• 제목/요약/키워드: Fuel Cells

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롤투롤 슬롯 다이 코터를 이용한 간헐 코팅 공정 개발 (Development of Intermittent Coating Process Using Roll-to-roll Slot-die Coater)

  • 정모세;김기은;나정필;박종운
    • 반도체디스플레이기술학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.32-37
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    • 2023
  • For the potential applications in large-area OLED lightings, hydrogen fuel cells, and secondary batteries, we have performed an intermittent coating of high-viscosity polydimethylsiloxane using roll-to-roll slot die coater. During intermittent coating, dead zones inevitably appear where the thickness of PDMS patch films becomes non-uniform, especially at the leading/trailing edge. To reduce it, we have coated the PDMS patches by varying the process parameters such as the installation angle of the slot die head, coating speed, and patch interval. It is observed that the PDMS solution flows down and thus the thickness profile is non-uniform for horizonal intermittent coating, whereas the PDMS solution remaining on the head lip causes an increase in the PDMS thickness at the leading/trailing edges for vertical intermittent coating when the coating velocity is low. As the coating speed increases, however, the dead zone is shown to be reduced. It is addressed that the overall dead zone (the dead zone at the leading edge + the dead zone at the trailing edge) is smaller with horizontal intermittent coating than with vertical intermittent coating.

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미래 자동차 분야 국가연구개발사업의 주요 연구 토픽과 투자 동향 분석: LDA 토픽모델링을 중심으로 (Exploring Key Topics and Trends of Government-sponsored R&D Projects in Future Automotive Fields: LDA Topic Modeling Approach)

  • 마형렬;이철주
    • 한국산업정보학회논문지
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    • 제29권1호
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    • pp.31-48
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    • 2024
  • 글로벌 자동차 산업은 연결, 자율주행, 공유, 전동화 등의 주요 방향 아래 지속적으로 발전하고 있으며, 국내 자동차 산업 또한 기존의 전통적인 자동차 부품 제조로부터 미래 트렌드에 부합하는 전략적인 업의 전환을 꾀하고 있다. 본 연구에서는 2013년부터 2021년까지 산업통상자원부에서 지원한 미래 자동차 분야 연구개발 과제를 대상으로 토픽 모델링을 수행하였다. 해당 기간을 3개 기간으로 구분하여 주요 토픽의 변화를 분석하였다. 센서와 통신, 운전자 보조 기술, 배터리 및 전력 기술은 전 기간 동안 지속적인 주요 토픽으로 나타났으며, 고강도 경량 차체와 같은 주제는 1기에서만 관찰되었다. 한편, AI, 빅데이터, 수소 연료전지와 같은 주제는 2기와 3기에 점점 더 중요한 토픽으로 부상하였다. 또한, 토픽별 정부 투자액과 투자 증가율을 기준으로 각 기수별 집중 투자 분야를 분석하였다. 이러한 연구 결과는 향후 자동차 분야의 정책 수립 및 연구개발 전략 마련 시 기초 자료로 활용될 것으로 예상되며, 증거 기반의 정책 수립과 결정에 기여할 것으로 기대된다.

자연기반해법의 에너지원으로서 P-MFC 활용을 위한 연구경향 분석 - VOSviewer를 활용한 동시 출현단어 분석 중심으로 - (Analysis of research trends for utilization of P-MFC as an energy source for nature-based solutions - Focusing on co-occurring word analysis using VOSviewer -)

  • 권미리;반권수
    • 한국습지학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.41-50
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    • 2024
  • 식물 미생물 연료전지(P-MFC)는 식물과 근계의 미생물 군집에서 전기를 생성하는 바이오매스 활용 에너지 기술로 지속가능한 환경을 고려하는 자연기반해법의 적정기술이다. 국내 수변공간에 적합한 P-MFC 기술 개발을 위해서는 국제적인 연구 동향에 대한 분석이 선행되어야 할 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 Web of Science에서 조회되는 P-MFC 관련 연구논문 총 700편을 대상으로 동시 출현단어 분석 프로그램인 VOSviewer을 사용해 핵심 키워드를 도출하고 연구 동향을 분석하였다. 분석 결과, 첫째, P-MFC 관련 연구는 1998년부터 지속적으로 증가하고 있으며 특히 2010년대 중후반부터 크게 증가 추세에 있다. 국가별 논문 투고 수는 '중국'-'미국'-'인도' 순으로 가장 많았으며 2010년대 이후 P-MFC에 관해 관심이 커지기 시작해 수변공간과 습지 환경이 풍부한 필리핀, 우크라이나, 멕시코 등의 나라에서도 게재 수가 늘어나고 있는 것으로 나타났다. 둘째, 기간별 연구 경향의 경우, 1998년~2015년에는 다양한 환경에서 미생물 연료전지의 성능 검증에 대한 연구가 주를 이루었다. 2016년~2020년에는 미생물 연료전지 사용의 구체적인 조건, P-MFC의 구조 및 발전 방식과 관련된 연구가 주를 이루었다. 2021년~2023년에는 P-MFC 발전 과정의 제약 요소와 효율성 향상을 위한 구체적인 연구가 주로 진행되었다. 본 연구를 통해 파악된 P-MFC 관련 국제적 연구 동향은 향후 국내 수변공간에 적합한 기술 개발 시 유용한 자료로 사용될 수 있을 것이다. 향후 본 연구 외에 세부 분야별 연구 동향 및 수준에 대해서도 추가적인 연구가 필요하며 국내에서 P-MFC 기술의 발전과 활성화를 위해서는 현장 적용성에 대한 연구 확대와 정책, 제도적 개선도 병행되어야 할 것이다.

설비공학 분야의 최근 연구 동향 : 2013년 학회지 논문에 대한 종합적 고찰 (Recent Progress in Air-Conditioning and Refrigeration Research : A Review of Papers Published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering in 2013)

  • 이대영;김사량;김현정;김동선;박준석;임병찬
    • 설비공학논문집
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    • 제26권12호
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    • pp.605-619
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    • 2014
  • This article reviews the papers published in the Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering during 2013. It is intended to understand the status of current research in the areas of heating, cooling, ventilation, sanitation, and indoor environments of buildings and plant facilities. Conclusions are as follows. (1) The research works on the thermal and fluid engineering have been reviewed as groups of fluid machinery, pipes and relative parts including orifices, dampers and ducts, fuel cells and power plants, cooling and air-conditioning, heat and mass transfer, two phase flow, and the flow around buildings and structures. Research issues dealing with home appliances, flows around buildings, nuclear power plant, and manufacturing processes are newly added in thermal and fluid engineering research area. (2) Research works on heat transfer area have been reviewed in the categories of heat transfer characteristics, pool boiling and condensing heat transfer and industrial heat exchangers. Researches on heat transfer characteristics included the results for general analytical model for desiccant wheels, the effects of water absorption on the thermal conductivity of insulation materials, thermal properties of Octadecane/xGnP shape-stabilized phase change materials and $CO_2$ and $CO_2$-Hydrate mixture, effect of ground source heat pump system, the heat flux meter location for the performance test of a refrigerator vacuum insulation panel, a parallel flow evaporator for a heat pump dryer, the condensation risk assessment of vacuum multi-layer glass and triple glass, optimization of a forced convection type PCM refrigeration module, surface temperature sensor using fluorescent nanoporous thin film. In the area of pool boiling and condensing heat transfer, researches on ammonia inside horizontal smooth small tube, R1234yf on various enhanced surfaces, HFC32/HFC152a on a plain surface, spray cooling up to critical heat flux on a low-fin enhanced surface were actively carried out. In the area of industrial heat exchangers, researches on a fin tube type adsorber, the mass-transfer kinetics of a fin-tube-type adsorption bed, fin-and-tube heat exchangers having sine wave fins and oval tubes, louvered fin heat exchanger were performed. (3) In the field of refrigeration, studies are categorized into three groups namely refrigeration cycle, refrigerant and modeling and control. In the category of refrigeration cycle, studies were focused on the enhancement or optimization of experimental or commercial systems including a R410a VRF(Various Refrigerant Flow) heat pump, a R134a 2-stage screw heat pump and a R134a double-heat source automotive air-conditioner system. In the category of refrigerant, studies were carried out for the application of alternative refrigerants or refrigeration technologies including $CO_2$ water heaters, a R1234yf automotive air-conditioner, a R436b water cooler and a thermoelectric refrigerator. In the category of modeling and control, theoretical and experimental studies were carried out to predict the performance of various thermal and control systems including the long-term energy analysis of a geo-thermal heat pump system coupled to cast-in-place energy piles, the dynamic simulation of a water heater-coupled hybrid heat pump and the numerical simulation of an integral optimum regulating controller for a system heat pump. (4) In building mechanical system research fields, twenty one studies were conducted to achieve effective design of the mechanical systems, and also to maximize the energy efficiency of buildings. The topics of the studies included heating and cooling, HVAC system, ventilation, and renewable energies in the buildings. Proposed designs, performance tests using numerical methods and experiments provide useful information and key data which can improve the energy efficiency of the buildings. (5) The field of architectural environment is mostly focused on indoor environment and building energy. The main researches of indoor environment are related to infiltration, ventilation, leak flow and airtightness performance in residential building. The subjects of building energy are worked on energy saving, operation method and optimum operation of building energy systems. The remained studies are related to the special facility such as cleanroom, internet data center and biosafety laboratory. water supply and drain system, defining standard input variables of BIM (Building Information Modeling) for facility management system, estimating capability and providing operation guidelines of subway station as shelter for refuge and evaluation of pollutant emissions from furniture-like products.

수정된 폴리올 방법을 적용하여 합성한 PtM 촉매들의 산소환원반응성 연구 (A Study on Oxygen Reduction Reaction of PtM Electrocatalysts Synthesized by a Modified Polyol Process)

  • 양종원;현규환;추천호;권용재
    • 공업화학
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    • 제25권1호
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    • pp.78-83
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    • 2014
  • 본 연구에서는 수정된 폴리올법에 의해 합성된 백금-이트륨 및 백금-니켈 합금 촉매들의 성능 및 특성 평가를 진행하였다. 그렇게 합성된 합금 촉매들은 고분자전해질연료전지의 공기극 촉매로 사용되며 그 촉매들의 산소환원반응성 및 연료전지의 전기적 성능이 측정되고 상업적으로 사용되는 백금 촉매와 해당하는 결과들이 비교되었다. 성능 및 특성 비교를 위해, 백금 합금 촉매들의 입자크기와 분포는 투과전자현미경에 의해 관측되었고 활성표면적은 반복주사 전압-전류법에 의해 측정되었으며 그들의 산소환원반응성 및 연료전지의 전기적 성능은 회전원판 및 회전-고리 원판전극을 이용한 선형주사 전압-전류법 및 완전지 테스트를 통해 평가되었다. 그 결과 백금 합금 촉매들의 구조적 특성인 입자크기 및 분포 및 활성표면적은 상용 백금 촉매와 그 특성이 비슷하였다. 촉매들의 산소환원반응성의 경우에도 백금 합금 촉매들은 상용 백금 촉매와 비슷하거나 더 나은 반파장전위, 속도론적 전류밀도, 산소분자당 전이되는 전자수, 과산화수소 생성율을 나타내었다. 촉매의 구조적 특성 및 산소환원반응성에 입각해서 완전지 성능을 평가했을 때, 백금 합금 촉매들은 상용백금 촉매보다 더 우수한 0.6 V에서 전류밀도 및 최대출력밀도 값을 나타내었다. 이를 토대로 수정된 폴리올법에 의해 합성된 백금 합금 촉매들은 상용백금 촉매보다 비슷하거나 우수한 산소환원반응성 및 완전지 성능을 가질 수 있음을 제시하였다.

저가습 고온 고분자 연료전지용 유-무기 복합막에 관한 연구 (A Study on Organic/Inorganic Composite Membrane for Low humidity and High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells)

  • 최영우;김미내;임성대;박석희;윤영기;양태현;김창수;남기석
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.135.1-135.1
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    • 2010
  • 최근 고온에서 사용 가능한 PEMFC용 고분자전해질 막 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PEMFC가 고온에서 작동하게 되면 높은 성능과 많은 장점을 갖게 된다. PEMFC를 $100^{\circ}C$ 이상에서 운전하게 될 경우 백금 전극 반응을 향상시켜 고가의 백금 촉매 양을 줄일 수 있게 되고, 수소연료 속에 미량 포함된 CO에 의한 촉매표면 피독현상에 대한 내구성을 높일 수 있어 저 순도 수소연료 사용이 가능해 진다. 또한 가습장치와 수소 연료 개질장치의 부피를 줄일 수 있게 되어 전체적인 PEMFC 시스템이 단순화 된다. 현재 연료전지용 고분자 전해질막으로 DuPont사의 과-불소계 고분자 전해질막인 Nafion$^{(R)}$이 가장 널리 사용되고 있다. Nafion$^{(R)}$은 유연한 분자구조 안에 소수성이 강한 주사슬과 친수성을 나타내는 술폰산이 결합된 곁사슬이 존재하여 술폰화 곁사슬의 클러스터 둘레에는 친수성 영역이 형성이 되기때문에 소수/친수 상 분리가 잘되어 이온 클러스터 형성이 용이하지만 제조비용이 높은 단점을 갖고 있다. 특히, 전해질 막내에서 Bronsted base 역할을 하는 물에 의해 이온전도가 이루어지기 때문에 고온에서는 수분증발로 인해 성능이 급격히 감소된다. 따라서, 본 연구에서는 고온 저가습 조건에서 운전이 가능하고 Nafion이 갖는 문제점을 해결하고자, 내열특성이 뛰어나며 높은 수소이온 전도도 학보가 용이한 Sulfonated Poly(aryl ether)sulfone(SPAES) 고분자 전해질에, 고온에서도 수화성이 유지될 수 있도록 지르코니아를 황산화한 sulfated zirconia(s-$ZrO_2$)를 함침하여 복합 고분자전해질막을 제조하여 고온 저가습 조건에서의 수소이온 전도 특성에 관한 연구를 수행하였다. 개발된 막의 물리/화학적 특성은 water content(Wup%), 이온교환 용량(IEC, meq $g^{-1}$), 수소이온전도도(s $cm^{-1}$) 열 중량 분석(TGA), X선 회절분석(XRD) 등을 통하여 분석 및 관찰하였다. 내화학 및 열적 특성분석 결과, 황산화 반응공정으로 $ZrO_2$에 술폰산기가 안정적으로 결합하고 있음이 관찰되었으며, 본 연구에서 개발된 유 무기 복합막이 $250^{\circ}C$이상 열적안정성을 확보하고 있는 것으로 판단되었다. $100^{\circ}C$ 이하의 저온 영역에서, 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES막에서 이온교환용량(IEC)이 순수 SPAES 막보다 낮음에도 불구하고, water uptake가 증가함과 동시에 수소이온 전도도가 향상된 것을 관찰하였다. 또한, 고온에서는 수소이온이 자유롭게 이동할 수 있는 water channel을 형성하는 free water는 증발 하지만 s-$ZrO_2$와 SPAES의 술폰산기 사이에 강력하게 결합하고 있는 bound Water는 $100^{\circ}C$ 이상의 고온 영역에서도 존재하여, 비록 무가습 조건에서도 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES50 전해질 막의 경우, 높은 전도도를 나타냄을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 저가습 고온 적용을 목적으로 개발된 s-$ZrO_2$/SPAES50막은 우수한 내열 특성을 나타냄과 동시에 저가습 고온 영역($120^{\circ}C$, $50RH{\downarrow}$)에서 높은 수소이온 전도도를 유지하여, 고온 저가습 연료전지 운전에 적합할 것으로 사료된다.

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소수성 HY-형 제올라이트제 하니컴의 제조 및 그 하니컴의 벤젠, o-xylene, MEK에 대한 흡.탈착특성 (Manufacture of the Hydrophobic HY-type Zeolite-honeycomb and Its Adsorption/Desorption Characteristics for the Benzene, o-xylene, and MEK)

  • 모세영;전동환;권기승;손종렬
    • 한국대기환경학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.84-96
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    • 2007
  • We performed the experiments to manufacture the hydrophobic $200cells/in^2$-zeolite honeycomb using HY-type zeolite of Si/Al ratio of 80 for separating and removing the VOCs emitted from small and medium size-plants by adsorption and to determine the drying method for the honeycomb at $105^{\circ}C$ without cracking, then measured performances of the honeycomb to adsorb the benzene, o-xylene, and MEK and to desorb the benzene and MEK saturated on the honeycomb by the nitrogen gas as the desorption gas. As a results, the good honeycomb was formed and the honeycomb was not cracked when the mixing ratio of the zeolite to bentonite to methyl cellulose to polyvinyl alcohol to glycerine to water is 100 : 8.73 : 2.18 : 4.19 : 1.38 : 126 and dried the honeycomb at $105^{\circ}C$ for 24 hours in the drying oven. The shape of the dried honeycomb was not changed after calcination, and the compressive strengths of the honeycomb after drying and calcination were 6.7 and $0.69kg/cm^2$, respectively. The adsorption efficiencies of the honeycomb for benzene, o-xylene, and MEK were $92{\sim}96%$ at the room temperature. The desorption efficiency at $180^{\circ}C$ was higher than that at $150^{\circ}C\;by\;1.5{\sim}13.8%$ depending on the flow rate of the nitrogen gas, and it was found that desorption efficiency is higher than 85% at $180^{\circ}C$ and 1.0L/min of the nitrogen gas. At $180^{\circ}C$ and 0.2 L/min, the concentration of the benzene and MEK in the used desorption gas are higher than 40,000 and 50,000ppm, respectively, so it be used as the fuel for preheating the desorption gas fed into the column in desorption cycle.

Hot Cell 내에 오염된 고방사능분진 제거를 위한 사이클론 개발 및 성능평가 (The Development and Performance Evaluation of a Cyclone to Remove Hot Particulate from a Contaminated Hot Cell)

  • 김계남;원휘준;최왕규;정종헌;오원진;박진호
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제4권3호
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    • pp.217-226
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    • 2006
  • 원자력연구소 핫셀의 구조와 오염특성이 조사되었다. SEM 측정결과 핫셀 내부에 부착된 고방사능 분진의 크기는 $0.2{\sim}10{\mu}m$이었다. 사이클론의 최적 Vortex finder의 길이는 49 mm이고, 모의입자 유입속도는 15m/sec가 적합했다. 이때 $3{\mu}m$의 포집효율은 약 85%였다. 모의 입자 유입속도가 15m/sec보다 빠를 때, 포집효율의 증가율은 크지 않았다. 유입가스의 온도가 증가할 때, 포집효율은 약간 감소했다. Vortex finder의 길이가 증가할수록 사이클론내의 압력강하는 커졌다. Cut size diameter는 Reynolds number의 증가와 함께 감소했다. 측정된 Reynolds number에 근거하면, 사이클론 내부는 난류이고 이 난류는 사이클론 내의 압력강하에 원인이 된다고 사료된다. $Stk^{1/2}_{50}$는 Re 값의 증가와 함께 감소하고, Re의 값이 커질 때에서 일정한 값에 수렴했다. 즉, 6000-8000의 Re에서 $Stk^{1/2}_{50}$는 약 0.045를 나타냈다.

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혼합배양 해양세균에 의한 Bunker-C유의 생물분해 (Biodegradation of Bunker-C Oil by the Mixed Enrichment Culture of Marine Bacteria)

  • 박인식;박중연;서근학;홍용기
    • 한국수산과학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.152-156
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    • 1987
  • 최근 석유류의 유출로 인하여 자연생태계의 오염이 심각한 문제로 대두되고 있으므로 본 연구에서는 부산, 충무, 울산 연근해의 해수 및 해저질을 체취하여 bunker-C유와 함께 enrichment culture시켜 만들어진 혼합배양세균을 사용하여 소량의 영양염이 첨가된 해수에서 bunker-C유의 생물분해에 미치는 영향을 조사하였다. 혼합배양세균들의 배양시간에 따른 bunker-C유 유화분산 정도는 PH를 7.6으로 완충시켜주면 유탁도는 2.2까지 증가하고 생균수도 $8.7\times10^8\;cell/ml$까지 증가하며 배양 10일만에 약 $48\%$의 유류를 생물분해시켰다. 그리고 영양염의 영향에 있어서는 질소원과 인산원의 첨가가 필수적으로 요구되며, 유류의 황함량과 유류의 질에는 별로 영향을 받지 않고 높은 유탁도를 나타내었다. pH의 범위는 7.0에서 8.0사이에서 높은 유탁도 증가를 보이며, 유류의 량은 7.5 g/l 농도까지 유화분산을 잘 시켰다.

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EDLC 슈퍼 캐피시터 특성 분석을 위한 양산용 전기화학 분석 장치 개발 (Development of an Electro Impedance Spectroscopy device for EDLC super capacitor characterization in a mass production line)

  • 박찬희;이혜인;김상중;이정호;김성진;이희관
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제13권12호
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    • pp.5647-5654
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    • 2012
  • 본 논문에서는 기존에 주로 연료전지나 배터리 분석용으로 사용되었던 EIS 장비를 그 적용 범위를 넓혀 차세대 축전지인 EDLC 슈퍼커패시터까지도 분석할 수 있도록 개발하였다. 시스템은 다양한 패턴을 발생시킬 수 있는 신호 발생기, 정전위기, 수집된 신호처리를 위한 고속 디지털 필터 및 측정 프로그램으로 구성되었다. 개발된 시스템은 연구실 레벨에 그치지 않고 휴대용이면서 양산용에도 적합한 전기화학 분석 장치이다. 시스템의 특징으로는 0.01에서 20kHz까지 신호 출력이 가능하며, 동시에 수집된 전류신호는 푸리에변환을 이용하여 빠르게 분석할 수 있다. 장치를 이용하여 분석한 EDLC의 특성인 복소 저항 임피던스와, 등가이론을 적용한 등가회로 임피던스 데이터를 비교한 결과, 비슷한 결과를 확인 할 수 있었다. 이 시스템을 사용하면, 슈퍼커패시터의 생산 과정에서 시간에 따라 변하는 전기화학적 임피던스 변화를 빠른시간에 측정 할 수 있을 것으로 예상된다.