• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.5213-5218
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• 2014

유기메모리 제작을 위해 플라즈마 중합법에 의해 절연박막, 터널링 박막을 제작하였고, Au 메모리박막을 이용하여 플로팅게이트형 유기메모리를 제작하였다. 플로팅 게이트형 유기메모리의 메모리층의 전하충전 및 방전에 따른 유기메모리 동작특성을 생각해 보았고, 이를 증명하고자 게이트전압에 따른 히스테리전압 및 메모리전압을 측정하였다. 그 결과 게이트 전압의 인가에 따른 메모리층의 동작 이론을 증명하고자 게이트전압이 증가함에 따른 소스-드레인 전류의 히스테리시스 현상이 심해지는 것을 확인하였고, -60~60[V]전압 인가시 26[V]의 큰 히스테리시스 전압값을 보였다. 또한 게이트 전극에 쓰기전압인가에 따른 현상을 본 결과, 60[V]의 쓰기 전압을 인가하였을 시 13[V]의 memory 전압을 나타내었고, 80[V]의 쓰기전압을 인가하였을 시 18[V]로 memory 전압이 약 40[%] 향상된 수치를 보였다. 이로부터 메모리층의 전하 충전 및 방전에 따른 메모리 동작특성 이론을 실험적으로 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.72-74
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• 2018

기존 자동차 및 트럭용 Jump Starter의 경우, 일반적인 자동차용 납축전지를 이용하여 사용하기 때문에 부피와 무게가 매우 커 휴대성이 어렵고, 고가의 제품군으로 형성되어 있어 일반 운전자들은 구입 및 사용하기 어려운 문제가 있다. 또한 리튬배터리를 이용한 Jump Starter의 경우, 부피는 줄었지만 원가가 매우 비싸고 주기적으로 충전을 하여 휴대해야하기 때문에 이용성에 불편함이 있고 실제 트럭이나 버스 같은 대용량 배터리는 Jump Starter가 구동을 하지 못하는 문제점이 있다. 본 논문은 자동차 및 트럭용 Jump Starter의 부피 및 원가를 최소화하면서 일반 운전자들도 휴대 가능한 편리성을 높이며, 대형트럭도 적용 가능한 건전지와 Super Capacitor를 이용한 초소형 저가형 Jump Starter 회로를 제안한다. 기존의 Jump Starter는 납축전지나 리튬전지를 사용하기 때문에, 전체적인 회로의 부피가 크고 무거우며 전체 제품의 원가가 증가하여 제품성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 리튬전지를 사용하게 되면 주기적으로 충전을 해야 하기 때문에 소비자가 휴대 및 이용하기에 불편한 문제점도 있다. 반면 제안된 회로는 일반 소모용 건전지로도 Jump Starter 회로 구동이 가능하기 때문에, 운전자의 휴대성이 간편하고 언제 어디서든 소모용 건전지를 구매할 수 있기 때문에 운전자의 휴대성과 이용성이 매우 우수하다. 또한 순간적인 방전이 가능한 Super Capacitor를 이용하여 전체적인 회로의 부피 및 제품의 원가를 최소화 할수 있는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 제안된 회로이 이론적인 특성을 분석하고 모의실험을 통해 확인하였으며, 실제 방전된 배터리 및 대형버스에 적용하여 실험을 통해 우수성을 검증하였다.

• 전기화학회지
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• 제8권2호
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• pp.77-81
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• 2005

전기화학적으로 이온을 흡착시켜 이온을 제거하는 capacitive deionization(CDI)공정용 전극으로 탄소에어로젤에 실리카젤이 첨가된 다공성 탄소에어로젤 복합전극을 사용하여 1,000ppm NaCl수용액에서 탈염 특성에 대한 충전과 방전시 시간에 따른 전류 변화, CDI효율을 조사하였다. Paste rolling법으로 제조된 $10\times10cm^2$다공성 탄소에어로젤 복합전극은 촉매 분야에서 활용되고 있는 다공성 지지체인 실리카젤을 첨가함으로써 CDI 반응진행에 대한 전극활물질 탈락이 없이 전극의 성형성이 크게 향상되었고, 친수성과 전극의 기계적 강도 증가 및 CDI 효율을 증가시킬 수 있었다. 이러한 45개의 전극을 하나의 묶음으로 네 개의 단을 직렬연결 하여, CDI 시스템을 구성하였고 충전 시에는 1.2V, 방전 시에는 0.001V를 각각 10분간 인가하여 실험한 결과 $99\%$ 이상의 CDI 효율을 달성하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.11-19
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• 2021

본 논문은 충전식 배터리의 단점을 보완하여 급속 충전과 방전이 가능하고 높은 전력 효율 및 반영구적인 충·방전 사이클 수명의 특성을 갖는 수퍼커패시터를 보조 전력 저장장치로 사용하여 전력 관리 시스템에 결합한 프로토타입 플랫폼을 제안한다. 본 논문의 플랫폼을 위해 물리적인 환경 변화에 따른 태양광 패널에서의 공급 전력 차단 혹은 재개 상태를 마이크로컨트롤러에 연결된 인터럽트를 통해 감지할 수 있는 기법을 개발하였다. 연속적인 전원 공급이 보장되지 않는 컴퓨팅 환경에서 데이터의 유실을 방지하기 위해 전원 공급이 차단되는 경우 휘발성 메모리에 있는 프로그램 문맥 및 데이터를 비휘발성 메모리로 이전하는 낮은 수준의 시스템 소프트웨어를 마이크로컨트롤러에 구현하였다. 실험을 통해 슈퍼커패시터가 보조 전력 저장장치로서 일시적 전원 공급에 효과적으로 하는지를 검증하였으며 다양한 벤치마크를 통해 전원 상태 감지 및 휘발성 메모리에서 비휘발성 메모리로의 프로그램 문맥 및 데이터의 이전 기법이 낮은 오버헤드를 갖음을 확인하였다.

• 융합정보논문지
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• 제11권2호
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• pp.117-123
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• 2021

수계 아연 이온 전지의 신규 전극 활물질로서 헥사시아노 철산철(Fe4[Fe(CN6)]3, FeHCF)의 전기화학적 특성에 미치는 전해질 농도의 영향에 관하여 조사하였다. FeHCF 전극의 전기화학 반응 및 구조적 안정성에 전해질 농도가 크게 영향을 준다는 것이 전위 주사, 충전-방전 시험, X-선 회절 분석에 의해 확인되었다. 1.0-7.0 mol dm-3의 전해질 용액에서는 농도가 증가함에 따라 FeHCF 전극의 충전 및 방전 용량이 증가하였으나 사이클이 진행됨에 따라 서서히 감소하였다. 반면에 9.0 mol dm-3의 전해질 용액에서는 초기 용량은 상대적으로 작았으나 사이클 특성이 우수하였다. 전자의 전해질 용액에서 5사이클 진행된 FeHCF 전극은 반응 전과 비교하여 결정 구조에 변화가 있었으며, 후자의 경우에는 변화가 없었다. 이것은 FeHCF 전극의 전기화학적 성능이 전해질 용액 중에 존재하는 아연 이온의 수화 구조와 크게 관련이 있음을 시사하는 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1603-1611
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• 2021

본 연구에서는 에너지 저장장치인 배터리를 기존의 발전기 전력계통에 연계하기 위하여 양방향 전력의 흐름이 가능한 BDC(Bi-Directional Converter) 적용을 위해 모델링을 통하여 제어 프로세스를 설계하고, 해상 상황에 따라 변화하는 부하에 최적화된 전력 공급이 가능한 배터리의 충전 혹은 방전 메커니즘에 대하여 제안한다. 본 연구는 MATLAB/Simulink를 이용하여 BDC를 모델링 하였으며 부하 시나리오에 따라 배터리 충전 및 방전 시의 전류 제어 및 SOC(State Of Charge) 최적화를 시뮬레이션 하였다. 이를 통해 선내 운전되는 발전기가 최적운전 범위에 운전될 수 있도록 배터리와 전력 및 부하를 연동할 수 있도록 하였으며, 발전기가 높은 연료효율 범위에서 운전될 수 있도록 전력제어관리를 수행하였다.

• 전기화학회지
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• 제19권3호
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• pp.114-121
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• 2016

본 연구에서는 리튬이온전지의 충방전시 발생하는 발열특성을 CFD 모델링하고, 발열에 따른 충방전 특성을 해석하였다. 리튬이온전지는 직교 파우치형 구조로서 두께방향으로의 1차원계로 설정하여, 전류밀도 방정식, 열 및 물질전달 지배방정식을 도입하였다. Cut-off 전압이 3 V에서 충방전 전류밀도가 1C($17.5A/m^2$), 3C($52.5A/m^2$) 와 5C($87.5A/m^2$)에 대하여, 298K의 등온계와 충방전 전류밀도 별 발열계로 각각 설정하였다. 등온계와 발열계에서 모두 충방전 전류밀도가 높을수록 전지의 용량은 감소되는 것으로 나타났다. 등온계에 비하여 발열계에서 충방전 시간이 증가하였으며, 이는 발열에 의한 온도의 증가로 인해 전극의 평형전위가 감소하고, 리튬이온의 확산계수가 증가하기 때문인 것으로 고려된다. 또한, 리튬이온전지의 충전과 방전에 의한 열 발생 영향을 제어하기 위한 냉각효과를 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.50-50
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• 1999

마이크로 공정을 이용한 초소형 정밀 기계는 공정 기술과 재료 기술의 발전에 의하여 더욱 소형화되고 있으며 특히 기능을 갖는 부분과 이 부분을 제어하는 주변회로의 on-chip화의 요구가 증가되기 시작하였다. 이와 같은 추세에 있어서의 문제점은 초소형 정밀기계 부품 소자의 구동을 위한 에너지원의 개발이다. 즉, 소자의 크기가 작아진 것에 부합되는 초소형의 전지가 필요하게 된 것이다. 따라서 보다 완전한 초소형 정밀 기계 및 마이크로 소자의 구현을 위하여 마이크로 소자와 혼성 (Hybrid) 되어 이용될 수 있는 고성능 및 초소형의 전지의 개발이 필수적이다. 초소형 전지의 구현을 위하여 Li계의 2차 전지를 선택하여 이를 박막화하고 반도체 공정을 도입할 수 있다. 이러한 전지를 박막형 2차 전지 또는 박막형 마이크로 전지(thin film Secondary Battery : TFSB or Thin Film Micro-Battery : TFMB)라 하며 이러한 2차 전지는 일반적인 벌크 전지와 동일하게 cathode/Electolyte/Anode의 구조를 갖는다. 박막의 특성상 전해질은 고상의 물질을 사용하는 것이 벌크형 2차 전지와 다른 점이다. TFSB의 성능은 주로 cathode에 의하여 결정되며 지금까지 많은 cathode 물질에 대한 연구 보고가 발표되고 있다. 반도체 공정을 이용한 TFMB의 제작시 무엇보다 중요한 점은 우수한 고상 전해질 및 anode 물질의 선택에 있다. 최근에 2차 전지를 위한 carbon계 anode를 대체할 수 있는 SnO에 대한 보고가 있는데 이는 한 개의 Sn 원자당 2개 이사의 Li가 반응하여 높은 용량을 갖는 전지의 제작이 가능하기 때문이다. Sno2의 anode는 매우 높은 충전용량을 갖는데 첫 번째 방전시에 Li2O를 생성하여 비가역적 반응을 나타내고 계속되는 충방전 동안 Li-Sn 합금이 생성되어 2차전지의 가역적 반응을 가능하게 한다. SnO2 는 대기중에서 Li 금속보다 안정하기 때문에 전지의 제작 공정 및 사용 면에서 매우 우수한 물질이지만 아직까지 SnO2 구조적 특성과 전지의 충, 방전 특성에 대한 관계의 규명을 위한 정확한 정설은 제시되고 있지 못하다. 본 연구에서는 TFSB anode 물질로써 SnOx박막을 상온에서 여러 전도성 콜렉터 위에 증착하여 그 충, 방전 특성을 보고하였다. 증착된 SnOx박막의 표면은 SEM, AFM으로 분석하였으며 구조의 분석은 XR와 Auger electron spectroscope로 하였다. 충, 방전 특성을 분석하기 위하여 리늄 foil을 대극과 참조 전극으로 하여 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 100회 이상의 정전류 충, 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 구조, 콜렉터의 종류 및 Sn/O비에 따라 서로 다른 충, 방전 거동을 나타내었다.

• 전력전자학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.457-465
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• 2009

리튬계열 전지는 다른 이차전지에 비해 평균전압 및 에너지 밀도가 높으며 가볍고 수명이 긴 장점으로 인해 휴대용 전자기기에 폭넓게 사용되고 있으며, 특히 전기 자동차용으로 높은 수요가 예측되고 있다. 전기 자동차용 리튬 전지의 경우 운행 가능 거리의 정확한 계산이 요구되며, 또한 크랭킹이 불가능한 상태로 방전이 되지 않아야 하므로 충전상태에 대한 정확한 정보는 신뢰성 있는 운전을 위한 필수적인 요소가 된다. 본 논문에서는 AC 임피던스를 이용하여 리튬 폴리머 전지의 충전상태(SOC: State of Charge)를 추정하는 새로운 방법에 관해 제안한다. 제안된 방법에서는 주파수 별로 측정된 임피던스를 등가 임피던스 모델에 커브 피팅하여 파라미터를 추출하고, 추출된 파라미터를 이용하여 충전상태를 추정하였다. 제안된 방법에 의해 추출된 파라미터를 통해 리튬전지의 SOC 추정이 가능함을 증명하였고, 다수의 제조사에서 제작된 비슷한 용량의 리튬 폴리머 전지를 대상으로 한 실험을 통해 제안된 방법의 유용함을 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.265-272
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• 2016

SCALDO(Supercapacitor Assisted LDO) 레귤레이터는 기존 LDO(Low Drop-out) 레귤레이터(이하 LDO)의 낮은 효율을 개선하기 위해 연구되고 있는 회로로서, 회로의 입력단과 LDO사이에 슈퍼커패시터를 부착하여 입력과 출력 전압의 차이에 의해 발생하는 불필요한 전력손실을 재사용함으로써 LDO의 효율을 향상시킬 수 있다. 하지만 SCALDO 레귤레이터는 현재 연구 중에 있는 회로로 몇 가지 개선되어야 할 사항들이 남아있다. 그 중 한 가지는 회로의 최초동작 시 LDO에 인가되는 과전압문제이다. 회로의 최초동작 시 슈퍼커패시터가 완전히 방전되어 있어 충전모드 시 입력과 슈퍼커패시터, LDO가 직렬로 연결되는 SCALDO 레귤레이터 특성 상 입력전압이 LDO에 짧은 시간동안 그대로 인가되는데, 입력전압이 출력전압보다 최소 2배 이상 크기 때문에 이는 LDO에 상당히 큰 부담이 될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 과전압 문제를 해소하기 위해 회로 동작 전 슈퍼커패시터를 충전시킬 수 있는 사전충전부가 포함된 새로운 SCALDO 레귤레이터를 제안하였으며, 실험을 통해 동작 초기 LDO에 인가되는 과전압이 상당부분 감소됨을 확인하였다.