• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.442-454
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• 2021

The porous transport layer (PTL) is essential to effectively remove oxygen and hydrogen gas from the electrode surface at high current density operation conditions. In this study, the effect of PTL with different characteristics such as pore size, pore gradient, interfacial coating was investigated by multi-layered sintered mesh. A water electrolysis single cell of active area of the 34.56 cm² was constructed, and IV performance and impedance analysis were conducted in the range of 0 to 2.0 A/cm². It was confirmed that the multi-layered sintered mesh PTL, which have an average pore size of 25 to 57 ㎛ and a larger pore gradient, removed bubbles effectively and thus seemed to improve IV performance. Also, it was confirmed that the catalytic metals such as Ni, NiMo coating on the PTL reduced activation overpotential, but increased mass transport overpotential.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권1호
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• pp.49-54
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• 2022

반도체 Si 웨이퍼 Cu 배선을 제작하는데 사용하는 submicron 크기의 다마신 패턴의 구리 도금공정을 동일한 조건의 유기첨가제 및 전류밀도 조건을 사용하여 PCB 금속배선에 사용되는 수십 micron 크기의 패턴 도금에 적용하였다. PCB 패턴의 종횡비가 작아 쉽게 채워질 것으로 기대했던 것과는 달리, 이 경우 패턴 내부에 위치별 도금 두께 불균일도가 심화되는 것이 관찰되었다. 이러한 원인을 정량적으로 분석하기 위해 유동 및 전기장을 고려한 전기화학적 해석을 진행하였으며, 이를 통해 패턴 바닥부 코너에서 측벽과 바닥부의 도금에 의한 용액내 Cu²⁺ 이온의 고갈이 상대적으로 패턴 상부보다 빠르게 일어나는 것이 확인되었다. 이는 Cu²⁺ 이온의 확산계수가 2.65×10^-10 m²/s 로 초당 16.3 ㎛정도의 평균 이동거리를 가짐으로, 이 값이 다마신 패턴에서는 충분히 커서 원활하게 패턴 내부까지 이온 공급이 이루어지나, 수십 micron 크기를 갖는 PCB 크기에서는 소진된 구리이온을 보충해 주기 위해 충분한 시간이 필요하기 때문인 것으로 확인되었다. 구리 이온을 충분히 공급해 주기 위해 전류밀도를 낮춰 Cu²⁺ 이온이 확산할 수 있는 충분한 시간을 할애해 줌으로써 두께 균일도가 향상되는 것을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제30권2호
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• pp.5-15
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• 2022

본 연구에서는 궐련형 담배의 담뱃잎 바이오매스 폐기물을 수거하여 슈퍼커패시터용 활물질로 제조 및 응용하였다. 수거한 담뱃잎 폐기물을 질소 환경에서 다양한 온도(800/850/950℃)로 탄화하였으며, 탄소/산소 성분비(C/O ratio) 분석을 통해 850℃에서 가장 우수한 품질의 탄소 물질이 제조되었음을 확인하였다. 추가적으로 담뱃잎 기반의 탄소 물질에 폴리피롤(Polypyrrole)을 저온중합법을 통해 코팅하여 전기화학적 성능을 향상시켰다. 탄소 물질(CTL-850)과 폴리피롤을 코팅한 탄소 물질(CTL-850/PPy)을 기반으로 한 전극의 전기화학적 성능을 측정한 결과, -1.0-0.0V와 0.0-1.0V의 전위창에서 각각 100.2F g^-1@1 A g^-1과 155.3F g^-1@1 A g^-1의 우수한 비정전용량(Specific capacitance)를 나타내었다. 두 개의 전극을 활용하여 비대칭형 슈퍼커패시터 소자(Asymmetric supercapacitor device)를 제작하였으며, 제조한 비대칭형 CTL-850//CTL-850/PPy 소자는 2.0V의 구동전압 범위와 비정전용량(31.1F g^-1@1 A g^-1)을 가지고 있음을 확인하였다. 또한, 제조한 슈퍼커패시터 소자의 방전을 통해 1.8V의 Red Led를 점등할 수 있음을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 바이오매스를 우수한 성능의 친환경 에너지 저장매체로 활용하는 후속 연구에 대한 방향성을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권6호
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• pp.239-245
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• 2022

환원그래핀옥사이드(rGO)는 우수한 전기 화학적 능력으로 많은 응용과 관심이 집중되고 있어, 이에 대한 구조 및 열분석을 통한 rGO의 표준화는 품질개선과 관리를 용이하게 하여 사용자가 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있도록 할 수 있다. rGO 및 그래핀 관련 재료의 경우 레이어 층수의 결정과 그에 따른 물성의 차이를 정의하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 하이드라진 환원공정을 통해 그래핀옥사이드(GO)로부터 3~4층의 rGO-1과 9~10층의 rGO-2를 얻었다. 이렇게 준비된 rGO에 대해 X선 회절(XRD) 패턴인 (002) 반사와 관련된 2θ≈25°에서 회절 피크를 얻어 층간 거리와 FWHM 값을 얻어 층수(layer number)를 결정하였다. 이때 XRD 데이터 분석은 회절분석용 표준물질들을 사용하여 각도 보정을 수행하였다. 정밀한 층간거리와 FWHM 값은, 각도 보정된 회절 데이터를 이용하여 OriginLab 및 오픈 소스 XRD 회절분석 프로그램들을 사용하여 결정하였다. rGO 샘플들의 추가적인 물성 표준화 분석을 위해 TG-DSC 열분석을 수행하였다.

• 공업화학
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• 제33권2호
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• pp.188-194
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• 2022

본 연구에서는 비파괴적 표면 기능기화 통하여 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 탄소소재의 특성 변화를 최소화 시킬 수 있는 대면적화 공법을 제안하고, 대면적화 된 SWNT 전자 필름 상에 효소를 집적하여 효소와 SWCNT 전자 필름 간 효율적 전자 전달을 연구하였다. p-terphenyl-4,4"-dithiol, dithiothreitol와 SWCNT의 혼합을 통해 SWCNT 전자 필름의 균일도 및 전하 전달 능력을 향상시키고, 분광학적 분석 및 전기화학적 특성을 평가하여 SWCNT 전자 필름의 향상된 전기화학적 특성을 확인하였다. 전자 필름 상에 고분자 전해질 및 포도당 산화환원 효소를 layer-by-layer 기법으로 효율적으로 집적하여, 최종적으로 음전압 범위에서 구동이 가능한 포도당(glucose) 바이오센서를 구현하였다. 개발된 포도당 바이오센서는 효소와 SWCNT 전자 필름과의 높은 전하 전달 효율을 바탕으로 -0.45 vs. Ag/AgCl 음전압 범위에서 높은 산화환원 신호를 보였을 뿐 아니라 0~1 mM의 낮은 글루코스 농도 변화에서 약 98 ㎂/mM·cm²의 높은 감도를 보였다. 또한 음전압 구동을 통하여, 산화 반응을 일으킬 수 있는 4종의 방해물질(요산, 아스코르빅산, 도파민, 아세타아미노펜) 환경에서 4% 이하의 변화를 보여 높은 선택성을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.341-347
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• 2023

PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cells)에서 PtCo/C 합금 촉매가 성능이나 내구성에서 우수하여 많이 사용되고 있다. 그러나 높은 전압에서(1.0~1.5 V) 평가되는 촉매 지지체 내구성에 관한 연구는 별로 보고 되지 않았다. 본 연구에서는 PtCo/C 촉매와 Pt/C 촉매에 촉매 지지체 가속 열화 프로토콜을 적용한 후 내구성을 비교하였다. 1.0↔1.5V 전압 변화 사이클 반복 후에 촉매 비활성도(Mass activity)와 전기화학적 활성면적(ECSA), 전기이중층 용량(DLC), Pt 용해와 입자 성장 등을 분석하였다. 전압변화 2,000 사이클 후 PtCo/C 촉매는 Pt/C 촉매에 비해 0.9 V에서 촉매 무게당 전류밀도가 1.5배 이상 감소하였다. 이와 같은 결과는 PtCo/C 촉매의 카본지지체의 열화 속도가 Pt/C 촉매보다 높기 때문이었다. Pt/C 촉매는 PtCo/C 촉매보다 촉매층의 ECSA 감소가 1.5배 이상 높았지만 Pt/C 촉매의 카본 지지체 부식이 작아 I-V 성능 감소가 작았다. PtCo/C 촉매의 고전압 내구성 향상을 위해서는 카본 지지체 내구성 향상이 필수적임을 보였다.

• 분석과학
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• 제20권5호
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• pp.393-399
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• 2007

본 연구에서는 갈락토오즈의 현장검사(point-of-care testing, POCT)를 위한 일회용 갈락토오즈 바이오센서 개발에 관해 논하고자 한다. Galactose oxidase(GAO)와 horseradish peroxidase(HRP) 두 효소를 0.05 M phosphate 완충용액에 용해시킨 후 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 제작한 전극위에 고정화하여 센서를 제작하였다. 이렇게 제작된 센서를 이용하여 $100{\mu}L$ 이하의 시료를 이용하여 갈락토오즈를 90초 이내에 측정하였다. 전극에서의 반응을 최적화하기 위하여 GAO 효소가 가장 우수한 활성을 나타내는 pH 7.0 완충용액을 이용하여 GAO와 HRP 효소를 1:1로 고정화하고, 1mM 1,1'-ferrocene-dimethanol 전자전달매개체를 도입하여 센서를 제작하였다. 유리 탄소전극의 경우 100 mV (vs Ag/AgCl), 스크린 프린트된 전극의 경우 -100 mV(vs Ag/AgCl)의 인가전압을 적용하였다. 본 연구에 의해 개발된 센서는 $0{\sim}400{\mu}M$의 갈락토오즈 농도에 대하여 우수한 직선성($r^2$ = 0.997, S/N = 3)을 나타내었고 낮은 인가전압을 적용하여 갈락토오즈를 측정하므로, ascorbic acid, uric acid 그리고 acetaminophen과 같은 방해물질의 영향을 최소화 할 수 있었다. 또한 갈락토오즈 표준 용액에 대하여 만족할 만한 재현성을 나타내었다(CV = 5%).

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.515-521
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• 2023

본 연구에서는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 열분해하여 얻은 폐 탄소섬유를 이용하여 기상 불소화를 통해 불화탄소를 제조하고 리튬일차전지의 환원극 소재로 재활용하고자 하였다. 먼저 열분해로 얻은 폐 탄소섬유의 물리화학적 특성을 파악하였으며, 이 폐 탄소섬유에 기상 불소화 효과를 평가하기 위하여 불화탄소의 구조적, 화학적 특성을 분석하였다. XRD 분석에 의해 폐 탄소섬유의 육각망탄소 적층구조(002피크)는 기상 불소화의 온도가 증가함에 따라 점차 불화탄소 구조(001피크)로 전환되었음을 확인하였다. 이 불화탄소를 이용하여 제조된 리튬일차전지의 방전용량은 최대 862 mAh/g이었다. 이는 다른 탄소 재료로 제조한 불화탄소 기반 리튬이온차전지의 방전용량과 비교하였을 때 우수한 성능을 보였다. 이러한 결과는 폐 CFRP 기반 폐탄소섬유를 이용한 불화탄소는 리튬일차전지의 환원극 소재로 활용할 수 있을 것으로 여겨진다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권1호
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• pp.30-35
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• 2024

수소에너지 생산을 위한 물분해 시스템의 효율을 향상시키기 위해서는, 수소발생반응(HER)과 산소발생반응(OER) 각각에서 촉매로 인한 전기화학적 반응에서의 높은 과전압의 감소가 수반되어야 한다. 그 중에서도 전이금속 기반의 화합물들은 현재 상용되고 있는 백금 등의 귀금속을 대체할 촉매 재료로써 주목받고 있다. 본 연구에서는, 저렴한 금속 다공성 소재인 니켈폼(Ni foam)을 지지체로 사용하고, 수열합성 공정을 통해 Fe-doped β-Ni(OH)₂ 마이크로결정을 합성하였다. 또한 OER 특성을 향상시키기 위하여 Mo을 동시도핑하여 합성된 Fe-Mo co-doped β-Ni(OH)₂ 마이크로결정의 형상, 결정구조 및 수전해 특성의 변화를 관찰하였으며, 상용 수전해 시스템의 촉매로서의 적용가능성을 검토하였다.

• 생물정신의학
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• 제4권1호
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• pp.84-94
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• 1997

본 연구는 27명의 만성 정신분열증 환자들을 대상으로 비정형적 항정신병 약물인 clozapine을 8주간 투여하여 임상증상 치료반응(PANSS와 CGI 척도 이용)과 혈장 대사물(혈장 HVA 농도, 5-HIAA 농도 및 HVA/5-HIAA 농도비 측정) 변화와의 상관관계를 알아보고, 아울러 clozapine 치료 반응군과 치료 비반응군간의 약물투여전 기준 혈장 대사물과 clozapine투여 8주후 대사물의 변화율을 비교하여 혈장 대사물 농도가 clozapine 치료의 예측인자로서 가능성이 있는 가를 알아 보기 위하여 시행되었다. 전체 연구대상군에서 clozapine 투여기간에 따른 혈장 HVA 농도, 5-HIAA 농도는 각각 유의한 감소가 있었으나, 혈장 HVA/5-HIAA 농도비는 유의한 변화가 없었다. 전체 연구대상군에서 clozapine 투여 8주 후 혈장 HVA 농도변화율, 혈장 5-HIAA 농도변화율, 혈장 HVA/5-HIAA 농도비 변화율 각각과 8주후 정신병리(PANSS 양성척도점수, 음성척도점수, 일반정신병리척도 점수, 전체점수) 변화율과의 상관분석결과 혈장 HVA 변화율은 PANSS 양성척도점수 변화율, 일반정신병리척도 점수 변화율, 그리고 전체점수의 변화율과 각각 유의한 정 상관성이 있었으며, 반면 혈장 5-HIAA 농도 변화율은 PANSS 음성척도점수 변화율과 유의한 정 상관성이 있었다. 전체 연구대상군에서 clozapine 투여 8주 후 혈장 HVA 농도변화율은 PANSS 양성척도 항목중 특히 망상 및 환각행동 항목점수의 변화율과 각각 유의한 정 상관성이 있었으며, PANSS 음성척도 항목중에서는 대화흐름 및 자발성 결여 항목점수의 변화율과 유의한 정 상관성이 있었다. 혈장 5-HIAA 농도 변화율은 PANSS 음성척도 항목 중 둔마된 정동, 빈약한 신뢰감 항목 점수의 변화율과 각각 유의한 정 상관성이 있었다. Clozapine 투여 8주 후 PANSS 전체점수가 20% 이상 감소되고 CGI 심도점수가 경도 이하인 경우를 치료반응의 기준으로 정의했을 때, 전체 27명의 대상환자 중 48%(13명)가 치료반응군이었다. Clozapine 치료 반응군(N=13명)과 치료 비반응군(N=14명)의 비교에서 약물투여 전 기준 혈장 HVA 농도와 기준 혈장 HVA/5-HIAA 농도비는 치료 반응군이 유의하게 높았으며, 기준 혈장 5-HIAA 농도는 양 군 간의 유의한 차이가 없었다. Clozapine 치료반응군의 경우 약물투여 8주 후 혈장 HVA 농도가 40.3% 감소하고, 치료 비반응군은 혈장 HVA 농도가 3.1% 증가하여 양군 간의 유의한 차이를 보였다. Clozapine 투여 8주 후 혈장 5-HIAA 농도변화율과 혈장 HVA/5-HIAA 농도비 변화율은 치료반응군과 비반응군 간에 각각 유의한 차이가 없었다. 이상의 연구결과는 만성 정신분열증 환자에서 clozapine의 항정신병효과 중 양성증상은 도파민 길항효과와 관련이 있고, 음성증상은 세로토닌 길항효과와 관련이 있음을 시사하였다. 또한 만성 정신분열증 환자에서 약물투여 전 혈장 HVA 농도와 약물투여 후 혈장 HVA 농도변화가 각각 clozapine의 치료반응 예측인자로서 이용 가능성이 있음을 시사하였다.