라 점차 증가하는 용량은 첫 사이클에서 형성된 solid electrolyte interphase의 비가역 용량을 보상할 수 있을 것으로 생각된다. 이상의 결과를 통해, 탄소 내부에 원자단위의 리튬을 도핑시키는 새로운 접근은 리튬이온전지의 성능 개선을 위한 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 보이며, 향후 리튬 이외의 다른 원소들, 즉 소듐과 같은 물질에 대하여 도핑을 시도한다면 새로운 분야에서 이와 같은 접근법이 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.