Kim, Kwang-Wook;Kim, Young-Jun;Kim, In-Tae;Park, Gun-Ill;Lee, Eil-Hee
Korean Chemical Engineering Research
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v.43
no.1
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pp.9-15
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2005
In order to know the electrochemical decomposition characteristics of ammonia to nitrogen, this work has studied several experimental variables on the electrolytic ammonia decomposition. The effects of pH and chloride ion at $IrO_2$, $RuO_2$, and Pt anodes on the electrolytic decomposition of ammonia were compared, and the existence of membrane equipped in the cell and the changes of the current density, the initial ammonia concentration and so on were investigated on the decomposition. The performances of the electrode were totally in order of $RuO_2{\approx}IrO_2>Pt$ in the both of acid and alkali conditions, and the ammonia decomposition was the highest at a current density of $80mA/cm^2$, over which it decreased, because the adsorption of ammonia on the electrode surface was hindered due to the evolution of oxygen. The ammonia decomposition increased with the concentration of chloride ion in the solution. However, the increase became much dull over 10 g/l of chloride ion. The $RuO_2$ electrode among the tested electrodes generated the most OH radicals which could oxidized the ammonium ion at pH 7.
An annular flow type of copper electrolysis reactor was setup in order to generate the copper ions to remove algae in water. The operating characteristics of the reactor and the effect of copper ion on algae have been considered. By controling the applied current, the copper ion concentration could be obtained as desired level and the faradaic efficiency was above 90%. When the flow rate was increased, the copper ion concentration was linearly decreased due to the dilution effect and the effect of concentration overpotential was insignificant. With the increase of pH in water, the copper ion concentration was linearly decreased and not affected by the conductivity of the water. The concentration of chlorophyll-a was sharply decreased with the increase of copper ion concentration. The algae was effectively removed as the copper ion concentration was above 0.2 ppm. There was no difference between the copper ions obtained by dissolving copper sulfate and those produced by copper electrolysis. The algae removal efficiency was above 90% after 5 days as the copper ion concentration was above 0.4 ppm.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2009.11a
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pp.24.2-24.2
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2009
Indium Antimonide(InSb)는 $3{\sim}5\;{\mu}m$대 적외선 감지영역에서 기존 HgCdTe(MCT)를 대체할 물질로 각광받고 있다. 1970년대부터군사적 용도로 미국, 이스라엘 등 일부 선진국에서 연구되기 시작했으며,이온주입, MOCVD, MBE 등 다양한 공정을 통해 제작되어 왔다. InSb 적외선 감지소자는 $3{\sim}5{\mu}m$대에서 HgCdTe와 성능은 대등한데 반해, 기판의 대면적화와 저렴한 가격, 우주공간 및 야전에서 소자 동작의안정성 등으로 InSb적외선 감지기는 냉각형 고성능 적외선 감지영역에서 HgCdTe를 대체해 가고 있다. 하지만 InSb는 77 K에서 0.225eV의 작은 밴드갭을 갖고 있기 때문에 누설전류로 인한 성능저하가 고질적인문제로 대두되었고, 이를 해결하기 위한 고품질 절연막 연구가 InSb적외선 수광 소자 연구의 주요이슈 중 하나가 되어왔다. 그 동안 PECVD, photo-CVD, anodic oxidation 등의 공정을 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$, 양극산화막(anodic oxide) 등 다양한 절연막에 대한 연구가 진행되었고[1,2], 절연막과 반도체 사이 계면에서의 열확산을 억제하여 계면트랩밀도를 최소화하기 위한 공정개발이 이루어졌다[3]. 하지만 InSb 적외선 감지기술은 국방 및 우주개발의 핵심기술중 하나로 그 기술의 이전이 엄격히 통제되고 있으며, 현재도 미국과 이스라엘, 일본, 영국 등 일부 선진국 만이 기술을 확보하고 있고, 국내의 경우 연구가 매우 취약한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 InSb 적외선 감지기의 암전류를 제어하기 위한 낮은 계면트랩밀도를 갖는 절연막 증착 공정을 찾고자 하였다. 본 연구에서는 n형 (100) InSb 기판 ($n=0.2{\sim}0.85{\times}10^{15}cm^{-3}$ @ 77K)에 PECVD를 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$ 등을 증착하고 절연막으로서 이들의 특성을 비교 분석하였다. $SiO_2$는 160, 200, $240^{\circ}C$에서 $Si_3N_4$는 200, $300^{\circ}C$에서 증착하였다. Atomic Force Microscopy(AFM) 사진으로 확인한 결과, 모든 샘플에서표면거칠기가 ~2 nm의 평탄한 박막을 얻을 수 있었다. Capacitance-Voltage 측정(77K)을 통해 절연막 특성을 평가하였다. $SiO_2$와 $Si_3N_4$ 모두에서 온도가 증가할수록 벌크트랩밀도가 감소하는 경향을 볼 수 있었는데, 이는 고온에서 증착할 수록 박막 내의 결함이 감소했음을 의미한다. 반면계면트랩밀도는 온도가 증가함에 따라, 1011 eV-1cm-2 대에서 $10^{12}eV^{-1}cm^{-2}$ 대로 증가하였는데, 이는 고온에서 증착할 수 록 InSb 표면에서의 결함은 증가하였음을의미한다. 암전류에 큰 영향을 주는 것은 계면트랩밀도 이므로, $SiO_2$와 $Si_3N_4$ 모두 $200^{\circ}C$이하의 저온에서 증착시켜야 함을 확인할 수 있었다.
Steady-state anodic and cathodic polarization curves were developed for the Al electrode in 60 mole %$AlCl_3$-40 mole % NaCl at $180^{\circ}C$$453^{\circ}K$). Ohmic resistance contributed substantially to the anodic polarization at current densities greater than 50 mA/$CM^2$ even with capillary tip placed close to the electrode. This could not be rationalized from the resistivity of the melt, which would lead to a much smaller polarization. It was therefore concluded that a layer of high resistance $AlCl_3$ (or $AlCl_3$-rich melt) formed close to the anode surface. From the IR-corrected anodic Tafel and Allen-Hickling plots an apparent anodic charge-transfer coefficient of ${\alpha}_a$ = (2.3 RT/F)(d log i/d${\eta}$) = $1.5{\pm}0.25$ was obtained. At cathodic current densities greater than approximately 30 mA/$cm^2$, slow ion diffusion and dendrite growth both interfered with the measurement of kinetic parameters.
본 논문은 국내 실정에 적합한 초고압 가공 직류 송전(HVDC)선로 설계를 위해서 세계적으로 처음 시도되는 가변 기능을 지닌 Proto Type HVDC 실규모 시험선로의 설계와 구축에 대해 소개한다. 시험선로는 초고압 직류송전시 발생하는 이온의 흐름에 의한 이온전류 밀도, 대전 전압, 지표면 전계강도 등 이온류(Ion류(流))에 의한 전기환경장애 및 코로나 영향을 검토하여 환경 친화적 HVDC 송전선로 설계기준을 도출하는데 있다. 이에 따라 HVDC 실규모 시험선로는 요크, 특수 애자련, 특수 arm을 사용하여 철탑의 극간 배치, 도체 배치 변경 및 지상고 변경이 가능하도록 winch를 채용하여 절연설계 조건의 유동성, 환경, 지지물, 송전기자재, 경제성 및 운용의 효율성을 종합적으로 고려할 수 있도록 특수한 형태로 설계되었으며, 본 논문은 상용 가공 HVDC 송전방식의 적용에 앞서 현재의 상황을 고려한 가공 HVDC 실증시험을 수행하기 위한 시험선로의 설계 및 구축에 대하여 기술하였다.
본 논문은 폭넓은 전기환경 실증연구가 가능한 실규모 HVDC 시험선로의 설계 및 구축에 대해 소개한다. 국내 실정에 적합한 초고압 가공 직류송전(HVDC)선로 설계를 위해서는 전기적인 환경 장애를 일으키지 않는 환경친화적인 설계 및 건설에 대한 대안이 마련되어야 한다. HVDC 선로의 전기적인 환경영향은 주로 (+)극과 (-)극에서 발생하는 이온의 흐름에 의한 이온전류 밀도, 대전전압, 지표면전계강도 등 이온류(Ion流)의 영향과 초고압 송전에 따른 코로나 영향에 대해 검토하는 것이다. HVDC 실규모 시험선로는 요크, 특수 애자련, 특수 arm을 사용하여 철탑의 극간 배치, 도체 배치 변경 및 지상고 변경이 가능하도록 winch를 채용하여 절연설계 조건의 유동성, 환경, 지지물, 송전기자재, 경제성 및 운용의 효율성을 종합적으로 고려할 수 있도록 특수한 형태로 설계하여 각종 전기환경 실증연구가 가능하며 국내 환경 특성에 적합한 최적 극배치 좌표 도출이 가능하도록 구축되었다. 본 논문은 상용 가공 HVDC 송전방식의 적용에 앞서 현재의 상황을 고려한 전기환경 실증 연구가 가능한 실규모 HVDC 시험선로의 설계 및 구축에 대하여 기술하였다.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.430-430
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2012
Modulated pulsed power (MPP) 스퍼터링은 펄스 전압 shape, amplitude, duration의 modulation을 통해 증착율 손실을 극복하는 고출력 펄스 마그네트론 스퍼터링의 한 종류이다. Micro second 범위에서 on/off 시간을 다중 세트 형태로 자유롭게 프로그램 할 수 있어서 아킹 없이 고전류 영역의 마그네트론 동작을 할 수 있으므로, 고주파 유도 결합 플라즈마원이나 마이크로웨이브 투입 등의 부가적인 플라즈마 없이도 스퍼터링 재료의 이온화 정도를 획기적으로 높일 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 $2{\times}1{\times}0.2$의 sputtering system에서 기판 캐리어를 이용해서 $400{\times}400mm$ 기판을 $272{\times}500mm$ 크기의 AZO target (Al 2 wt%)이 설치되어 있는 moving magnet cathode (MMC)을 이용하여 MPP로 증착했다. 두 종류의 micro pulse set을 하나의 macro pulse에 사용함으로서 weakly ionized plasma와 strongly ionized plasma를 만들 수 있다. 다양한 micro pulse set을 이용하여 평균 전력 2 kW에서 peak 전력을 4 kW에서 45 kW까지 상승 시킬 수 있으며, 이 때 타겟-기판 거리 80 mm에서 이온전류밀도는 $5mA/cm^2$에서 $20mA/cm^2$까지 상승했다. MPP는 같은 평균 전력에서 repetition frequency가 증가할 때, 증착 속도가 증가했으며, 같은 repetition frequency에서 macro pulse length가 증가할 때도, 증착 속도가 증가했다. 최적화된 marco, micro pulse set에서 증착 속도는 평균 전력 2 kW에서 110 nm/min이었고, 700 nm의 박막에서 비저항은 $1-2{\times}10^{-3}ohm{\cdot}cm$였다. 표면거칠기 Rrms는 약 3 nm였고, 400-700 nm 영역의 평균 투과도는 72-76%였다.
Ar 이온 식각법을 이용하여 (001) SrTiO3(STO) 단결정 기판 위에 200nm 높이의 계단형 모서리를 제작하였다. 계단식은 입사하는 Ar 이온 빔에 대한 Ar 이온 입사각과 마스크 회전각을 조절함으로써 38$^{\circ}$-70$^{\circ}$의 넓은 범위로 제어할 수 있었다. 초전도 YBa2Cu3O7-$\delta$박막은 계단이 있는 STO 기판 위에 펄스레이저 증착법을 이용하여 증착하였으며, 박막의 두께는 계단 높이에 대한 박막의 두께비가 0.5-1.2가 되도록 하였다. 계단형 모서리 조셉슨 접합의 임계전류밀도와 IcRn값은 77K에서 각각 104A/$\textrm{cm}^2$, 70-200$\mu$V이었다.
Two commercial membranes (porous membrane and cation exchange membrane) were evaluated as a separator in the Zn-Br redox-flow battery (ZBRFB). The performance properties of ZBRFB were test in the current density of $20mA/cm^2$. The electromotive forces (OCV at SOC 100%) of ZBRFB using SF-600 (porous membrane) and Nafion 117 (cation exchange membrane) were 1.87 V and 1.93 V, respectively. The cycle performance of ZBRFB using each membrane was evaluated during 7 cycles. The performance of ZBRFB using SF-600 membrane was 89.76%, 83.46% and 74.88% for average current efficiency, average voltage efficiency and average energy efficiency, respectively. The performance of ZBRFB using Nafion117 membrane was 97.7%, 76.33% and 74.56% for average current efficiency, average voltage efficiency and average energy efficiency, respectively.
Kim, Hyun-Chul;Yang, Jeong-Jin;Kim, Han-Joo;Sin, Dal-Woo;Park, Soo-Gil
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.14
no.1
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pp.38-43
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2011
Because the ionic liquid added with Propylene carbonate(PC) at room temperature has lower viscosity than original, we considered electrochemical behavior of it in EDLC. The ionic liquid without PC which does not have ions has no problem in capacity since it has enough ions. The electrolyte resistance was decreased with decreasing viscosity. As a result of identifying high current discharge capacity, we observed that the ionic liquid had capacity of 73.12% at current density of $80\;mA/cm^{-2}$, but it increased to 81.94% at PC content of 40 vol%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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