• Korean Chemical Engineering Research
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• v.59 no.1
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• pp.35-41
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• 2021

Silicon is a promising next-generation anode material for lithium-ion battery, and it has been studied for commercialization due to the high theoretical capacity. However, it has problems of the volume change during charge-discharge and the poor electrical conductivity. To solve these problems, formation of SiO2 and carbon coating on the surface of silicon crystal were performed to protect the side reaction and enhance the electrical conductivity of silicon. CNT and CNF were also added to mitigate the volume change and increase the conductivity. Physical properties of asprepared samples were analyzed by XRD, SEM, and EDS. Electrochemical characteristics were investigated by electrical conductivity measurement, EIS, CV and cycle performance test. (Si/SiO2/C)+CNT&CNF showed high electrical conductivity and low charge-transfer resistance, and the capacity was 1528 mAh/g at 1st cycle and 1055 mAh/g at 50th cycle with 83% capacity retention.

• Composites Research
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• v.35 no.6
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• pp.365-370
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• 2022

According to the rapid growth of electric vehicle (EVs) and E-mobility market, Li-ion batteries are one of the most progressive technologies. The demand of LIBs with high energy capacity, rate performance and fast charging is continuously increasing, hence high-performance LIBs should be developed. Si is considered as the most promising anode material to improve energy density because of its high theoretical capacity. However, Si suffers large volume chances during the charging and discharge process, leading to the fast degradation of cycle performance. Therefore, polymeric binders play a key role in electrochemical performance of Si anode by efficiently enduring the Si expansion and maintaining the binding networks in electrode. In this review, we explain the role of polymeric binders in electrode and introduce the anode binders with enhanced mechanical and chemical properties which can improve electrochemical performances of Si-based anode.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.4
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• pp.285-291
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• 2017

In this study, a case analysis for thermal design of electronic equipment using a phase change material(PCM) was performed numerically using ANSYS Fluent. Experiments were conducted to find the temperature increase(${\Delta}T_m$), melting temperature($T_m$), and volume expansion of the PCM under the melting process. To verify the accuracy of the Fluent solver model, $T_m$, ${\Delta}T_m$, and the melting time were compared with experimental results. To simulate the temperature stagnation phenomenon under the melting process, the equivalent specific heat method was applied to calculate the thermal properties of the PCM in the solver model. To determine the thermal stability of electronic equipment, we paid special attention to finding a thermal design for the PCM using fins. Further, an additional numerical analysis is currently underway to find an optimum design.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.5 no.2
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• pp.193-200
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• 1995

It has been well known that the alkali-aggregate reaction between the aggregates and cement paste is one of the reasons of a concrete siructre expansion. Because of a serious demage on the concrete stnicture from the expansion, in many countries, the safety of the materials is checked in laboratory by mortar-bar test and the upper limit of expansion in length is 0.1%. The prescriptions are presented in the ASTM C227 and 490 of U.S. which has been international currency and in the KS Handbook F2503, F2546 and L5107 of Korea published by Korean Standards Association. Both of the prescriptions are almost same in their contents. Actually, in the process of preparing and measuring the mortar-bar according to the prescription mentioned above, it seems that there are no problems for its own purpose but a few points are found to be improved upon the methods to increase the accuracy for laboratory work as follows. 1. The prescription of blending ratio(aggregate, cement and water) should be noted by volume not by weight. 2. It is unreasonable to measure the initial length of mortar bars after 24$\pm$2 hours at once regardless the kind of aggregates. 3. It may bring about errors in calculating the expansion ratio under the condition of the denominator value fixed as 254mm. 4. The measuring methods of specific gravity are selected according to the purposes but the pure specific gravity displays the highest accuracy among them.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.168.1-168.1
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• 2015

자동차 산업분야에서 차량 경량화의 한 수단으로, 자동차용 유리를 무게가 가볍고 고강도 투명 고분자 소재인 폴리카보네이트로 대체하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 하지만, 폴리카보네이트의 낮은 내 마모 특성과 자외선에 의한 열화 및 변색 현상은 해결해야 할 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는, 폴리카보네이트의 내마모 특성을 향상시키기 위해 HIPIMS+ (High Power Impulse Magnetron Sputtering+) 방법을 이용하여 투과율이 확보되고, 고경도 특성을 갖는 Al-Si-N 박막을 증착하였다. 고속증착을 하기 위해 Target에 인가되는 Power를 올리게 되었는데, 열팽창 계수가 큰 고분자 물질인 폴리카보네이트 시료의 온도가 상승하여 증착된 박막과의 열팽창 계수 차이에 의해 박막에 Crack이 형성되는 문제가 발생하였다. 증착되는 Al-Si-N 박막의 공정 압력에 따른 Stress 제어 방법 및 폴리카보네이트 시료의 온도 상승을 막기 위한 알루미늄 구조체를 이용함으로써 박막의 Crack 형성을 억제하고자 하였다. 박막의 Stress를 확인하기 위하여 AFM (Atomic Force Microscope)과 OM (Optical Microscope)을 이용하여 분석하였고, 박막의 경도는 Knoop ${\mu}$-hardness tester를 사용하여 측정하였다. Al-Si-N 박막 경도는 Si at.%/(Al at.% + Si at.%) 비율이 16%에서 33 GPa의 경도를 갖는 것을 확인하였다. UV-Vis Spectrometer를 이용하여 투과율을 측정한 결과, 400-700 nm 파장의 가시광 영역 평균 투과율은 80%로 측정되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.186.2-186.2
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• 2014

최근 친환경 에너지에 대한 관심이 증폭되면서 리튬이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 음극(anode) 물질의 경우 기존의 흑연(graphite)보다 이론적 용량이 약 10배 이상 높은 실리콘(Silicon)에 대한 관심이 매우 높다. 하지만 Si의 경우 리튬 충전거동 시 400% 이상의 부피팽창으로 몇 번의 충전/방전 싸이클(cycle)에 전극이 파괴되는 문제점을 지니고 있다. 이를 극복하기 위해 Si 나노선이 고려되고 있다. 우수한 전극특성을 갖는 Si 소재를 개발하기 위해서는 원자단위에서 Si 나노선의 리튬 충전 메커니즘을 살펴보는 것이 매우 중요하다. 하지만 기존의 시뮬레이션 기법으로는 Si 나노선의 볼륨팽창에 관한 메커니즘과 리튬 충전과정에서의 상변화(결정질에서 비정질) 과정을 설명하기는 기술적으로 매우 힘들다. 고전적인 분자동역학 방법의 경우 실제 나노스케일을 고려할 수 있지만, empirical potential로는 원자들간의 화학반응을 제대로 묘사할 수 없다. 한편 양자역학에 기반을 둔 제일원리방법의 경우 계산의 복잡성으로 현재의 컴퓨터 환경에서는 나노스케일에서 원자들의 동역학적인 거동을 연구하기 매우 힘들다. 우리는 이러한 문제를 해결하기 위해 실제 나노스케일에서 원자간 화학반응을 예측할 수 있는 Si-Li 시스템의 Reactive force field를 개발하였고, 분자동역학 계산방법을 이용하여 Si 나노선의 Li 충전 메커니즘을 규명하였다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.31 no.1
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• pp.83-101
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• 2021

The high-density polyurethane method uses the instantaneous expansion pressure of injected material to stabilize soft ground, allowing reinforcement, restoration, and construction to be carried out in suboptimal ground conditions. Under normal and, even poor conditions, the method is easily applied because the working time is very short. The method is environmentally friendly and results have excellent durability. The purpose of this study was to verify the physical and mechanical properties of high-density polyurethane in the ground. Initial testing of strength, direct shear, and soil environment stability was followed by testing for permeability in order to address environmental concerns. The results of the experiments showed that the internal friction angle was about twice as high and the adhesion was about 2.5 to 3.5 times higher than for dense and hard clay, and that the permeability factor was significantly lower compared with the existing grouting method, within the range of 1.0 × 10-5.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.312.2-312.2
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• 2014

실리콘은 광센서, 태양전지, 발광다이오드 등 광소자 응용 분야에서 널리 사용되고 있는 물질이다. 그러나 실리콘의 높은 굴절율(n~3.5)은 표면에서 약 30% 이상의 Fresnel 반사를 발생시켜 소자의 효율을 감소시키는 원인이 된다. 따라서, 반사손실을 줄이기 위해서는 실리콘 표면에 효율적인 무반사 코팅을 필요로 한다. 기존의 단일 혹은 다중 박막을 이용한 무반사 코팅 기술은 물질간 열팽창계수의 불일치, 접착력 문제, 박막 두께 조절 및 적합한 굴절율을 갖는 물질 선택 어려움 등의 단점을 지니고 있다. 최근, 이러한 무반사 코팅 기술의 대안으로 곤충 눈 구조를 모방한 나노크기의 서브파장 격자구조 (subwavelength gratings, SWGs)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 SWGs 구조는 공기와 반도체 표면 사이에 점진적, 선형적으로 변화하는 유효굴절율을 갖기 때문에, 광대역 파장영역뿐만 아니라 다양한 각도에서 입사하는 빛에 대해서도 효과적으로 Fresnel 표면 반사를 낮출 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 기판 표면 위에 효율적인 무반사 특성을 갖는 계층적 SWGs 나노구조를 제작하기 위해, 레이저간섭리소그라피 및 열적응집금속 입자를 이용한 식각 마스크 패터닝 방법과 유도결합플라즈마 식각 공정을 이용하였다. 제작된 무반사 실리콘 SWGs 나노구조의 표면 및 식각 프로파일은 전자주사현미경으로 관찰하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 샘플 표면의 젖음성을 확인하였다. 제작된 샘플의 광학적 특성을 조사하기 위해 UV-vis-NIR 스펙트로미터와 엘립소미터 측정 시스템들을 이용하였다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.45 no.1
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• pp.63.3-64
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• 2020

수소 라이먼 알파선은 관측이 어려운 외부은하의 성간 물질이나 성운 주위의 물질의 운동학적, 기하학적 상태를 알려주는 지표이다. 특히 라이먼 알파 방출 스펙트럼의 두 최고점에서 측정한 선속도 차이는 물질의 수축, 팽창 여부에 영향을 받기 때문에 은하의 역학적 특성을 연구하는 데에 있어 새로운 도구로서 각광받고 있다. 관측에서 얻어지는 은하들의 선속도 차이는 100km/s에서 800km/s까지 넓은 영역에서 존재한다. 선행 분자구름 규모의 연구에서 얻어진 선속도 차이는 상대적으로 작은 선속도 차이(148.54km/s)를 가진다. 그래서 이 연구에서는 더 큰 규모인 은하에서 라이먼 알파 선속도 차이를 확인하고 은하내 물리량의 영향을 알아보았다. 이 연구에서는 복사유체역학 시뮬레이션 코드 RAMSES-RT를 활용한, 각각 다른 물리량을 가진 은하 시뮬레이션 결과를 활용하였다. 은하 내 가스의 비율, 금속함량비를 다르게 하였으며, 각 시뮬레이션들은 몬테- 카를로 공진선 복사전달 코드 RASCAS를 이용하여 라이먼 알파선의 복사 과정을 계산하였다. 첫 번째로 기준 은하 시뮬레이션과 분자구름 시뮬레이션(Kimm+19)의 결과를 비교한 결과 148.54km/s에서 221.76km/s로 선속도 차이의 평균 값이 상승한 것을 확인하였다. 이는 성간 물질의 존재 유무의 차이로 인한 것이다. 은하 내 가스의 금속함량비를 증가시킨 경우, 은하 내 먼지량과 젊은 별들이 별 생성 구름에 머무는 시간이 증가하기 때문에 기준 은하와 비교하여 선속도 차이가 작아졌다.(206.9km/s) 반면 은하의 가스량을 증가시켯을 때는 산란 횟수 증가로 인한 상대적으로 큰 선속도 차이(298.51km/s)를 확인할 수 있었다. 또한 기준은하에 대해, 난류의 효과를 포함하여 선속도 차이를 비교한 결과, 선속도 차이는 (308.8km/s)상승하였다. 이를 통해 성간 물질의 물리량 차이만으로는 400km/s 이상의 큰 선속도 차이를 만드는 것은 어렵다. 관측에서 보이는 400km/s 이상의 몇몇 큰 선속도 차이의 은하를 위해서는 이 시뮬레이션에 포함되지 않은 성운 주위의 물질과 같은 부분이나, 은하 합병과 같은 극한의 상황이 필요할 것이다.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.14 no.3
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• pp.218-231
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• 2005

This paper reviews the engineering approach needed to support humans during their long-term missions in space. This approach includes closed plant production systems under microgravity or low pressure, mass recycling, air revitalization, water purification, waste management, elimination of trace contaminants, lighting, and nutrient delivery systems in controlled ecological life support system (CELSS). Requirements of crops f3r space use are high production, edibility, digestibility, many culinary uses, capability of automation, short stems, and high transpiration. Low pressure on Mars is considered to be a major obstacle for the design of greenhouses fer crop production. However interest in Mars inflatable greenhouse applicable to planetary surface has increased. Structure, internal pressure, material, method of lighting, and shielding are principal design parameters for the inflatable greenhouse. The inflatable greenhouse operating at low pressure can reduce the structural mass and atmosphere leakage rate. Plants growing at reduced pressure show an increasing transpiration rates and a high water loss. Vapor pressure increases as moisture is added to the air through transpiration or evaporation from leaks in the hydroponic system. Fluctuations in vapor pressure will significantly influence total pressure in a closed system. Thus hydroponic systems should be as tight as possible to reduce the quantity of water that evaporates from leaks. And the environmental control system to maintain high relative humidity at low pressure should be developed. The essence of technologies associated with CELSS can support human lift even at extremely harsh conditions such as in deserts, polar regions, and under the ocean on Earth as well as in space.