• Korean Chemical Engineering Research
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• v.62 no.1
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• pp.13-18
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• 2024

To develop flexible electrode materials for wearable devices, we investigated the electrochemical characteristics of carbon fibers tow according to pretreatment. And an electrochemical non-enzymatic sensor was fabricated using glucose as a target. The carbon fibers tow was pretreated through desizing and activation processes, and activation was performed in two ways: chemical oxidation and electrochemical oxidation. Surface morphology of carbon fibers tow samples was observed by SEM and their electrochemical characteristics and sensing performance were investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry. Carbon fibers tow samples showed improved electrochemical properties such as reduced R_et, ΔE_p, and increased I_p through pretreatment. And similar electrochemical properties were obtained with both activation methods. We selected electrochemically activated carbon fibers tow as the final electrode material for application of electrochemical sensor. The non-enzymatic glucose sensor based on this electrode has an enhanced sensitivity of 0.744 A/mM (in a linear range of 0.09899~3.75423 mM) and 0.330 mA/mM (3.75423~50 mM), respectively. Through this study, the possibility of using carbon fibers tow was confirmed as an electrode material. It is expected to be used as basic research for development of high-performance flexible electrode materials.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.461-462
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• 2017

가장 대표적인 연료전지인 고분자 전해질 연료전지(PEMFC; polymer electrolyte membrane fuel cell)은 두 개의 전극으로 이루어지며, 각 전극(electrode)에 공급되는 수소(anode)와 공기(cathode)의 원활한 반응을 위해 촉매(catalyst)로서 백금(Pt)을 사용한다. 이 때, 촉매의 실험 조건에 따라 연료전지 두 전극의 반응이 달라지므로 촉매의 가변성 즉, 가변적인 전극 조건에 따른 전기화학적 특성이 면밀히 분석되어야 한다. 그러므로, 본 논문에서는 촉매의 변화에 기인한 가변적인 전극 특성에 따른 연료전지의 전기화학적 특성 분석을 실시하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.4
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• pp.399-407
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• 2019

The development of explosive detection technology in a security environment and fear of terrorism at homeland and abroad has been one of the most important issues. Moreover, research works on the explosive detection are highly required to achieve domestic production technology due to the implementation of aviation security performance certification system. Traditionally, explosives are detected by using classical chemical analyses. However, in the view of high sensitivity, rapid analysis, miniaturization and portability electrochemical methods are considered as promising. Most of electrochemical explosive detection technologies are developed in USA, China, Israel, etc. This review highlights the principle and research trend of electrochemical explosive detection technologies carried out overseas in addition to the research direction for future exploration.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.59 no.2
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• pp.159-164
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• 2021

As the attachable-type wearable devices have received considerable interests, the need for the development of high-performance electrode materials of fabric or textiles type is emerging. In this study, we demonstrated the electrochemical property of CNT fibers electrode as a flexible electrode material and its non-enzymatic glucose sensing performance. Surface morphology of CNT fibers was observed by SEM. And the electrochemical characteristics were investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry. The CNT fibers based sensor exhibited improved sensing performances such as high sensitivity, a wide linear range, and low detection limit due to improved electrochemical properties such as low capacitive current, good electrochemical activity by efficient direct electron transfer between the redox species and the electrode interface. Therefore, this study is expected to be used as a basic research for the development of high performance flexible electrode materials based on CNT fibers.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.161-161
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• 2013

본 연구에서는 백금 나노입자의 크기, 형상, 분포도에 따른 전기 화학적 효율을 평가하기 위해 계면활성제 농도를 달리하여 백금 나노입자를 합성하였다. 계면활성제로는 CTAB(cetyltrimethylammonium bromide)이 사용되었으며, 0.5 mM의 $H_2PtCl_6$의 백금 염을 환원시키기 위하여 유체 플라즈마 공정을 이용하였다. 공정 시간은 UV-vis 스펙트럼 결과를 토대로, 262 nm의 파장대에서 관찰된 LMCT(ligand-to-metal charge transfer) peak이 사라지는 시간을 기준으로 하여 공정을 진행하였다. 합성된 나노입자는 순환 전류-전압곡선(CV), TEM이미지와 XRD 분석을 이용하여 전기화학적 특성, 입자의 평균 크기 및 형상 변화를 비교 분석 하였다. 그 결과 CTAB을 넣지 않은 백금나노입자의 경우, CTAB을 넣고 제조한 백금 나노입자와는 달리 구의 형태로 뭉쳐있음을 관찰하였고, 이러한 백금 나노입자의 구조는 보다 높은 전기화학적 활성 특성을 가짐을 보였다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.46 no.3
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• pp.225-228
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• 2002

Poly-o-toluidine (POT) was chemically and electrochemically synthesized for the study of the electronic and steric effect of methyl substituents. It was found that the steric effect was dominant in POT. The IP 4.95 eV, EA 3.24 eV, Eg 1.71 eV of POT were found by the CV (Cyclic Voltammetry) and CCPSA (Constant Current Potentiometric Stripping Analysis).

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.116.1-116.1
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• 2017

본 연구는 PVD와 CVD를 동시에 사용한 하이브리드 공정시스템을 이용하여 Ti를 도핑한 Diamond-like carbon(DLC) 코팅 전극의 특성 분석에 대한 내용을 다루고 있다. DLC는 높은 경도, 낮은 마찰 계수, 화학적 안정성 등의 좋은 기계적 물성을 가지고 있어 주로 내마모성이 요구되는 분야에 주로 적용되어 왔다. 또한 DLC는 넓은 전위창 및 낮은 백그라운드 전류 등의 전기화학적 특성을 가지고 있어 최근 전극용으로 전도유망한 소재로 주목받고 있지만, 높은 비저항과 낮은 접착력은 여전히 극복해야할 문제로 남아있다. 본 연구에서는 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 법과 High power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) 기법을 동시에 사용하여 Ti/TiC 하지층과 그 위에 Ti-DLC 막을 증착하였고, Ti 함량에 따른 DLC 박막의 특성변화를 살펴보았다. PVD/CVD 하이브리드 증착법에 의한 하지층은 DLC막과 기판사이의 밀착력을 향상시켰고, 기존 PECVD법과 비교하였을 때 하이브리드 증착법은 DLC 박막의 증착률을 크게 증가시켰다. DLC 박막에 소량의 Ti가 들어가면 C-C $sp^2$ 구조가 증가하여 전기적, 전기화학적 특성이 향상되었고, Ti의 함량이 일정 이상 증가하면 TiC의 영향을 받아 전기적, 전기화학적 특성이 나빠지는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 DLC를 전극으로 활용하기 위해 전기적 및 전기화학적 특성을 향상시키는 연구에 집중하였지만, 산업에 활용하기 위해서 기계적 물성향상과 수명에 관한 추가적인 연구가 이루어 진다면 DLC 전극 분야 발전에 많은 기여를 할 수 있을 것이라 생각한다.

• 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.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.17 no.4
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• pp.209-215
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• 2014

We report on the electrocatalytic activities at Pt nanostructure surfaces electrodeposited with different deposition charges on indium tin oxide electrodes for oxygen reduction and methanol oxidation reactions. The surface properties of Pt nanostructures depending on deposition charges were characterized by scanning electron microscopy, electrochemical surface area measurement, X-ray diffraction, and CO stripping analysis, which were correlated to the electrocatalytic activities. Pt nanostructures with deposition charge of 0.03 C exhibited the highest electrocatalytic activity for oxygen reduction and methanol oxidation. The sharp sites of Pt nanostructure and the presence of highly active facet play a key role, whereas the electrochemical surface area does not significantly affect the electrocatalytic activity. The results obtained in this work with regard to the dependence of electrocatalytic activity on the variation of the Pt nanostructures will give insights into the development of advanced electrocatalytic systems.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.86.2-86.2
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• 2011

저온형 연료전지인 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cells, DMFC)는 친환경적인 발전 시스템, 높은 에너지 효율의 장점 때문에 주목을 받고 있으나 연료극의 촉매로 사용되는 금속은 고가의 귀금속인 Pt와 Ru가 요구되어 제조비용이 비싸기 때문에 촉매의 양을 줄이고, 반응 도중 생성되는 CO에 의한 촉매의 피독 문제 등 해결하여야 할 점이 산적해 있어 연료전지 중 촉매의 활성을 높이는 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 종래의 MEA의 촉매층 제조공정은 우선 환원석출법에 의해 Pt-Ru/C를 합성하고 Nafion 용액에 혼합하여 Pt-Ru/C 슬러리를 제조한다. 이 방법에서는 carbon sheet에 spray 방법으로 Pt-Ru/C 촉매층이 만들어지기 때문에, Pt-Ru 촉매가 Nafion에 의해 부분적으로 매몰되어 촉매의 전기화학적 활성이 떨어지는 문제점이 있다. 이를 해결하는 방안으로 펄스전류를 이용하여 Pt-Ru 합금입자를 carbon sheet에 전기화학적으로 담지 시켜 Nafion에 매몰되는 것을 방지하는 펄스전해법 연구가 진행되고 있다. 그러나 촉매의 입자크기가 일반적으로 50~70 nm 이상으 크기 때문에 촉매의 낮은 활성이 문제점으로 야기되고 있다. 본 연구에서는 Pt-Ru/C 촉매층 제조 문제점을 해결하고, 촉매의 전기화학적 활성을 증가시키기 위해서 2~4 nm Pt-Ru 콜로이드를 전해액으로 사용하고, 전기영동법을 이용하여 Pt-Ru 나노 입자를 carbon sheet($1{\times}1cm^2$) 에 담지 시켰다. 전기영동법에서 균일한 Pt-Ru 촉매층의 제조를 위해 전류인가 방법으로는 펄스전류를 사용하였고, 실험변수로는 전해액 pH, duty cycle, 담지시간을 선정하였다. 합성된 Pt-Ru 콜로이드를 TEM분석으로 나노입자의 크기와 분산성 분석하였고, 콜로이드 나노입자의 표면전하 상태를 분석하기 위해 zeta-potential을 분석하였다. Pt-Ru/C의 촉매의 전기화학적 활성을 분석하기 위하여 0.5 M H_2SO_4$ 와 1 M $CH_3OH$ 혼합용액에 CV(Cyclic Voltammetry)실시하였고, carbon sheet 전극 상 Pt-Ru의 분산성 확인을 위하여 FE-SEM분석을 수행하였다.