• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.6 no.3
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• pp.196-202
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• 2003

We investigated the effect of both 4 types additives and $0.5wt\%\;Pb_3O_4$ which have been reported to show an improvement on the performance of Zinc anode. And Experimental methods such as corrosion potential measurement, potentiodynamic polorization test and charging-discharging cycle life test were carried out in $40 wt\%$ KOH with $Pb_3O_4(0.5, \;10\;&\;2.0wt\%)$ and 4 types additives $(0.4wt\%\;of\;Ca(OH)_2$, 0.025M of Citrate, Tartrate and Gluconate). Corrosion potential was shifted to high direction and also changed to high and low direction repeatedly with increasing of $Pb_3O_4$ quantity. However by adding $0.5wt\%\;Pb_3O_4$, corrosion potential shifted to low direction and showed stable condition. Furthermore it was well known that corrosion resistance was predominantly increased compared to no addition and improved charging-discharging property with adding additives. By SEM analysis, it was concluded that the morphology of surface in case of only $0.5wt\%\;Pb_3O_4$ addition was nearly the same as that of Tartrate additive and in the other additives such as $Ca(OH)_2$, Citrate, Tartrate and Gluconate, their morphologies showed dendrite growth. Eventually it was thought that the additive of Tartrate indicated comparatively good corrosion resistance effect as well as charging-discharging property improvement among those four types additives.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.18 no.4
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• pp.172-181
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• 2015

Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) continue to be among the most promising alternative energy devices. This paper addresses i-V characteristics of SOFC with a focus on air flow rate along the planar anode electrodes. To address this, detailed Butler-Volmer kinetics are implemented in a general-purpose CFD code FLUENT. The numerical results were validated against experimental data from the literature showing excellent match with i-V polarization data ranging 1V-0.4V. Numerical calculations of fuel cell operation under different flow rare conditions were performed in three-dimensional geometries. Results are presented in terms of concentration distribution of hydrogen, oxygen, and water. The simulations and results indicate that advanced CFD with UDF(User-Defined Function) of Butler-Volmer kinetics can be used to identify the conditions leading to air flow rate and specific surface area and guide development of operating conditions and improve the fuel cell system performance.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.12 no.3
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• pp.263-270
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• 2009

Carbon felt surface was modified by heat or acid treatment in order to use for the electrode of a redox-flow battery. Polymers on the surface of carbon felt was removed and oxygen-containing functional group was attached after the thermal treatment of carbon felt. Thermal treatment was better for the stability of the carbon structure than the acid treatment. Oxygen-containing functional group on the thermally treated carbon felt at 500$^{\circ}C$ was confirmed by XPS and elementary analysis. BET surface area was increased from nearly zero to 96 $m^2/g$. Thermally treated carbon felt at 500$^{\circ}C$ showed lower activation polarization than the thermally treated carbon felt at 400$^{\circ}C$ and the acid-treated carbon felt in the cyclicvoltammetry and polarization experiments. The thermally treated carbon felts at 400$^{\circ}C$ and 500$^{\circ}C$ and the acid-treated carbon felt was applied for the electrode to prepare vanadium redox flow battery. Voltage efficiencies of charge/discharge were 86.6%, 89.6%, and 96.9% for the thermally treated carbon felts at 400$^{\circ}C$ and 500$^{\circ}C$ and the acid-treated carbon felt, respectively.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.166-166
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• 2017

금속 재료 중 철강은 기계적 특성이 우수하고 대량생산이 가능하여 선박, 건축, 자동차 등 다양한 분야에 기초재료로써 널리 사용되고 있다. 그러나 스테인리스강 등과 같은 일부 특수한 용도의 강을 제외하고는 부식환경에 취약한 특성을 가지기 때문에 내식성을 향상을 위한 표면처리에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 가장 일반적으로 습식법(wet process)을 통해 표면상에 아연(Zn)을 도금해 사용하며, 아연이 자체적으로 포함한 희생양극(sacrificial anode) 및 차폐(barrier) 효과가 철강의 부식을 방지하게 된다. 하지만 산업의 고도화에 따라 더욱 가혹해진 노출환경으로 인해 고내식 강재에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 아연코팅 층의 두께를 증가하여 내식성을 확보하는 방안은 미래 환경 및 자원적인 측면에서 근본적인 해결책으로 제시하기 어려움이 있다. 한편, 건식 프로세스(wet process)로 대별되는 PVD(physical vacuum deposition)에 의해 내식성을 향상시키고자 하는 연구들이 다양하게 진행되고 있다. 이것은 표면에 고순도 양질의 금속 막을 형성시킴으로써 외부환경과의 반응을 효과적으로 제어가 가능하며, 형성된 막은 그 물질의 고유 특성뿐만 아니라 제작 조건에 따른 표면의 기하학적 혹은 결정학적 구조에 의해 크게 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 실용금속 중 이온화 경향이 가장 크고 산소와 반응하여 투과성이 작은 산화 피막 형성이 유리한 마그네슘(Mg)을 활용해 표면의 전기화학적 특성을 향상시켰다. 또한 금속 증착 중 진공도조절을 위해 도입되는 불활성 가스로 아르곤(Ar) 및 질소($N_2$)를 사용하여 표면에 형성한 막의 모폴로지 및 결정배향성이 내식성에 미치는 상관관계를 해석하고자 하였다. 실험방법으로 PVD법 중 비교적 간편하고 기초적인 지침을 제시하기 적합할 것으로 고려된 진공증착(vacuum evaporation)법을 이용해 아르곤 및 질소 분위기에서 진공도를 조절하며 용융아연도금상 Mg막을 형성하였다. 제작조건별 막의 기초 특성을 분석하기위해 SEM, EDS, XRD를 이용하였고, 결정배향성(crystal orientation) 분석을 위해 면간격(d-value)과 상대강도(relative intensity)를 확인하였다. 또한 내식성 평가로 염수분무(salt sprat test) 및 양극분극(anode polarization)을 각각 실시하였다. 실험결과에 따르면, Ar 및 $N_2$ 모두에서 가스압이 증가할수록 코팅층의 증착량은 적어지고 입상정(granular structure)의 모폴로지 형성 및 면간격과 상대강도가 증가하는 것이 확인되었다. 또한 쳄버 내 동일 진공도에서, $N_2$ 도입 시 Mg막은 더욱 치밀하고 미세한 입상정의 모폴로지로 형성되며 면간격과 상대강도는 더욱 증가한 것으로 나타났다. 내식성 평가에서 저진공 $N_2$ 조건에서 형성시킨 막이 가장 우수한 내식성이 나타났는데, 이는 상대적으로 불안정하고 반응하기 유리한 입계면적을 많이 포함한 입상정 모폴로지 및 표면에너지가 높은면의 면점유율 증가로 인해 외부환경과의 신속한 반응은 물론 안정적인 피막형성이 용이하였기 때문일 것으로 사료된다. 이상으로 Ar 및 $N_2$ 가스압 조건에 따른 고내식 Mg 막의 유효성을 확인하였고 향후 내식성을 향상시키는 방법으로 응용 가능할 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.165-165
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• 2017

지난 수 십 년 동안, 전 세계적으로 자원의 소비가 급격히 증가하게 되면서 최근 자원 고갈은 물론 환경오염이 커다란 이슈로 문제가 되고 있다. 이에 따라 재료 관련 분야에 있어서는 보다 효율적이고 친환경적인 방법으로 자원을 활용해야 된다는 필요성이 대두되었고 이와 같은 관점에서 목적하는 성분이 우수하고 환경 친화적인 표면처리 재료 개발연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 그 중 플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 알루미늄, 마그네슘 등의 경금속의 경도를 향상시키고 높은 내마모성, 내식성을 갖게 하는 표면처리로써 그 관심이 증가하고 있다. 이 플라즈마 전해 산화는 일반적으로 공정비용 대비 효과적이고 환경 친화적이며 코팅 성능 면에서 우수하다고 알려져 있다. 이러한 고유한 특성으로 인해 플라즈마 전해 산화 코팅은 최근 몇 년 동안 기계, 자동차, 우주항공, 의학 및 전기 산업 등의 분야에서 그 적용이 점차 증가하고 있는 상황이다. 한편, 플라즈마 전해 산화 코팅을 하는 모재들의 경우 부동태 산화피막을 용이하게 형성할 수 있는 특성의 모재에 한정되고 있어서 그 응용확대에 한계가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마 전해 산화법을 사용하여 용융알루미늄도금 강판 상에 산화피막 형성을 시도하였다. 전원공급 장치의 양극은 전해질 속에 잠겨있는 작동전극에 연결하고 음극은 대전극 역할을 하는 스테인레스강 전해질 용기에 연결되었다. 전해질은 Sodium Aluminate 및 기타 첨가제를 함유한 것을 사용하였고 온도는 열교환기를 사용하여 $30^{\circ}C$ 이하로 유지되었다. 또한 여기서 전류밀도는 $5{\sim}10A/dm^2$, 실험 주파수는 700Hz, Duty cycle은 30 및 90%의 각 조건에서 공정처리 시간을 각각 30분 및 60분 동안 진행하였다. 이와 같은 조건에서 형성한 막들에 대해서는 주사형전자현미경(SEM)을 이용하여 코팅 막의 표면 및 단면의 모폴로지를 관찰하였음은 물론 EDS 및 XRD 측정을 통하여 원소조성분포 및 결정구조를 각각 분석하였다. 또한 이 코팅 막들에 대한 내식성은 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 침지 시험 및 전기화학적 동전위 양극분극(Potentiodynamic Polarization) 시험을 진행하여 평가하였다. 이상의 실험결과에 의하면, 제작조건별 플라즈마 전해 산화 코팅 막의 모폴로지 및 결정구조가 상이하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 코팅 막의 모폴로지 관찰 결과, 공정 시간에 비례하여 표면에 존재하는 원형 기공의 수는 감소하였으나 그 크기가 커지고 크레이터의 직경 또한 커진 것이 확인되었다. 이 기공은 마이크로 방전에 의해 형성된다고 알려져 있는데 공정 시간이 증가함에 따라 코팅 두께가 점차 증가하여 마이크로 방전의 빈도수가 줄어들고 그 강도는 증가하게 되어 기공 크기가 증가한 것으로 사료된다. 또한 공정시간이 긴 시편에서 표면에 크랙이 다수 존재하는 것으로 확인되었다. 이것은 방전에 의해 고온이 된 소재가 차가운 전해질과 만나게 되어 생긴 큰 온도구배로 인해 강한 열응력이 발생하여 균열을 초래한 것으로 보인다. 조성원소 분석 결과 원형 기공 주변의 크레이터 영역에는 알루미늄이 풍부하였으며 그 주변에 결절상을 갖는 구조에서는 전해질 성분의 원소가 포함되어 있는 것이 확인되었다. 이러한 코팅 막의 표면 특성은 내식성에 영향을 주게 된 원인으로 사료된다. 동전위 분극측정 결과에 의하면 플라즈마 전해 산화 공정 시간이 길어질수록 부식전류밀도가 증가하였다. 이것은 공정시간이 길어짐에 따라 강한 방전이 발생하여 기공의 크기가 증가하고 크랙이 발생하게 되면서 내식성이 저하된 것으로 판단된다. 종합적으로 재료특성 분석 및 내식성 평가를 분석한 결과, 플라즈마 전해 산화의 공정 시간이 너무 길게 되면 오히려 내식성은 저하되는 것이 확인되었다. 이상의 연구를 통하여 고내식 특성을 갖는 플라즈마 전해 산화 막의 유효성을 확인하였으며 용융알루미늄강판 상에 실시한 플라즈마 전해 산화 처리에 대한 기초적인 응용 지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• Clean Technology
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• v.20 no.4
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• pp.433-438
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• 2014

There is an increasing interest in the development of rechargeable batteries suitable for use in both hybrid electric vehicles and energy storage systems that require higher charge & discharge rates, bigger battery sizes and increased safety of the batteries. Spinel-type lithium titanium oxide ($Li_4Ti_5O_{12}$) as a potential anode for lithium ion batteries has many advantages. It is a zero-strain materials and it experiences no structural change during the charge/discharge precess. Thus, it has long cycle life due to its structural integrity. It also offers a stable operation voltage of approximately 1.55 V versus $Li^+/Li$, above the reduction potential of most organic electrolyte. In this study, Ru added $Li_4Ti_5O_{12}$ composites were synthesized by solid state process. The characteristics of active material were investigated with TGA-DTA, XRD, SEM and charge/discharge test. The capacity was reduced when Ru was added, however, the polarization decreased. The capacity rate of $Li_4Ti_5O_{12}$ with Ru (3%, 4%) addition was reduced during the charge/discharge precess with 10 C-rate as a high current density.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.28 no.1
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• pp.47-54
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• 2021

For the bonding of smaller PCB solder bumps of less than 100 microns, an experiment was performed to make up a tin plating solution and find plating conditions in order to produce a bump pattern through tin electroplating, replacing the previous PCB solder bumps process by microballs. After SR patterning, a Cu seed layer was formed, and then, through DFR patterning, a pattern in which Sn can be selectively plated only within the SR pattern was formed on the PCB substrate. The tin plating solution was made based on methanesulfonic acid, and hydroquinone was used as an antioxidant to prevent oxidation of divalent tin ions. Triton X-100 was used as a surfactant, and gelatin was used as a grain refiner. By measuring the electrochemical polarization curve, the characteristics of organic additives in Triton X-100 and gelatin were compared. It was confirmed that the addition of Triton X-100 suppressed hydrogen generation up to -1 V vs. NHE, whereas gelatin inhibited hydrogen generation up to -0.7 V vs. NHE. As the current density increased, there was a general tendency that the grain size became finer, and it was observed that it became finer when gelatin was added.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.34 no.11
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• pp.715-719
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• 2012

We investigated the effects of electrochemical characteristics and generation of chlorine by the different amount of Ru coating which was prepared for $RuO_2$/Ti electrode coated with 1.5 mg, 2.5 mg, 5.5 mg, 8.5 mg Ru per unit area ($cm^2$). As a Result of the cycle voltammetry experiments, chlorine overvoltage of Ru-coated electrodes showed to be the nearly sustained value of approximately 1.15V (vs. Ag/AgCl). By contrary, According to the results of the AC impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization tests, the amount of Ru per unit area ($cm^2$) included 2.5 mg, 3.5 mg as $RuO_2$/Ti offered the highest levels of durability which was electrode resistance and corrosion rate appeared to be $0.4582{\Omega}$, $0.5267{\Omega}$ and 0.082 mm/yr, 0.058 mm/yr, respectively. It was also observed that generation of chlorine coated with 3.5 mg per unit area ($cm^2$) was the highest value of 15.2 mg/L.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.151-152
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• 2010

극성 [0001] 방향으로 성장 된 질화물 기반의 LEDs (light emitting diodes) 는 분극현상에 의해 발생하는 강한 내부 전기장의 영향을 받게 된다. 이러한 내부 전기장은 양자우물 내의 전자와 정공의 공간적 분리를 야기하고 quantum confined Stark effect (QCSE) 에 의한 발광 파장의 적색 편이가 발생하며 양자효율의 저하를 가져오게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 양자 우물구조를 GaN 의 m-plane (100) 이나 a-plane (110) 등 비극성면 위에 성장하려는 시도를 하고 있다. 그러나 비극성면의 비등방성 (anisotropy) 으로 인하여 결정성이 높은 비극성 GaN을 성장하는 데에는 많은 어려움이 있다. 비극성 a-plane GaN 의 결정성과 표면 거칠기의 향상을 위해 경사각을 가지는 r-plane 사파이어를 기판으로 이용하는 연구들이 많이 진행되어 있다 [1-4]. 그러나 r-plane 사파이어 기판의 경사각과 표면의 pit 형성에 관한 상관관계의 체계적인 연구는 상대적으로 많이 진행되지 않았다. 본 연구에서는 경사각을 가진 r-plane 사파이어 기판에 유기금속화학증착법을 (MOCVD) 이용하여 a-plane GaN 을 성장하였으며, 성장 시 기판의 경사각이 a-plane GaN의 성장 거동 및 표면형상에 미치는 영향을 분석하였다. 본 실험에서는r-plane에서 m-axis방향으로 0도에서 -0.65도의 경사각을 가지는 r-plane 사파이어 기판을 이용하였다. a-plane GaN 성장에는 고온 GaN 핵 형성층을 (nucleation layer) 이용하는 2단계 성장 법이 사용되었다 [5]. -0.37도 보다 크기가 큰 경사각을 가진 r-plane 사파이어에 성장된 a-plane GaN의 표면에는 수 ${\mu}m$ 크기의 삼각형 형태의 pit이 형성되었다. 사파이어의 경사각이 -0.37도에서 -0.65도로 증가하였을 경우에, GaN의 m방향 X-ray 록킹커브 반치폭은1763 arcsec에서 1515 arcsec로 감소하였으나 표면에 삼각형 pit의 밀도는 103 cm-2 이하에서 $2{\times}106$ cm-2으로 증가하였다. 이러한 r -plane 사파이어 기판의 경사각의 차이로 표면에 pit이 발생과 결정성변화의 원인을 확인하기 위해서, 여러가지 다른 경사각을 가진 사파이어 기판의 표면에 성장된 핵 형성층의 표면 양상을 확인하였다. 발표에서는 경사각의 차이에 따른 기판 표면에서의 원자 step 구조와 GaN 의 핵 형성 간의 상관관계에 대하여 구체적으로 논의할 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.25 no.4
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• pp.507-514
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• 1993

Titanium tubes have recently been used in condensers of nuclear power plants since titanium has very good corrosion resistance to seawater. However, when it is connected to Cu alloys as tube sheet materials and these Cu alloys are connected to carbon steels as water box materials, it makes significant galvanic corrosion on connected materials. It is expected from electrochemical tests that the corrosion rate of carbon steel will increase when it is galvanically coupled with Ti or Cu in sea water and the corrosion rate of Cu will increase when it is coupled with Ti, if this couple is exposed to sea water for a long time. It is also expected that the surface area ratios, R$_1$(surface area of carbon steel/surface area of Ti) and R$_2$(surface area of carbon steel/surface area of Cu) are very important for the galvanic corrosion of carbon steel and that these should not be kept to low values in order to minimize the galvanic corrosion on the carbon steel of the water box. Immersed galvanic corrosion tests show that the corrosion rate of carbon steel is 4.4 mpy when the ratio of surface area of Fe/ surface area of Al Brass is 1 while it is 570 mpy when this ratio is 10$^{-2}$ . The galvanic corrosion rate of this carbon steel is increased from 4.4 mpy to 13 mpy at this area ratio, 1, when this connected galvanic specimen is galvanically coupled with a Ti tube. This can be rationalized by the combined effects of R$_1$ and R$_2$ on the polarization curve.