• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.195-197
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• 2019

자동차용 배터리는 초기 용량의 80% 이하가 되면 교체하게 되며, 근간 폐배터리의 수가 폭발적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 폐배터리의 폐기로 인한 환경 파괴를 방지하고 자원을 재활용하기 위해서 자동차에서 나오는 폐배터리를 에너지저장장치(ESS)로 재사용 하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 폐배터리를 ESS로 재구성하기 위해서는 폐배터리 모듈의 그레이딩을 통해 비슷한 성능의 모듈끼리 모아서 구성하는 것이 매우 중요하다. 배터리 모듈 간의 불균형은 전체 시스템의 성능을 저하시키며, 따라서 비슷한 성능과 잔존 수명을 가진 모듈을 골라내는 일은 폐배터리의 재사용에 있어서 첫 번째 선결 과제가 된다. 본 연구에서는 폐배터리의 상태 및 잔존수명평가를 위해 배터리 모듈의 임피던스 스펙트럼을 측정할 수 있는 장비를 개발하였다. 폐배터리 모듈에 AC 섭동을 인가하고 이를 측정하여 임피던스 스펙트럼을 계산할 수 있는 하드웨어와 소프트웨어를 개발하였다. 개발 장비는 60V이하의 폐배터리 모듈의 임피던스 스펙트럼을 0.1Hz에서 1kHz까지 측정 가능하며, 측정 결과를 바탕으로 커브 피팅을 통해 등가회로의 파라미터도 계산할 수 있다. SM3에서 얻어진 폐배터리 모듈을 이용하여 측정한 임피던스 스펙트럼을 상용장비인 BIM2로 측정한 결과를 비교하였고, Reduced Chi-Square를 이용한 분석결과 두 데이터가 거의 일치함을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권4호
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• pp.15-30
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• 2020

최근에 태양광 발전 시설이 급격히 증가됨에 따라 사용 후 태양광 모듈의 발생량이 급증할 것으로 예상된다. 태양광 폐 모듈의 리싸이클링은 일부 국가에서 시도하고 있지만, 경제성이 확보된 실용화 기술의 부재로 폐 모듈이 방치 및 폐기되어, 환경오염은 물론 유가자원 회수 측면에서도 많은 문제를 야기시키고 있으므로 대책 마련이 시급하다. 이와 같은 현실에 비추어 본 기술개발에서는 폐 모듈의 성능검사, 알루미늄 프레임 해체, 강화유리의 파분쇄 및 박리, back sheet 및 EVA의 분리 제거, 유가금속의 침출과 침전 회수 및 폐액 처리의 기반 기술을 확립한 다음, 이를 기초로 대단위 처리 시설을 설계 제작 및 운전함으로써 실용화기술을 확립하였다. 본 연구에서는 대단위 시험을 통하여 1 ton/day 규모의 폐 모듈 처리의 최적 조건을 확립한 다음, 얻어진 자료를 근거로 경제성 검토를 실시하였다. 프레임 해체 및 강화유리 박리 공정까지는 경제성이 있었으나, 유가금속 회수를 포함한 전체 공정을 포함하면 생산자 책임(EPR) 제도의 시행에 따른 재활용 분담금의 지원이 이루어지지 않는 한 경제성이 박약하였다. 향후 태양광 폐 모듈의 수거, 재사용 인증기준, 철거비 부담, 효율적인 처리 기술 확보, 관련 법규제정 및 EPR 제도 등의 문제가 해결된다면, 경제성 확보가 용이하여 상용화가 가능할 것이다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.203-209
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• 2022

본 연구에서는 태양광 폐모듈 해체과정에서 회수한 실리콘을 재활용하여 기계구조용 메커니컬 실을 제조하는 공정에 대해 전과정평가 방법에 의한 환경성평가를 수행하였다. 재활용 실리콘은 고순도 정제 후 탄소와 반응시켜 β-SiC 입자로 합성하고 압축 성형, 소결 및 열처리를 거쳐 제품을 생산한다. 현장 데이터 수집 및 환경부 LCI DB를 활용하여 각 단계별로 자원고갈, 산성화, 부영양화, 지구온난화, 오존층파괴, 광화학산화물 등 6개 영역의 환경영향을 산정하였다. 영향범주 별 환경영향은 지구온난화 45 kg CO₂, 광화학산화물 2.23 kg C₂H₄으로 크게 나타났으며 가중화 분석결과 광화학산화물, 자원고갈 및 지구온난화에 의한 환경영향이 98.7%로 높은 기여도를 차지하였다. 원료 실리콘과 탄소를 미분쇄 혼합하는 습식공정과 β-SiC 과립화 공정이 주요한 환경영향 유발요인이므로 건식공정으로 전환 및 대기 배출되는 용매는 회수하여 재이용하는 시스템으로 개선이 필요하다. 폐모듈 실리콘의 재활용에 의해 자원고갈의 영향은 53.9%, 지구온난화는 60.7% 감소하며 가중화 결과 전체적인 환경영향이 27% 감소하는 것으로 분석되어 폐모듈 재활용은 자원절약과 탄소중립 실현의 주요 수단이 될 수 있음을 LCA 분석으로 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1711-1713
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• 2005

최근 고유가 시대에 따른 대체 에너지기술 분야에 대한 관심과 함께 저전력 소비형 전자기기의 동력원으로서 열전발전기술이 주목받고 있다. 열전발전 기술을 이용하여 산업폐열원 등에서 전력을 생산하기 위해서는 폐열원의 열적 분포특성이 우선적으로 검토, 평가되어야 한다. 그 이유는 일반적 산업폐열원의 경우 발전소자가 설치될 열원에서의 열 분포가 실험실 조건에서와 같이 일정면적에서의 균일 열량조건을 만족시키기는 어렵고 국부적 불균일 열 분포를 나타낼 가능성이 매우 높기 때문으로, 이같은 불균일 열원특성은 열전모듈의 직렬연결을 기본으로 하고 있는 열전 발전시스템의 발전능에 직접적 영향을 미치게 되기 때문이다. 따라서 불균일 열원특성에 따른 열전 발전능의 평가는 열전발전기 전체의 발전능을 평가하는 매우 중요한 인자이다. 본 연구에서는 Bi-Te계 열전발전모듈을 이용하여 열편차 조건에서의 열분포 특성 및 열전달 특성변화를 조사하고 이것에 따른 단위발전소자의 발전특성 변화를 규명 하고자 하였다.

• 대한화학회지
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• 제63권6호
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• pp.440-445
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• 2019

본 연구는 자동차 폐리튬 이차전지의 모듈로부터 재생할 수 있는 자원을 효율적으로 회수하는 방법을 개발하는 것이다. 모듈의 셀은 구리 박막, 알루미늄 박막, 그리고 이들 사이는 폴리머 재질의 격막으로 이루어져 있다. 셀은 특별히 제작한 글러브 상자 안에서 그리고 여러 번의 단계를 거쳐 손상 없이 완전히 해체 하였다. 우선적으로 양극활물질은 400 ℃에서 열처리하여 알루미늄 박막으로부터 분리하였다. 그런 후 분리된 양극활물질은 잔류되어 있는 탄소 성분을 제거하기 위해 800 ℃에서의 소성 후에 최종적으로 높은 순도로 회수되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 해서, 알루미늄 박막으로부터 양극활물질을 구성하고 있는 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 리튬(Li)과 같은 희유금속들을 80% 이상 회수할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권5호
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• pp.19-29
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• 2019

최근에 들어 태양광 발전의 시설용량이 급격히 증가되고 기 설치된 태양광 패널의 수명이 다하여 폐기될 모듈의 양이 점점 많아짐에 따라, 이에 대한 처리가 환경문제 해결뿐만 아니라 유가물질의 회수차원에서도 크나큰 관심을 받고 있다. 사용 후 태양광 모듈의 처리 공정은 대부분 알루미늄 프레임의 해체, 강화유리의 분리 회수, 실리콘 웨이퍼에 부착된 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)의 제거 및 태양광 셀 중에 함유된 유가금속의 회수 등으로 구성되어 있다. 전술한 태양광 폐모듈의 리싸이클링 기술들을 치밀하게 검토한 다음, 물질 선별기술을 포함한 효과적인 처리 기술을 제시하였다. 그리고 리싸이클링 산업의 활성화를 위해서 필수적인 생산자 책임제도의 시행을 비롯한 종합적인 의견을 제안하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.108-109
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• 2017

전기자동차 보급 확대로 인해 2018년부터 전 세계적으로 폐배터리가 다량으로 배출될 것으로 예상되어 폐 배터리를 에너지저장장치(ESS)로 재활용하는 방안이 연구되고 있다. 하지만 배터리간 규격이나 수명, 상태의 차이가 존재하기 때문에 셀밸런싱 시스템이 필수로 요구된다. 기존에는 이러한 시스템으로 직렬형 시스템을 채용하고 있지만 모듈화나 신뢰성 등 시스템이 요구하는 조건을 만족시키기 어렵다. 이에 따라 본 논문에서는 기존 시스템과 차별화 된 분산 충 방전 병렬 시스템을 제안하고 그에 사용되는 전력조절기를 소개하고자 한다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2000년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.43-46
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• 2000

• 자원리싸이클링
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• 제20권2호
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• pp.45-53
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• 2011

본 연구에서는 다양한 방법들을 이용하여 태양전지 폐 모듈로부터 태양전지의 주요 구성요소인 실리콘과 강화유리를 회수하는 연구를 수행하였다. 강화유리는 유기용매를 사용하여 회수하였고, EVA수지는 열처리를 통하여 완전히 제거하였다. 실리콘은 계면 활성제를 첨가한 혼산용액을 이용하여 표면물질을 제거하고 회수하였다. 90%이상의 높은 실리콘 회수율을 얻었다. 본 연구에 의하여 얻어진 강화유리와 실리콘은 태양전지 모듈의 원료로 재활용되어 실리콘 공급부족 문제해결, 태양전지 제조원가 및 폐기물 처리비용 절감에 기여할 것으로 기대된다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권5호
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• pp.52-58
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• 2022

태양광 폐실리콘 웨이퍼에서 회수한 실리콘과 카본블랙을 활용하여 탄화규소 분말을 제조하였다. 태양광 발전시장에서 결정질 실리콘 모듈이 90% 이상을 차지한다. 태양광 모듈의 사용기한이 도래함에 따라 환경과 경제적인 측면에서 실리콘을 회수하고 활용하는 기술은 매우 중요하다. 본 연구에서는 태양광 폐패널에서 회수한 실리콘을 탄화규소 원료로 활용하기 위하여, 순도 95.74% 폐실리콘 웨이퍼로부터 정제과정을 거쳐 99.99% 실리콘 분말을 회수하였다. 탄화규소 분말 합성특성을 살펴보기 위하여, 정제된 99.99% 실리콘 분말과 탄소분말을 혼합한 후, Ar 분위기에서 열처리(1,300℃, 1,400℃, 1,500℃)과정을 수행하였다. 실리콘과 탄화규소 분말의 특성을 입도분포, XRD, SEM, ICP, FT-IR 및 Raman 분석기를 사용하여 분석하였다.