• 자원리싸이클링
• /
• 제28권5호
• /
• pp.30-41
• /
• 2019

아연의 전세계 생산량은 약 1,300만 톤 정도이며, 철, 알루미늄, 구리에 이어서 네 번째로 많이 사용되는 금속이다. 아연을 리사이클링하여 2차지금을 생산하는 경우 광석으로부터 1차지금을 생산하는데 필요한 에너지의 약 75 %를 절약할 수 있으며, $CO_2$ 발생량은 약 40 %를 절감할 수 있다. 그러나 아연의 주 용도가 철강재의 도금용이기 때문에 아연의 리사이클링율은 약 25 % 수준으로 다른 금속보다 낮은 수준이다. 아연의 리사이클링 원료에는 제강분진, 황동 제조시에 발생하는 분진, 비철금속의 제조공정에서 발생하는 슬러지, 아연 잉곳의 재용해나 용융아연도금을 할때 생성되는 드로스, 폐건전지, 그리고 금속성 스크랩 등이 있다. 제강분진과 폐건전지가 가장 활발하게 리사이클링 되고 있다. 이러한 리사이클링 공정의 대부분은 건식제련법을 응용하고 있으나, 최근에는 건식과 습식의 복합처리에 관해서도 많은 관심이 주어져 있다.

• 세라미스트
• /
• 제21권4호
• /
• pp.388-405
• /
• 2018

In this paper, we review about current development of electrode materials for Li-ion batteries and catalysts for fuel cells. We scrutinized various electrode materials for cathode and anode in Li-ion batteries, which include the materials currently being used in the industry and candidates with high energy density. While layered, spinel, olivine, and rock-salt type inorganic electrode materials were introduced as the cathode materials, the Li metal, graphite, Li-alloying metal, and oxide compound have been discussed for the application to the anode materials. In the development of fuel cell catalysts, the catalyst structures classified according to the catalyst composition and surface structure, such as Pt-based metal nanoparticles, non-Pt catalysts, and carbon-based materials, were discussed in detail. Moreover, various support materials used to maximize the active surface area of fuel cell catalysts were explained. New electrode materials and catalysts with both high electrochemical performance and stability can be developed based on the thorough understanding of earlier studied electrode materials and catalysts.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제57권1호
• /
• pp.5-10
• /
• 2019

본 연구에서는 리튬이온전지 음극활물질로 용매를 사용하여 석유계 피치로 코팅된 인조 흑연의 전기화학적 특성을 조사하였다. 용매로는 n-hexane, toluene, tetrahydrofuran (THF), quinoline이 사용되었다. 제조된 음극소재는 SEM, TEM을 사용하여 코팅 특성을 확인하였으며, 1.0 M $LiPF_6$ (EC:DEC=1:1 vol%) 전해액에서 리튬이차전지의 초기 충 방전, 사이클, 순환전압전류 및 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 성능을 조사하였다. 합성된 인조 흑연의 코팅 두께는 약 100-500 nm이며, THF 용매를 사용하여 코팅된 흑연은 다른 용매를 사용하였을 때보다 매끄러운 표면을 가짐을 알 수 있었으며, 또한 낮은 초기 비가역용량(51 mAh/g), 높은 방전용량(360 mAh/g)과 높은 쿨롱 효율(99%)을 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.222-230
• /
• 2019

본 논문에서는 유체의 와류 현상을 이용한 에너지 하베스팅 회로의 전력을 분석하였다. 와류를 전기 에너지로 바꾸기 위한 소자로 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 압전 센서를 사용하였으며, 전력 분석을 위해 잘 알려진 브리지 다이오드 정류 회로와 전력 변환 효율을 향상시키기 위해 다이오드 정류회로 입력단에 병렬 동기 스위치 회로를 접목한 P-SSHI(Parallel Synchronized Switch Harvesting on Inductor) 정류 회로를 사용하였다. 다이오드 및 P-SSHI 정류 회로의 출력 전력은 이론을 통해 분석하였고 실험을 통해 검증하였다. 공기에 의한 와류를 이용한 실험을 통해 P-SSHI 정류 회로의 전력효율이 69 % 증가됨을 확인하였다. 또한 수확된 와류 에너지를 슈퍼 커패시터에 저장하는 회로를 구현하여 2차 전지로써 활용이 가능함을 확인하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제10권2호
• /
• pp.196-205
• /
• 2019

Ni-rich layered oxides $Li(Ni_xCo_yMn_z)O_2$ (x + y + z = 1) have been extensively studied in recent times owing to their high capacity and low cost and can possibly replace $LiCoO_2$ in the near future. However, these layered oxides suffer from problems related to the capacity fading, thermal stability, and safety at high voltages. In this study, we use surface coating as a strategy to improve the thermal stability at higher voltages. The uniform and conformal $Al_2O_3$ coating on prefabricated electrodes using atomic layer deposition significantly prevented surface degradation over prolonged cycling. Initial capacity of 190, 199, 188 and $166mAh\;g^{-1}$ is obtained for pristine, 2, 5 and 10 cycles of ALD coated samples at 0.2C and maintains 145, 158, 151 and $130mAh\;g^{-1}$ for high current rate of 2C in room temperature. The two-cycle $Al_2O_3$ modified cathode retained 75% of its capacity after 500 cycles at 5C with 0.05% capacity decay per cycle, compared with 46.5% retention for a pristine electrode, at an elevated temperature. Despite the insulating nature of the $Al_2O_3$ coating, a thin layer is sufficient to improve the capacity retention at a high temperature. The $Al_2O_3$ coating can prevent the detrimental surface reactions at a high temperature. Thus, the morphology of the active material is well-maintained even after extensive cycling, whereas the bare electrode undergoes severe degradation.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제16권6호
• /
• pp.1339-1348
• /
• 2021

재생에너지 출력제한은 송전용량과 전력계통 안정성 부족을 포함하여 다양한 원인이 있다. 제주도 지역에서는 태양광 및 풍력 발전설비의 증가로 이미 전력수요에 비해 공급이 많아지는 사례가 자주 발생하고 있으며, 이에 따라 풍력발전의 출력제한 횟수가 증가하고 있다. 본 연구에서는 제주도 전력공급의 핵심 역할을 담당하고 있는 HVDC(고전압 직류)와 BESS(배터리 에너지 저장장치) 설비를 활용하여 재생에너지의 효과적인 수용과 전력계통의 안정적 운영 방향을 찾는 것이다. 그리고 이 논문에서는 각 설비들의 실질적인 운전방안을 제시하고 향후 태양광 및 풍력 발전설비의 확대에 따른 육지 전력계통의 운영 방향을 제안한다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.299-305
• /
• 2022

다양한 물리적 신호를 디지털 신호 영역에서 처리하기 위해서 센서의 출력을 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환기 (ADC)는 시스템 구성에 있어 매우 중요한 구성 블록이다. 센서 신호 처리를 위한 아날로그 회로의 역할을 디지털로 변환하는 추세에 따라 이러한 ADC의 해상도는 높아지는 추세이다. 또한 ADC는 모바일 기기의 배터리 효율 증대를 위해서 저전력 성능이 요구된다. 기존 integrating 시그마-델타 ADC의 경우 고해상도를 가지는 특징이 있지만, 저전압 조건과 미세화 공정으로 인해 적분기의 연산증폭기 이득 오차가 증가해 정확도가 낮아지게 된다. 이득 오차를 최소화하기 위해 버퍼 보상 기법을 적용할 수 있지만 버퍼의 전류가 추가된다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이와 같은 단점을 보완하고자 버퍼를 스위칭하며 전류를 최소화시키고, 하이패스 바이어스 회로를 통해 settling time을 향상시켜 기존과 동일한 해상도를 갖는 ADC를 설계하였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제31권1호
• /
• pp.12-20
• /
• 2022

폐리튬이온전지를 용융환원시키면 구리, 코발트, 철, 망간, 니켈 및 규소를 함유한 금속합금을 얻는다. 금속합금의 황산침출용액에서 상기 금속을 분리하기 위한 공정을 개발하여 발표하였다. 이 공정에서는 철(III)과 구리(II)를 분리하기 위해 이온성액체를 사용하였다. 본 연구에서는 이온성액체를 대체하기 위해 D2EHPA와 Cyanex 301을 추출제로 사용했다. 철(III)과 구리(II)는 황산침출액으로부터 0.5 M의 D2EHPA에 의한 3단의 교차추출 및 0.3 M의 Cyanex 301로 분리하는 것이 가능했다. 유기상으로부터 철(III)과 구리(II)의 탈거는 각각 50%와 60%의 왕수로 가능했다. 연속실험의 물질수지로부터 금속의 회수율과 순도는 99%이상으로 확인되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.139-143
• /
• 2022

본 연구에서는 전자기 유도 발전(EMG) 기법 중 RFPM의 설계사양을 설정하고 특성 계산에 필요한 유한요소해석(FEM, 2D)을 통하여 이에 적합한 시험 시제품을 제작하였다. 또한 시험용 프로토타입의 측정, 분석을 하기위하여 전용 검사장치를 설계, 제작하였다. 검사장치로 시험품을 측정하였으며, 그 결과를 분석하여 실제 인체 운동 에너지를 이용하여 웨어러블 IT 기기의 배터리에 충전이 가능한 만큼 출력전력이 생성되어 적용할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 시험결과, 회전수 780.9rpm, 토크 0.264kgf/cm, 부하전류 73.6~73.9mA의 조건에서 출력 1.679W, 효율 79.31%로 측정되었다. 따라서 초소형 RFPM 진자 발전기의 출력으로 웨어러블 기기에 충전이 가능한 것으로 분석되었다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제31권3호
• /
• pp.27-39
• /
• 2022

리튬이차전지의 수요는 1990년대 이후로 휴대용 전자 기기 시장과 함께 지속적으로 증가되어 왔으며, 최근 전기 자동차 시장의 급격한 확장에 따라 리튬이차전지 또한 전 세계적으로 수요가 급증하였다. 이는 가까운 미래에 천연자원으로부터의 리튬 공급량을 앞설 것이며, 리튬 자원 수급의 불안정을 초래할 수 있다. 지속적으로 축적되는 수명이 다 한 폐전지 또한 환경적으로 큰 문제를 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 사용된 리튬이차전지의 재활용은 매우 중요한 기술적 과제이다. 본 연구에서는 건식 공정을 이용한 리튬이차전지의 재활용 공정과 함께 리튬 회수를 위한 추가 공정에 대해 조사하였다. 전지 재활용을 위한 건식 제련의 지속적인 연구는 리튬 및 유가 금속의 회수율을 크게 향상시켜 전기 자동차 및 휴대용 전자기기의 필수 부품인 리튬이차전지의 시장 안정화에 크게 기여할 것이다.