• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.2011-2013
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• 2002

일반적으로, 전도성 고분자는 금속에 준하는 전기 전도도와 다공성을 이용한 전해질 이온 및 생채 고분자의 물리, 화학적 도우핑 능력을 장점으로 한다. 따라서, 이 분야의 최근 연구동향도 이온 도우핑에 의한 전도성 고분자의 전기 전도도 향상에 초점이 맞추어져 있으며, 이미 다수의 연구진에 의행 여러 가지 방법이 제시되었다. 본 논문은 전기 화학적 cementation 공정을 이용하여 금속 이온을 전도성 고분자에 도우핑하고 특성을 고찰하였다. 전도성 고분자로써 polypyrrole (PPy)을 사용하고, micropaticles (구리와 니켈 이온)를 도펀트 (dopant)로 하여 -1.5 V ${\sim}$ 2V의 범위에서 순환 전압 전류법 (Cyclic voltammetry)을 이용해 organic-inorganic complex를 제작하였고, 각각의 전극을 비교, 분석 하였다. 구리 이온을 도우핑한 PPy 필름은 전기 전도도가 매우 우수하나 대기 중 공기 및 수분에 의해 쉽게 산화되므로 life-time이 짧다. 이를 보완하기 위하여 상대적으로 안정한 니켈 이온을 도우핑한 PPy 필름의 전기 화학적 특성을 고찰하였다. 전극의 표면은 SEM (Scanning Electron Microscopy), EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy)를 이용하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.237-237
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• 2009

전도 특성을 가지는 나노선 제작의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 실험에서는 높은 전도성을 가지는 구리 이온을 이용하여 나노선을 제작하는 실험을 진행하였으며 제작된 구리-나노선의 전도특성을 분석하여 구리 이온 치환 정도에 따른 DNA 전도성 개선 여부를 확인하였다. DNA를 기반으로 구리 Metalization 횟수가 늘어날수록 나노선이 연속적으로 형성되며 선형적이고 높은 전도특성을 가지게 되는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과로부터 본 연구에서 사용한 방법을 이용하여 제작된 구리 나노선이 향후 나노소자 제작에 크기 기여할 것으로 기대한다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.1 no.4
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• pp.333-341
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• 1988

포리에틸렌, 테레프탈레트를 금속감화물로 오염시켜 열자극특성을 중심으로 가동이온의 중성화, 재이온화 및 이동의 과정등에서 이온의 거동에 관하여 검토하였다. PET가 오염이 되면 이온이 증가되고 전극금속의 영향이 있으며 고온에서 서브리니어 특성을 가지며 가동이온의 증성화 현상이 있는 것을 밝혔다. 가동이돈의 주기적 운동에 기인한 직류전기전도모델로 실험한 결과가 정성적으로 정상전류 전압 특성과 일치함이 입증되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.135.1-135.1
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• 2010

최근 고온에서 사용 가능한 PEMFC용 고분자전해질 막 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PEMFC가 고온에서 작동하게 되면 높은 성능과 많은 장점을 갖게 된다. PEMFC를 $100^{\circ}C$ 이상에서 운전하게 될 경우 백금 전극 반응을 향상시켜 고가의 백금 촉매 양을 줄일 수 있게 되고, 수소연료 속에 미량 포함된 CO에 의한 촉매표면 피독현상에 대한 내구성을 높일 수 있어 저 순도 수소연료 사용이 가능해 진다. 또한 가습장치와 수소 연료 개질장치의 부피를 줄일 수 있게 되어 전체적인 PEMFC 시스템이 단순화 된다. 현재 연료전지용 고분자 전해질막으로 DuPont사의 과-불소계 고분자 전해질막인 Nafion$^{(R)}$이 가장 널리 사용되고 있다. Nafion$^{(R)}$은 유연한 분자구조 안에 소수성이 강한 주사슬과 친수성을 나타내는 술폰산이 결합된 곁사슬이 존재하여 술폰화 곁사슬의 클러스터 둘레에는 친수성 영역이 형성이 되기때문에 소수/친수 상 분리가 잘되어 이온 클러스터 형성이 용이하지만 제조비용이 높은 단점을 갖고 있다. 특히, 전해질 막내에서 Bronsted base 역할을 하는 물에 의해 이온전도가 이루어지기 때문에 고온에서는 수분증발로 인해 성능이 급격히 감소된다. 따라서, 본 연구에서는 고온 저가습 조건에서 운전이 가능하고 Nafion이 갖는 문제점을 해결하고자, 내열특성이 뛰어나며 높은 수소이온 전도도 학보가 용이한 Sulfonated Poly(aryl ether)sulfone(SPAES) 고분자 전해질에, 고온에서도 수화성이 유지될 수 있도록 지르코니아를 황산화한 sulfated zirconia(s-$ZrO_2$)를 함침하여 복합 고분자전해질막을 제조하여 고온 저가습 조건에서의 수소이온 전도 특성에 관한 연구를 수행하였다. 개발된 막의 물리/화학적 특성은 water content(Wup%), 이온교환 용량(IEC, meq $g^{-1}$), 수소이온전도도(s $cm^{-1}$) 열 중량 분석(TGA), X선 회절분석(XRD) 등을 통하여 분석 및 관찰하였다. 내화학 및 열적 특성분석 결과, 황산화 반응공정으로 $ZrO_2$에 술폰산기가 안정적으로 결합하고 있음이 관찰되었으며, 본 연구에서 개발된 유 무기 복합막이 $250^{\circ}C$이상 열적안정성을 확보하고 있는 것으로 판단되었다. $100^{\circ}C$ 이하의 저온 영역에서, 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES막에서 이온교환용량(IEC)이 순수 SPAES 막보다 낮음에도 불구하고, water uptake가 증가함과 동시에 수소이온 전도도가 향상된 것을 관찰하였다. 또한, 고온에서는 수소이온이 자유롭게 이동할 수 있는 water channel을 형성하는 free water는 증발 하지만 s-$ZrO_2$와 SPAES의 술폰산기 사이에 강력하게 결합하고 있는 bound Water는 $100^{\circ}C$ 이상의 고온 영역에서도 존재하여, 비록 무가습 조건에서도 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES50 전해질 막의 경우, 높은 전도도를 나타냄을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 저가습 고온 적용을 목적으로 개발된 s-$ZrO_2$/SPAES50막은 우수한 내열 특성을 나타냄과 동시에 저가습 고온 영역($120^{\circ}C$, $50RH{\downarrow}$)에서 높은 수소이온 전도도를 유지하여, 고온 저가습 연료전지 운전에 적합할 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.29 no.5
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• pp.187-191
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• 2019

Perovskite-type oxides have consistently attracted considerable attention for their applications in high-temperature electrochemical devices, such as electrolytes and electrodes of solid oxide fuel cells, oxygen permeating membranes and sensors etc. Among them, the electrical conductivity of 10 % Sr and 10 % Mg doped $LaAlO_3$ (LSAM9191) was measured using impedance spectroscopy and 4-probe d.c. method. Below $550^{\circ}C$, the grain boundary resistance mostly determined the overall conductivity; however, it nearly disappeared above $800^{\circ}C$. Using the defect model and curve fitting, the ionic and electronic conductivity contributions were also separated. In the temperature region where the sample resistance is mostly determined by the grain volume property, LSAM9191 was an oxygen ion conductor at low $Po_2$ and a mixed conductor at high $Po_2$. With increasing temperature, the ionic conduction region only slightly increased. Thus, LSAM9191 is a promising material as an oxygen ion conductor at high temperature and in low $Po_2$.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.9 no.2
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• pp.245-250
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• 1999

The effect of cation substitution on the inonic conductivity was studied in $(Li_{0.5}La_{0.5})_{1-y}Sr_yTi_{1-x}Mn_xO_3$ system. In case of Sr substitution, the ionic conductivity abrubtly decreased over y=0.05. This may be caused by the decrease of lithium contents which contribute to lithium inonic conductivity. Jahn-Teller distortion as well as lattice parameter variation influenced the inonic conductivity in case of Mn substitution. A and B-site cations effects on the conductivities were found to be independent, and the ionic conductivity as high as $2.8{\times}10^{-2}$S/cm was obtained in x=0.0006 and y=0.05.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.18 no.2
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• pp.44-48
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• 2004

A silent type ozone generator using water surface electrode was proposed. And it was investigated experimentally that a variation of water conductivity affected to water surface discharge. Important factors affecting to water surface discharge are ions in discharge space and ions and polarized molecules in water and so on. In this study, It was intended to change the characteristics of discharge by controlling the number of ions in water. The number of ions in water could be controlled by changing the water conductivity. Water conductivity was controlled by quantity of inserted NaCl to distilled water. At this time, current-voltage characteristics and characteristics of ozone generation quantity were investigated in each case. As a result, when NaCl was inserted in distilled water, more stable discharge was generated. As the quantity of NaCl was increased, discharge starting voltage could be lowered.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.189-189
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• 2000

고분자 재료에 이온을 주입함으로서 경도, 내마모, 내피로성의 기계적인 특성과 내부식성 등의 화학적 특성이 향상되며, 표면 전기전도도와 광학밀도(optical density)가 변한다. 본 연구에서는 MPPO(Modified-Polyphenlene Oxide) 표면에 N2, Ar, Xe 이온을 에너지 50keV, 선량(dose)을 1$\times$1015에서 1$\times$1017ions/cm2로 증가시키면서 조사하였다. 이온 조사량의 증가에 따라 표면 저항이 2$\times$1015에서 6$\times$106($\Omega$/$\square$)으로 감소하여 표면 전기전도도가 향상되었다. Ar 이온은 1016ion/cm2이하의 조사량(dose)에서 N2보다 표면 저항을 더 많이 감소하는데 반해 1016ion/cm2 이상의 조사량에서는 Ar과 N2의 표면 저항이 비슷한 값을 나타냈다. Xe은 Ar과 N2이온에 비하여 전체적으로 표면저항이 많이 감소하여 전도도의 향상은 Xe, Ar, N2 순서로 질량이 큰 이온이 조사 효과가 큰 것으로 나타났다. 소재 표면은 SIMS 분석을 통하여 깊이에 따른 주입이온의 분포를 관찰하였으며, 표면 색상은 황색에서 갈색을 거쳐 암갈색으로 변화함으로서 가시광선에 대한 반사율(reflectance)이 감소하고 광학밀도(optical density)가 증가하여 광학적 특성이 변하였다. 이온 주입 후 에너지 전이에 의한 효과는 optical gap를 감소시켜 광학밀도(optical density)와 표면 전기 전도도를 증가시킨다. 이에 따라 본 논문에서는 이온주입에 의한 광학적, 전기적 특성간의 상관관계를 밝히고자 한다.

• Polymer(Korea)
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• v.25 no.4
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• pp.602-607
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• 2001

Bis(2-methoxyethyl)itaconate (bis(ME)I) was prepared for a new gel electrolyte containing double comb-like itaconate unit by esterification reaction of 2-methoxyethanol with itaconic acid. The copolymers were composed of AN/bis(ME)I = 9/1 ~ 1/1. The optimum mechanical properties and conductivity were obtained from the composition of AN/bis(ME)I = 5/1 and 6/1(25 ~ 35 wt%), LiClO4$_4$(15 wt%) and plasticizer (EC/PC = 1/1) (40 ~ 50 wt%). They showed a tough film and maintained a mechanical stability as a free standing film. The plasticized polymer gel electrolytes obtained from them showed ion conductivity of 8.12 ${\times}$ 10$_{-4}$ ~ 1.87 ${\times}$ 10$_{-3}$ S/cm. The maximum conductivity value obtained from our study was one order of magnitude higher than that of other PEO-based polymer electrolyte at ambient temperature.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.23 no.4
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• pp.81-89
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• 2020

To understand the performance of the electrochemical device, the analysis of the mechanism of ionic conduction is important. However, due to the ionic interaction in the electrolyte and the complexity of the electrolyte structure, a clear analysis method of the ion conduction mechanism has not been proposed. Instead, a variety of mathematical models have been devised to explain the mechanism of ion conduction, and this review introduces the Arrhenius and Vogel-Tammann-Fulcher (VTF) model. In general, the above two mathematical models are used to describe the temperature dependence of the transport properties of electrolytes such as ionic conductivity, diffusion coefficient, and viscosity, and a suitable model can be determined through the linearity of the graph consisting of the logarithm of the moving property and the reciprocal of the temperature. Currently, many electrolyte studies are evaluating the suitability of the above two models for electrolytes by varying the composition and temperature range, and the ion conduction mechanism analysis and activation energy calculation are in progress. However, since there are no models that can accurately describe the transport properties of electrolytes, new models and improvement of existing models are needed.