• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.112-118
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• 2001

본 논문에서는 축 방향으로 자화된 용량결합형 13.65 MHz/40 KHz RF 방전에서 Langmuir Probe, Emissive Probe를 통해 이온 전류 밀도, 전자 온도, 플라즈마 전위의 자장 의존성 및 자기 바이어스 전위를 조사하였다. 자장을 인가함으로서 실험변수 범위 내에서 최대 3배의 이온 전류밀도증가를 얻었고 점화가능한 기체 압력의 최저값을 줄일 수 있었다. 플라즈마가 자화된 경우 공간 전위는 평균적으로 감소하였고 RF 전압의 한주기 동안 시 변동폭이 크게 증가하였다. 플라즈마 전위의 자장 의존성은 Particle-in-Cell Simulation을 수행하여 실험 결과와 비교하였다. 대표적 실험 조건에서 전자 온도는 자장에 따라 약 4 eV에서 5 eV로 약간 증가하는 경향을 보였으나 방전 주파수를 40 KHz로 줄인 경우 1.8 eV에서 0.8 eV로 감소하였다. 실험 장치의 응용 예로서 플루오로 카본 가스에 의한 식각실험이 수행되었다. 자화 플라즈마의 산화막 식각속도 증가를 확인함으로서 축방향 자장이 실제 공정에 긍정정인 영향을 미침을 확인 할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1120-1121
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• 2015

대용량 SMES(Superconducting Magnetic Energy Storage)를 제작하기 위해서는 높은 자장특성을 가고 있는 2세대 HTS(High-Temperature Superconductor) 선재를 사용하는 것이 효율적이다. SMES의 에너지밀도를 높이기 위해서는 선재에 많은 전류를 흘려야 하는데, 수직자기장이 커지면 임계전류가 작아지는 2세대 HTS 선재의 특성상 토로이드형태의 SMES가 유리하다. SMES를 설계하기 전에 선재의 사용량을 줄이고 체적을 줄이기 위해서 정확한 설계와 평가가 필요하다. 유한요소법을 사용한 상용프로그램을 이용하여 쉽게 해석할 수 있으나 토로이드 형태의 SMES는 대칭성의 문제로 3차원 해석을 해야만 한다. 그러나 2차원 해석에 비해 여러 가지 제약조건이 따르며 해석 시간이 많이 소요된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 분석적이고 통계적으로 고온 초전도 코일에서 작용하는 최대 수직자장을 결정하는데 이해하기 쉽고 효율적으로 계산하는 방법을 제시했다. 본 논문에서는 싱글펜케이크코일의 크기에 따른 최대 자장값을 계산하였고 싱글펜케이크코일이 토로이드형태로 배치된 토로이드 모델에서 주변코일이 싱글펜케이크코일의 미드포인트에 미치는 자장값을 계산하여 두 계산값을 합하는 방식으로 최대 자기장을 계산하였다. 이 방법은 현저한 시간단축과 효율적인 설계를 할 수 있는 새로운 계산 방법으로 기존 FEM을 사용해 걸리는 시간에 비해 1/1000정도의 시간단축을 할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권2호
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• pp.1-6
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• 2008

고효율 녹색 인광 유기발광다이오드를 개발하기 위해 소자 구조를 ITO/2-TNATA/NPB/TCTA/CBP:$7%Ir(ppy)_3$/BCP/SFC-137/LiF/Al로 설계 제작하고 그 전계발광 특성을 평가하였다. 소자 제작에서 발광 호스트의 두께를 $150{\AA}{\sim}350{\AA}$ 범위로 변화시켜, 전계발광 특성을 비교해 본 결과, CBP두께가 약 $300{\AA}$ 부근일 때 가장 우수한 휘도 특성이 얻어졌다 전류 효율은 CBP두께가 $300{\AA}{\sim}350{\AA}$범위일 때 거의 포화되어 최대로 나타났다. $CBP(300{\AA}):7%Ir(ppy)_3-EML$ 층을 갖는 PhOLED(phosphorescent organic light emitting diode)의 전류 밀도, 휘도, 그리고 전류 효율은 10V의 인가전압에서 각각 $40mA/cm^2,\;10000cd/m^2$, 25cd/A로 나타났다. 또한 이 소자의 최대 전류효율은 $160cd/m^2$의 휘도 상태에서 40.5cd/A로 나타났다. 발광 스펙트럼은 512nm의 중심 파장과 약 60nm의 FWHM(Full Width Half Maximum)을 나타내었으며, CIE (Commission Internationale de I'Eclairage)도표 상에서 색 좌표는 (0.28,0.63)으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제17권2호
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• pp.223-228
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• 2006

직접 메탄올 연료전지에서 촉매 담지체로서 세공 크기별 균질한 다공성 탄소는 메조페이스 핏치와 졸-겔법으로 직접 합성한 구형 실리카를 이용하여 제조하였다. Tetrahydrofuran (THF)에 용해된 핏치와 메탄올에 분산된 구상의 실리카를 혼합하고 탄화한 후에 5 M NaOH로 실리카를 식각하여 다공성 탄소를 만들었다. 이 다공성탄소의 비표 면적은 사용된 구형 실리카의 입자 크기가 작을수록 증가하였으며, $14.7{\sim}87.7m^2/g$ 범위를 나타내었다. 평균 기공 직경 또한 사용된 실리카 입자크기에 따라 50~550 nm로 다양하게 나타났다. 다공성 탄소 담지체에 백금과 루테늄을 담지시키기 위해 액상환원법을 사용하였고, 60 wt% 백금-루테늄이 담지된 촉매의 전기 산화 활성 및 전극 성능 특성은 순환 전압 전류법과 단위전지 시험으로 평가하였다. 본 실험 범위 중 50 nm 실리카를 이용하여 제조한 백금-루테늄/다공성탄소의 경우(60 wt% Pt-Ru/porous carbon), 순환 전압 전류법 시험에서 0.4 V에서의 전류 밀도 값이 $123mA/cm^2$가 측정되었고, 단위전지 성능 시험에서는 최대 전력 밀도 값이 $60^{\circ}C$와 $80^{\circ}C$, 산소분위기에서 각각 105, $162mW/cm^2$를 나타내었다.

• 한국자기학회지
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• 제25권3호
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• pp.87-91
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• 2015

본 논문에서는 코일건 발사 시스템의 성능 향상을 위한 솔레노이드 설계에 대해 연구하였다. 즉, 코일건 솔레노이드의 코일 직경에 따른 피투사체의 발사속도에 대한 분석을 수행하였다. 코일건은 자기력을 이용하여 피투사체를 발사시키는 시스템이다. 솔레노이드에 순간적으로 큰 전류를 흘려주면 코일 주위에 순간적인 자기장이 만들어지고, 발사체는 플레밍의 오른손 법칙에 따라 코일의 중심 방향으로 자기력을 받아 발사된다. 피투사체의 발사 속도는 솔레노이드 코일이 생성하는 자기력과 비례한다. 하지만, 솔레노이드 코일은 규격에 따른 최대허용 전류가 존재한다. 따라서, 한계 전류 내에서 피투사체에 작용하는 자기력이 최대가 되는 솔레노이드 코일의 설계가 필요하다. 본 논문에서는 솔레노이드 코일의 설계를 위해 AWG(American Wire Gauge)6부터 AWG18까지의 코일의 직경에 따른 최적의 권수를 찾아서 발사가능여부와 그에 따른 발사속도를 비교 분석한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.161-170
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• 2012

고분자 전해질 연료전지에서 물 관리는 연료 전지성능에 영향을 미치는 중요한 요인이다. 공급되는 수분의 양이 적을 경우 수소이온의 이동을 담당하는 전해질의 건조현상으로, 수분의 양이 과다할 경우 반응이 일어나는 촉매층과 전해질 삼상 계면에서의 홍수현상으로 성능을 감소시키거나 동작을 멈추게 하므로 이 부분에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 연료전지 수분에 영향을 주는 요소 중, 연료극과 공기극에 공급되는 상대습도를 100%로, 동작온도를 $80^{\circ}C$로 설정한 후, 입구 측에 압력을 변화하면서, 다중물리응용 수치해석을 포함하고 유한요소를 통하여 비선형 편미분 방정식이 결부된 상용코드를 이용하여 전체적인 전기화학반응 및 성능에 대한 해석을 수행하고 공기극 측의 가스 확산층에 각 위치별 전류밀도 분포와 수분포화의 분포, 압력차에 의한 동작물질의 속도 등을 분석하여 보았다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 연료전지의 성능은 압력의 세기에 따라 달라지며 압력이 높을수록 성능과 위치별 최대 전류밀도가 높게 나타났으며, 공기극의 가스 확산층에서의 수분함량은 높은 압력에서보다 낮은 압력에서 수분함량이 많은 것으로 나타났으며 특히 전극의 바로 아래 부분에서의 수분이 더 많이 응축되어 나타났으며 공기극 가스 확산층에서의 동작물질의 속도는 동작물질의 입구방향에서 출구측으로 진행할수록 그 변동 폭이 크게 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.373-378
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• 2021

본 연구는 땀에 존재하는 젖산을 연료로 사용하여 전기를 생산하는 웨어러블 연료전지용 고전력 젖산 산화효소 전극을 개발하는 데 그 목적이 있다. 유연성 있는 탄소종이 기반의 고정화효소 전극을 제작하고 평가하였다. 전해질 내 젖산농도 증가에 따라 젖산 산화효소(lactate oxidase, LOx)의 촉매작용으로 전류생성량이 증가하였다. 금 나노입자가 부착된 탄소종이에 고정화된 LOx가 탄소종이에 부착된 LOx보다 1.5배 많은 전류를 생성하였다. 빌리루빈 산화효소(bilirubin oxidase, BOD)가 고정화된 cathode는 질소로 퍼지(purge)된 전해질보다 산소로 포화된 전해질에서 높은 환원전류를 발생시켰다. 두 전극으로 구성된 연료전지를 제작하여 방전전류 변화에 따른 셀전압을 측정하였다. 방전 전류밀도 값이 66.7 ㎂/cm²에서 셀 전압은 0.5±0.0 V였고, 셀 전력량은 최대치인 33.8±2.5 ㎼/cm²를 나타내었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.48-55
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• 2024

The electrochemically active site of mixed ionic and electronic conductor (MIEC) as a cathode material is restricted to the triple phase boundary in protonic ceramic fuel cells (PCFCs) due to the insufficient of proton-conducting properties of MIEC. This study primarily focused on expanding the electrochemically active site by La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(LSCF6428)-BaZr_0.4Ce_0.4Y_0.1Yb_0.1O_3-δ (BZCYYb4411) composite cathode. The electrochemical properties of the composite cathode were evaluated using anode-supported PCFC single cells. In comparison to the LSCF6428 cathode, the peak power density of the LSCF6428-BZCYYb4411 composite cathode is much enhanced by the reduction in both ohmic and non-ohmic resistance, possibly due to the increased electrochemically active site.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.414-420
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• 2011

평균전류밀도 0~2000 $A/m^2$ 의 운전범위에 대한 음극 지지형 고체산화물 연료전지의 단위셀에 대한 열응력해석을 수행하였다. 평균전류밀도가 2000 $A/m^2$ 운전에서, 단위전지 열유동에 대한 수치해석적 방법으로 얻어진 온도분포를 토대로 구조해석을 수행하였다. 온도 편차가 매우 미미한 상태 에서 이러한 유체-구조 연성 해석 방법을 통하여 완전 결합된 조건에서 최대등가응력이 전해질은 262.58MPa, 캐소드는 28.55MPa, 애노드는 15.1MPa로 계산되어 전해질에서 가장 높은 응력이 발생함 을 알 수 있었다. 또한, 마찰접합조건인 경우 마찰계수가 증가함에 따라 응력이 증가함을 알 수 있었으며, 이는 셀 내부 물질간의 결합력에 의한 응력이 지배적임을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.236-236
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• 2010

단일접합 $n^+-p/p^+$ (p-emitter) 및 $p^+-n/n^+$ (n-emitter) GaAs 태양전지 (Solar Cell)를 각각 제작하여, 그 소자특성을 비교 분석하였다. AM 1.5 (1 sun, $100\;mW/cm^2$) 표준광을 조사할 경우, p-emitter/n-emitter 소자의 개방회로전압 (Voc), 단락회로전류 (Jsc), 충전율 (FF), 효율 (Eff)은 각각 0.910/0.917 V, $15.9/16.1\;mA/cm^2$, 78.7/78.9, 11.4/12.1%로서, n-emitter 소자가 다소 크지만 거의 비슷한 값을 가지고 있었다. 태양전지의 집광 특성을 분석하기 위하여 조사광의 출력에 따른 태양전지의 소자 특성을 측정하였다. 조사광 강도가 높아짐에 따라 p-emitter 소자의 특성은 점진적으로 증가하는 반면, n-emitter는 1.3 sun에서 약 1.4 배의 최대 효율 (17%)을 나타내고 조사광이 더 증가함에 따라 급격히 감소하는 특성을 보여 주었다. (그림 참고) 본 연구에서 사용한 2종류 소자의 층구조는 서로 반대되는 대칭구조로서, 모두 가까이에 위치하고 있는 표면전극 (surface finger) 방향으로 소수전하 (minority carrier)가 이동하고 다수전하 (majority carrier)는 기판 (두께 $350\;{\mu}m$)을 통한 먼 거리의 후면전극 (back electrode)으로 표류 (drift)되도록 설계되어 있다. 이때, n-emitter에서는 이동도 (mobility)와 확산길이 (diffusion length)가 높은 전자가 후면전극으로 이동하기 때문에 적정밀도의 전자-정공 쌍 (EHP)이 여기될 경우에는 Jsc와 Eff가 극대화되지만, 조사광 강도 또는 EHP가 더 높아질 경우에는 직렬저항의 증가와 함께 전류-전압 (I-V)의 이상인자 (ideality factor)가 커짐으로서 FF와 효율이 급격히 감소한 결과로 분석된다. 현재 전산모사를 통한 자세한 분석을 진행하고 있으며, 본 결과는 효율 극대화를 위한 최적 층구조 및 도핑 밀도 설계에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.