• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.141-145
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• 2016

고분자전해질막은 전극 이외에 전기 화학 연료전지의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 고분자전해질막은 가스나 양성자 등의 작은 분자를 선택적으로 수송해야 한다. 고분자전해질막을 투과한 가스는 급속히 전기 화학적 환원을 발생시켜 음극 촉매의 열화를 유발하기 때문에 수소 장벽으로 작동해야 하며 가능한 한 빨리 양성자를 이동시켜야 한다. 지금까지 고분자전해질막의 수소 기체 투과도를 측정하는데 한정된 방법(예 : Constant volume/variable pressure (Time-lag)법)을 사용했다. 그러나 측정의 대부분은 고분자전해질막은 건조된 진공 하에서 이루어진다. 그렇지 않으면 얻어진 수소 투과도는 측정 오차가 커지는 원인이 되기 쉽다. 이 연구에서는 일반적으로 고분자전해질막으로 사용되는 Nafion212의 수소 가스 투과 특성을 온도와 습도가 동시에 제어되는 in-situ 측정 시스템을 이용하여 평가하였다.

• 멤브레인
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• 제30권4호
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• pp.213-227
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• 2020

재생 불가능한 에너지 자원이 수년에 걸쳐 고갈됨에 따라, 재생 에너지 생산을 위한 보다 효과적인 방법에 대한 연구가 증가되었다. 연로전지 개발의 한 분야인 미생물 연료전지(MFC)는 이중 성능의 잠재력 덕분에 발전하였다. MFC는 박테리아와 같은 전극 감소 생물에서 전력을 모아서 전기 에너지를 생산한다. MFC는 폐수를 연료로 사용하여 에너지를 생산하고 폐수를 정화한다. 양성자 교환막(PEM)은 양극과 음극 챔버의 분리막으로, 양성자만 효과적으로 통과할 수 있게 하는 중요한 역할을 한다. Nafion은 MFC에 상업적으로 사용되는 PEM이지만 비용, 생산 시간, 양성자 전도성 차원에서 보완할 점들이 많다. 본 리뷰 논문에는 Nafion을 대체할 수 있는 새로 개발된 PEM 몇 가지를 논의하였다. 또한, PEM, 혼합 PEM 및 복합 PEM에 기반한 MFC를 요약하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1999년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.45-45
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• 1999

일반 구조용 탄소강은 수용액 중에 노출될 때 부식에 의한 손상을 받기 쉽다. 부식의 양지를 위한 방법으로 사용 매체 중에 부식억제제를 첨가하여 탄소강의 부식속도를 낮추는 방법은 흔히 사용되는 방법이다. 부식억제제는 부식억제의 원리에 따라 양극부식억제제, 음극부식억제제 그리 고 이들의 혼합부삭억 세제 둥 여러 종류가 목적에 따라 사용되고 있다. 일반적으로 부식억제제의 성능 평가에는 무게감량볍, 표면분석법, 분극거동측정, 부석전위, 선 형분극법에 의한 부식속도 측정 등 다양한 방법이 시도되고 있다. 이 중에서 전기화학적 평가볍 은 부삭억제제의 작용 기구 규명 등을 위하여 많이 사용되고 있다. 한편 제품의 개발 단계에서 실질적인 평가법으로 갈리 사용하고 있는 방법은 무게 감량법인데 이 방법은 전면부식에 의한 금 속 손실량을 측정하여 부식억제능을 측정하는 방법이다. 그러냐 실제로 부삭억제제가 사용되고 있는 환경에서의 부식양상을 판찰하여보면 전면부식에 의한 손상보다는 국부부식에 의한 손상이 보다 치명적언 경우를 종종 목격할 수 있다. 이러한 관점에서 가존의 무게감량법은 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 국부부식을 보다 효과적으로 평가하기 위해 새로운 시험법을 도 입 상용 부식억제제의 종류별로 비교하였다. 부식억제제로는 수용액 중의 부식억제제로 널리 사용되고 있는 Nalco 39L과 본 연구실에서 SK해미칼과 공동 개발한 GH-110 등에 대하여 MCA(Multiple Crevice Assembly)를 이용 틈부식 저항성을 평가하였다. 또한 박막화된 전기저항형 부석속도 측정 센서를 틈부식 형태의 부식측정 에 적용하는 연구를 행하였다. 시험에 사용한 재갚는 천연가스의 감압 온도보상용으로 운전하는 가스히터의 주 구성 재료인 저탄소강을 사용하였으며 열화된 부식억제제 용액으로 사용기간이 서로 다른 수용액들에 대하여 평가 방법을 적용하여 비교하였다 다양한 부식억 제 제 수용액을 비교한 결과 MCA(Multiple Crevice Assembly)를 이용한 틈부식 억제능 시험은 실제 현장 사험 결과와 어느 정도 일치하는 결과를 보였다. 새로운 틈부식 저항성 측정법으로 시도한 철박막을 이용 틈부식 측정법은 육안 검사를 실시하지 않고도 틈부식의 전행 여부를 확인할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제18권3호
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• pp.130-135
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• 2015

흑연 분말을 프탈로시아닌 또는 구리 프탈로시아닌과 함께 비활성 분위기에서 각각 열처리하여 표면처리를 진행하였고, 이의 속도특성과 저온 작동특성을 조사하였다. 표면처리 후 흑연 분말의 표면에 비정질 탄소와 구리의 코팅 층이 균일하게 형성되었다. 표면처리를 통하여 흑연 전극의 속도특성이 개선되는 것을 확인하였는데, 특히 구리 프탈로시아닌으로 처리한 경우 속도특성의 향상이 두드러졌다. 흑연 전극의 저항을 교류 임피던스와 펄스 저항측정법을 활용하여 조사하였는데, 구리 프탈로시아닌으로 처리된 흑연 전극의 경우가 저항이 가장 작았다. 프탈로시아닌으로 부터 유도된 비정질 탄소 층이 리튬이온의 확산을 용이하게 하고, 구리 프탈로시아닌으로부터 유도된 금속상태의 구리는 전자 전도도를 증가시키기 때문에 저항을 감소시키는 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.74-79
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• 2002

80년대 반도체 산업의 급격한 성장으로 오늘날 반도체 산업은 반도체소자의 초고집접화, 웨이퍼의 대구경화로 발전이 거듭났으며, 소자의 성능과 생산 수율의 향상을 위하여 실리콘 웨이퍼의 세정하는 기술 및 연구를 계속 진행하고 있다. 기존의 반도체 세정은 과다한 화학약품의 사용으로 비 환경친화적이며, 이에 본 연구에서는 기존의 세정방법을 대체하기 위한 방법으로 환경친화적인 전리수를 이용한 반도체 세정법을 하였다. 이때 실리콘 웨이퍼 표면의 원자적 상태의 변화가 발생하여 다양한 방법으로 확인할 수 있다. 본 연구에 서는 이러한 분석을 하기 위하여 기존세정의 화학약품과 전리수로 세정한 웨이퍼의 표면을 비교하였으며, 또한 온도 및 시간별 표면상태변화를 분석하였다. 특히 접촉각 변하에 중점을 두어 변화를 관찰하였으며, 음극수의 경우 17.28°, 양극수의 경우 34.1°의 낮은 접촉각을 얻을 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.267-273
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• 2019

본 연구는 메조-, 마크로- 기공이 상호 연결된 계층적 다공구조를 갖는 $Fe_2O_3$ 나노섬유를 전기방사 및 후 열처리 과정을 통해 합성하였다. 구조체 내 마크로 기공은 $Fe(acac)_3$/polyacrylonitrile 연속상을 포함하는 섬유 내 분산상으로 존재하는 polystryrene을 열처리 과정 중 선택적으로 분해함으로써 생성시켰다. 또한, 전기방사 공정 동안 침투된 수분의 기화로 형성된 메조 기공은 마크로 기공과 상호연결되어 최종 계층적 다공구조를 갖는 $Fe_2O_3$ 나노섬유를 형성했다. 계층적 다공구조를 갖는 $Fe_2O_3$ 나노섬유의 초기 방전용량과 Coulombic 효율은 $1.0A\;g^{-1}$의 전류밀도에서 $1190mA\;h\;g^{-1}$, 79.2% 였으며, 1000 사이클 후의 방전 용량은 $792mA\;h\;g^{-1}$였다. 계층적 다공구조를 갖는 $Fe_2O_3$ 나노섬유는 높은 구조적 안정성과 형태학적 이점으로 인해 우수한 리튬 이온 저장 성능을 나타냈다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.224-229
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• 2023

최근 각종 전자기기의 소형화와 웨어러블 디바이스의 수요가 증가함에 따라 IT 기기들의 나노화가 진행되는 추세이며, 이에 따른 배터리의 크기 및 용량 등의 한계를 극복하기 위하여 에너지 하베스팅 기술인 마찰 대전에 대한 연구가 많은 관심을 받고 있다. 불소계 코팅을 진행한 양극산화 알루미늄은 대전 서열에서 음극 성향이 높은 대전층과 대전된 전하가 전극으로 손실없이 전달되도록 도와주는 절연층 그리고 전극을 모두 포함하고 있는 구조로서 마찰 대전 나노발전기의 적용에 있어 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 마찰대전 나노발전기 적용에 유리한 양극산화 알루미늄을 활용하여 마찰대전 나노발전기에 영향을 미치는 표면 형상 및 절연층의 두께를 조절하여 발전량과의 상관관계에 대하여 분석하였다. 이러한 분석을 통하여 추후 마찰대전 나노발전기 제작에 있어 면적 대비 발전량을 증가시킬 수 있는 방향을 제시할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제27권2호
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• pp.73-79
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• 2024

화석 연료의 사용이 증가함에 따라 이산화탄소와 같은 온실 가스의 배출량이 함께 증가하며 발생하는 환경 문제의 해결을 위해 이차전지와 같은 친환경 에너지 저장 기술이 주목받고 있다. 리튬 이온 전지의 중대형 전지를 제작하기 위해서는 고용량과 고효율 뿐만 아니라 우수한 안정성을 지니는 배터리의 전극 소재의 개발이 필수적이다. 이를 위해 고분자의 합성을 토대로 고용량을 얻을 수 있는 실리콘과 합성한 후 reduced Graphene Oxide (rGO)를 첨가하여 전극 활 물질을 제조해 물리적 특성과 전기화학적 성능을 분석하였다. 제조한 전극은 실리콘에 고분자를 탄화시켜 코팅하고 기계적 강도와 높은 안정성을 보이는 rGO를 첨가해 실리콘에 탄소를 코팅하는 Si@C 복합체에 비해 개선된 용량과 향상된 안정성을 보이는 것을 확인했다.

• 전기화학회지
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• 제14권4호
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• pp.231-238
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• 2011

수치해석을 이용하여 아연공기전지의 전기화학적 성능을 예측하였다. KOH 수계전해질 내부의 이동현상을 예측하기 위하여 Nernst-Planck식을 사용하였고, 전극 표면의 활성화손실을 모사하기 위해 아연극(음극)에는 Butler-Volmer식을, 공기극(양극)에는 Tafel식을 적용하였다. 정상상태해석을 통하여 아연/공기전지의 I-V곡선을 도출하였으며, 실험결과와의 I-V곡선 비교/분석을 통하여 수치 해석 모델의 타당성을 검증하였다. 전지반응 진행에 따른 전해질 내부의 이온 이동 및 분포 특성을 조사하기 위해 과도상태해석을 수행하였으며, 전극주변에서의 ${Zn(OH)_4}^{-2}$, $OH^-$, $K^+$ 이온들의 농도변화를 확인할 수 있었다. 또한, 다양한 전지전압조건 하에서 반응시간에 따라 아연극 표면에서의 ${ZnOH_4}^{2-}$의 농도 변화를 해석한 결과, 반응진행시 아연극 표면에서 ${ZnOH_4}^{2-}$의 농도가 최고성능을 나타내는 운전전압 0.63 V에서 약 1초 만에 포화농도에 도달하였으며, 일반적인 운전조건인 1.04 V에서는 약 13초 만에 포화농도에 접근하는 것으로 나타났다.

• 전기화학회지
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• 제17권1호
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• pp.49-56
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• 2014

탄소가 코팅된 일산화규소(C-coated SiO) 전극에서 전해질 첨가제로서 lithium bis(oxalato)borate(LiBOB)의 영향을 조사하였다. 전해질 조성은 1.3M $LiPF_6$/ethylene carbonate (EC), fluoroethylene carbonate (FEC), diethyl carbonate (DEC) (5:25:70 v/v/v)이며, 여기에 LiBOB을 0.5 wt.% 첨가한 것과 첨가하지 않은 2가지 전해질을 사용하였다. LiBOB을 첨가하지 않은 전해질에서 C-coated SiO 전극은 초기에 저항이 작은 피막이 형성되어 결정질의 $Li_{15}Si_4$를 형성할 때까지 합금화가 진행되며 동시에 큰 부피 변화를 보였다. 따라서 입자의 균열이 발생하고, 전극의 저항이 증가하여 충방전이 진행됨에 따라 용량이 빠르게 감소하였다. 반면에 LiBOB이 첨가된 전해질에서는 초기에 LiBOB의 환원분해에 의해 저항이 큰 피막이 형성되어, 합금화 반응이 원활히 진행되지 못하였다. 따라서 결정질 $Li_{15}Si_4$도 생성되지 못하였고, 결과적으로 부피변화도 적게 발생하므로 입자의 균열과 전극 저항의 증가도 적게 나타났다. 이러한 효과로 싸이클 후반부에서 용량감소가 적었고, 싸이클 성능도 좋은 결과를 보였다. 반면 피막 저항에 의한 영향이 줄어드는 $45^{\circ}C$ 에서는 LiBOB 첨가에 관계없이 합금화 반응이 유사하게 진행되며 비슷한 싸이클 성능을 나타내었다.