• 산업기술연구
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• 제43권1호
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• pp.25-31
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• 2023

Stretchable and flexible electronics that comply with dynamic movements and micromotion of the human tissues can enable real-time monitoring of physiologic signals onto the human skin and in the brain, respectively. Especially, gallium based liquid metal stretchable electronics can offer human-interactive biosensors to monitor various physiologic parameters. However, the liquid-like nature, surface oxidation and contamination by organic materials, and low biostability of the liquid metals have still limited the long-term use as bioelectronics. Here we introduced electrochemical deposition without oxidation pathways to overcome these practical challenges in liquid metal bioelectronics. CNT/PDDA composite with reduction way and PEDOT:BF₄ with oxidation way under organic solvent are suggested as rationally designed material engineering approaches. We confirmed that the structures with the soft, flexible, and stretchable liquid metal platform can successfully detect dopamine with a high sensitivity and selectivity, record neural signals including action potentials without scar formation, and monitor physiologic signals such as EMG and ECG.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권2호
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• pp.501-513
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• 2017

The fundamental small-signal modeling of lithium-ion (Li-ion) batteries and a parameter evaluation approach are investigated in this study to describe the dynamic behaviors of small signals accurately. The main contributions of the study are as follows. 1) The operational principle of the small signals of Li-ion batteries is revealed to prove that the sinusoidal voltage response of a Li-ion battery is a result of a sinusoidal current stimulation of an AC small signals. 2) Three small-signal measurement conditions, namely stability, causality, and linearity, are proved mathematically proven to ensure the validity of the frequency response of the experimental data. 3) Based on the internal structure and electrochemical operational mechanism of the battery, an AC small-signal model is established to depict its dynamic behaviors. 4) A classical least-squares curve fitting for experimental data, referred as Levy's method, are introduced and developed to identify small-signal model parameters. Experimental and simulation results show that the measured frequency response data fit well within reading accuracy of the simulated results; moreover, the small-signal parameters identified by Levy's method are remarkably close to the measured parameters. Although the fundamental and parameter evaluation approaches are discussed for Li-ion batteries, they are expected to be applicable for other batteries.

• 공업화학
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• 제20권3호
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• pp.296-300
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• 2009

$RuO_2/Ti$를 양전극으로 사용한 무격막 전해셀(un-divided electrochemical cell) 시스템에서의 이산화염소수($ClO_2$) 제조 연구를 수행하였다. 이산화염소의 전구체로는 아염소산나트륨($NaClO_2$)이 사용되었으며, 무격막 전해셀에서 전구체 용액의 전해셀 주입유량, 전구체 용액 초기 pH, 아염소산나트륨과 전해질인 염화나트륨의 주입농도 그리고 전류밀도(current density)가 생성된 이산화염소수의 농도 및 pH에 미치는 영향을 조사하였다. 생성된 이산화염소수의 농도와 pH는 초기 전구체 용액의 pH와 전해셀 주입유량에 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 전해질로 사용된 염화나트륨은 전해질로서의 역할 뿐만 아니라 이산화염소의 전구체로도 작용함을 알 수 있었다. 이산화염소수 제조를 위한 무격막 전해셀에서의 전구체용액의 최적 주입유량은 90 mL/min, 전구체 용액의 초기 pH는 2.3, 아염소산나트륨 주입농도는 4.7 mM, 염화나트륨 주입농도는 100 mM 그리고 전류밀도는 $5A/dm^2$로 나타났으며, 이때 발생된 이산화염소수의 pH는 약 3, 이산화염소 농도는 약 350 mg/L이었다.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.81-87
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• 1999

Polyacrylonitrile(PAN)섬유를 원료로 여러 가지 조건하에서 탄소섬유를 제조하여 리튬이온 이차전지 음극 활물질로 사용하여, 전지의 충$\cdot$방전 특성과 전기화학적 특성을 고찰하였다. 음극활물질 제조에 있어서 고려한 주요한 변수들은 탄화 열처리 온도(HTT : heat treatment temperature), 탄화시의 가스분위기와 안정화(stabilization)시 섬유 축방향으로 가해주는 장력이며, 제조된 탄소섬유의 물성 및 전기적 특성 역시 조사하였다. 본 연구에서 사용한 열처리 온도 범위는 $700^{\circ}C\~1500^{\circ}C$로서, 처리온도가 상승 할 수록 전도성은 비례하여 향상되었으나, 900"C 범위는 아직 낮은 전도성을 보였다. 또한 처리온도 증가에 따라 충 방전효율은 증가하는 반면, 충 방전용량은 감소되는 경향을 보였다. 그리고 탄화시의 가스 분위기에 따라서 제조되는 음극활물질의 전지특성에 영향을 받았다. 특히, 다른 가스 분위기 하에서 제조된 PAN계 전극들의 측정된 리튬이온의 확산계수 값은 전지의 충$\cdot$방전 특성과 일치하는 결과를 보였다. 탄화시 서로 다른 가스분위기에서 탄소섬유 표면상에 형성된 다양한 기능기그룹(surface functional group)들이 리튬이온과의 비가역적 반응이 진행되는 사실을 간접적으로 확인하게 해준다. 산화분위기에서의 안정화시의 PAN섬유에 가해지는 장력은 가교 결합 중에 형성되는 분자의 배향을 유지시켜 주는 역할을 하는데, 안정화처리 후에도 섬유의 길이변화가 없는 장력조건 (fixed-length condition)에서 충 방전효율 및 용량과 사이클 안정성이 우수한 것으로 나타났다.

• 전기화학회지
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• 제16권4호
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• pp.191-197
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• 2013

리튬2차전지용 양극소재인 $Li(Ni_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3})O_2$를 공침법을 이용해 $Ni_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3}(OH)_2$ 전구체로부터 합성하였고, 공침조건을 조절하여 전구체의 1차 입자 형상을 Flake형상과 Needle형상으로 제어하였다. 동일한 공정으로 리튬과 혼합하고 열처리하여, 입도, 탭밀도, 화학적 성분 등이 동일한 분체물성의 양극 소재를 합성하였다. 전구체의 1차입자 형상에 따른 $Li(Ni_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3})O_2$의 전기화학적 특성을 평가하고, 이 특성의 변화를 SEM, XRD, EELS로 이용하여 분석하여 연관성을 고찰하였다. Needle형상 전구체로 합성한 $Li(Ni_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3})O_2$ 양극의 1차입자는 Flake형상 전구체로 합성한 경우보다 작고, EELS결과로는 입자표면의 Li농도가 내부보다 상대적으로 높았다. 전기화학적인 수명과 출력특성에서 Needle형상 전구체로 합성한 양극이 Flake형상 전구체의 경우보다 우수한 특성을 보였는데, 임피던스 측정으로부터 낮은 전하이동저항에 연관되어 있을 것으로 생각된다.

• 전기화학회지
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• 제2권4호
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• pp.183-189
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• 1999

원자력 시설의 가동 및 유지보수 중에 중$\cdot$저준위 방사성폐기물로 다량 생성되는 폐 유기이온교환수지를 상온의 수용 상 내에서 분해 처리하는 공정을 개발할 목적으로, 전기화학적으로 생성되는 Ag(II)를 매개산화제로 사용하여 양이온 및 음이온교환수지의 분해 연구를 수행하였다. Ag(II) 매개산화 공정에서 제어 가능한 인자인 전류, 온도 및 전해질 농도가 이온교환수지의 분해거동에 미치는 영향을 고찰하였다. 양이온교환수지는 거의 대부분 $CO_2$로 분해되었으며, 전류밀도가 감소할수록 전류효율이 증가됨을 보인 반면에 양극전해질로 사용된 질산의 농도 및 온도가 증가하더라도 분해거동에는 영향을 미치지 않았다. 양이온교환수지와는 달리 음이온교환수지의 분해시에는 온도와 무관하게 약 $10\%$ 정도가 CO로 분해되었고, $CO_2$로의 분해효율은 온도에 의존하는 경향을 보였으며, $60^{\circ}C$ 이상에서 효과적으로 분해가 가능하였다.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.70-74
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• 1999

위상이동 방법을 이용하여 Pd/0.5 M LiOH전해질 계면의 전극속도론적 패러미터를 정성적으로 해석하였다. 위상이동$(\phi)$은 음전위(E<0) 주파수(f)에 따르며, Pd음극에 흡착된 수소원자$(H_{ads})$의 표면피복율$(\theta)$ 반비례한다. 중간주파수 (10 Hz)에서 위상이동 변화$(\phi\;vs.\;E)$는 Frumkin흡착등온식$(\theta\;vs.\;E)$의 계산 및 도시에 사용할 수 있는 실험적인 방법이다. Pd/0.5 M LiOH전해질 계면에서 $1>{\theta}>0$에 따른 흡착자유에너지변화율(r),흡착평형상수(K),표준자유에너지$({\Delta}G_{\theta})$는 각각 22.3kJ/mol, $3.7\times10^{-3}{\Delta}G_{\theta}>-8.4kJ/mol$이다. 1$0.38>\theta>0$ 범위에서 수소원자 흡수에 기인한 에너지 방출 즉 발열반응이 Pd음극에서 있다. 전극속도론적 패러미터$(r,\;K,\;{\Delta}G_{\theta}$는 표면피복율$({\theta})$ 또는 위상이동$(\phi)$에 따른다.

• 한국환경보건학회지
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• 제29권2호
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• pp.62-68
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• 2003

Differential pulse voltammetry (DPV) using nafion-coated glassy carbon electrodes modified with Tetren(tetraethylene pentamine)-glycerol showed sensitivity for determining lead (II) at low concentration. The Lead (II) was accumulated on the electrode surface by the formation of the complex in an open circuit, and the resulting surface was characterized by medium exchange, electrochemical reduction, and differential pulse voltammetry. Various experimental parameters, such as the composition of modifier, preconcentration time, pH of electrolyte (0.1 M acetate buffer), and parameters of differential pulse voltammetry, were optimized. The initial potential was applied for 50 s, the electrode was scanned from -0.9 to -0.3 V, and the anodic peak current was measured at -0.604 V $\pm$ 0.015 V (vs. Ag/AgCl). The calibration plot was obtained in the range 1.0$\times$10$^{-8}$ M~l.0$\times$10$^{-6}$ M with pH 4.5 buffer solution. The detection limit (3$\sigma$) it as low as 5.0$\times$ 10$^{-9}$ M. This method is applied to the determination of lead(II) in a certified reference material and the result agrees satisfactorily with the certified value.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권6호
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• pp.327-331
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• 2016

Resistive random access memory (ReRAM) of metallic conduction channel mechanism is based on the electrochemical control of metal in solid electrolyte thin film. Amorphous chalcogenide materials have the solid electrolyte characteristic and optical reactivity at the same time. The optical reactivity has been used to improve the memory switching characteristics of the amorphous $As_2Se_3$-based ReRAM. This study focuses on the formation of holographic lattices patterns in the amorphous $As_2Se_3$ thin film for straight conductive channel. The optical parameters of amorphous $As_2Se_3$ thin film which is a refractive index and extinction coefficient was taken by n&k thin film analyzer. He-Cd laser (wavelength: 325 nm) was selected based on these basic optical parameters. The straighten conduction channel was formed by holographic lithography method using He-Cd laser.$ Ag^+$ ions that photo-diffused periodically by holographic lithography method will be the role of straight channel patterns. The fabricated ReRAM operated more less voltage and indicated better reliability.

• 한국재료학회지
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• 제21권12호
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• pp.703-707
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• 2011

The electrochromic properties of tungsten oxide films grown by RF sputtering were investigated. Among the sputter parameters, first the $Ar:O_2$ ratios were controlled with division into only an $O_2$ environment, 1:1 and 4:1. The structure of each film prepared by these conditions was studied by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and Rutherford backscattering spectroscopy. The sputter-deposited tungsten oxide films had an amorphous structure regardless of the $Ar:O_2$ ratios. The chemical compositions, however, were different from each other. The stoichiometric structure and low-density film was obtained at higher $O_2$ contents. Electrochemical tests were performed by cyclic voltammetry and chronoamperometry at 0.05 M $H_2SO_4$ solutions. The current density and charge ratio was estimated during the continuous potential and pulse potential cycling at -0.5 V and 1.8 V, respectively. The film grown in a higher oxygen environment had a higher current density and a reversible charge reaction during intercalation and deintercalation. The in-situ transmittance tests were performed by He-Ne laser (633 nm). At higher oxygen contents, a big transmittance difference was observed but the response speed was too slow. This was likely caused by higher film resistivity. Furthermore, the effect of sputtering pressure was also investigated. The structure and surface morphology of each film was observed by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. A rough surface was observed at higher sputtering pressure, and this affected the higher transmittance difference and coloration efficiency.