• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제9권3호
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• pp.163-168
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• 2018

Biomass waste-derived carbon is an attractive alternative with environmental benignity to obtain carbon material. In this study, we prepare carbon from coffee grounds as a biomass precursor using a simple, inexpensive, and environmentally friendly method through physical activation using only steam. The coffee-derived carbon, having a micropore-rich structure and a low extent of graphitization of disordered carbon, is developed and directly applied to lithium-ion battery anode material. Compared with the introduction of the Ketjenblack (KB) conducting agent (i.e., coffee-derived carbon with KB), the coffee-derived carbon itself achieves a reversible capacity of ~200 mAh/g (0.54 lithium per 6 carbons) at a current density of 100 mA/g after 100 cycles, along with excellent cycle stability. The origin of highly reversible lithium storage is attributed to the consistent diffusion-controlled intercalation/de-intercalation reaction in cycle life, which suggests that the bulk diffusion of lithium is favorable in the coffee-derived carbon itself, in the absence of a conducting agent. This study presents the preparation of carbon material through physical activation without the use of chemical activation agents and demonstrates an application of coffee-derived carbon in energy storage devices.

• 한국표면공학회지
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• 제41권4호
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• pp.147-155
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• 2008

The dental orthodontic wire provides a good combination of strength, corrosion resistance and moderate cost. The purpose of this study was to investigate the effects of TiN and ZrN coating on corrosion resistance and physical property of orthodontic wire using various instruments. Wires(round type and rectangular type) were used, respectively, for experiment. Ion plating was carried out for wire using Ti and Zr coating materials with nitrogen gas. Ion plated surface of each specimen was observed with field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS), atomic force microscopy(AFM), vickers hardness tester, and electrochemical tester. The surface of TiN and ZrN coated wire was more smooth than that of other kinds of non-coated wire. TiN and ZrN coated surface showed higher hardness than that of non-coated surface. The corrosion potential of the TiN coated wire was comparatively high. The current density of TiN coated wire was smaller than that of non-coated wire in 0.9% NaCl solution. Pit nucleated at scratch of wire. The pitting corrosion resistance $|E_{pit}-E_{rep}|$ increased in the order of ZrN coated(300 mV), TiN coated(120 mV) and non-coated wire(0 mV).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.287-287
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• 2011

ITRS(international technology roadmap for semiconductors)에 따르면 MOS (metal-oxide-semiconductor)의 CD(critical dimension)가 45 nm node이하로 줄어들면서 poly-Si/SiO2를 대체할 수 있는 poly-Si/metal gate/high-k dielectric이 대두되고 있다. 일반적으로 metal gate를 식각시 정확한 CD를 형성시키기 위해서 plasma를 이용한 RIE(reactive ion etching)를 사용하고 있지만 PIDs(plasma induced damages)의 하나인 PICD(plasma induced charging damage)의 발생이 문제가 되고 있다. PICD의 원인으로 plasma의 non-uniform으로 locally imbalanced한 ion과 electron이 PICC(plasma induced charging current)를 gate oxide에 발생시켜 gate oxide의 interface에 trap을 형성시키므로 그 결과 소자 특성 저하가 보고되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 이에 차세대 MOS의 metal gate의 식각공정에 HDP(high density plasma)의 ICP(inductively coupled plasma) source를 이용한 중성빔 시스템을 사용하여 PICD를 줄일 수 있는 새로운 식각 공정에 대한 연구를 하였다. 식각공정조건으로 gas는 HBr 12 sccm (80%)와 Cl2 3 sccm (20%)와 power는 300 w를 사용하였고 200 eV의 에너지로 식각공정시 TEM(transmission electron microscopy)으로 TiN의 anisotropic한 형상을 볼 수 있었고 100 eV 이하의 에너지로 식각공정시 하부층인 HfO2와 높은 etch selectivity로 etch stop을 시킬 수 있었다. 실제 공정을 MOS의 metal gate에 적용시켜 metal gate/high-k dielectric CMOSFETs의 NCSU(North Carolina State University) CVC model로 effective electric field electron mobility를 구한 결과 electorn mobility의 증가를 볼 수 있었고 또한 mos parameter인 transconductance (Gm)의 증가를 볼 수 있었다. 그 원인으로 CP(Charge pumping) 1MHz로 gate oxide의 inteface의 분석 결과 이러한 결과가 gate oxide의 interface trap양의 감소로 개선으로 기인함을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.390-390
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• 2012

Information technology industries has grown rapidly and demanded alternative memories for the next generation. The most popular random access memory, dynamic random-access memory (DRAM), has many advantages as a memory, but it could not meet the demands from the current of developed industries. One of highlighted alternative memories is magnetic random-access memory (MRAM). It has many advantages like low power consumption, huge storage, high operating speed, and non-volatile properties. MRAM consists of magnetic-tunnel-junction (MTJ) stack which is a key part of it and has various magnetic thin films like CoFeB, FePt, IrMn, and so on. Each magnetic thin film is difficult to be etched without any damages and react with chemical species in plasma. For improving the etching process, a high density plasma etching process was employed. Moreover, the previous etching gases were highly corrosive and dangerous. Therefore, the safety etching gases are needed to be developed. In this research, the etch characteristics of CoFeB magnetic thin films were studied by using an inductively coupled plasma reactive ion etching in $CH_4/O_2/Ar$ gas mixes. TiN thin films were used as a hardmask on CoFeB thin films. The concentrations of $O_2$ in $CH_4/O_2/Ar$ gas mix were varied, and then, the rf coil power, gas pressure, and dc-bias voltage. The etch rates and the selectivity were obtained by a surface profiler and the etch profiles were observed by a field emission scanning electron microscopy. X-ray photoelectron spectroscopy was employed to reveal the etch mechanism.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.727-730
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• 2023

전세계적으로 온실가스 및 미세먼지 저감을 위한 탄소중립 정책에 따라 전기차보급이 확대될 전망이다. 전기자동창의 운용은 열악한 환경에서 사용되고 충전과 방전 등을 거듭할수록 에너지밀도가 낮아지고 내부분리막의 손상등의 이유로 건전성이 떨어짐에 따라 차량의 주행거리가 줄고, 충전 속도가 느려지는 이유로 대략 5~10년 정도 사용한 배터리들은 폐배터리로 분류하며 이 같은 이유로 배터리 화재 및 폭발 등의 위험성이 높아 지게 됩에 따라 배터리의 진단 및 SOH의 추정이 필수적이라 할 수 있다. 배터리 SOH추정은 매우 중요한 요소로 현재는 배터리 충방전을 반복하면서 소요되는 시간, 온도, 전압을 측정하여 배터리의 상태를 평가하는데 정확도가 낮다. 불안정한 폐배터리를 다수의 반복적 충전과 방전을 통해 진단하는 과정에서 화재 및 폭발의 취약점을 보완하여 신뢰성이 높은 폐배터리의 상태데이터를 취득할 수 있는 기반을 마련하고 본 논문에서는 리튬이온 배터리의 SOH예측을 위해 테슬라 폐배터리를 이용한 방전 용량 측정을 바탕으로 획득한 데이터를 서포트 벡터 머신 기반으로 예측하고자 하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권6호
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• pp.203-209
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• 2023

차세대 나트륨이온전지용 음극 소재로 유망한 코발트 황화물 나노복합체를 간단한 수열법을 통해 합성하였다. 본 연구에서는 배터리의 전기화학적 에너지 저장 성능 향상을 위해 코발트 황화물 나노입자와 환원된 산화그래핀과 복합화 된 코발트 황화물 나노복합체를 제조하여 비교해주었다. 제조된 나노복합체 전극은 가역적이고 안정적인 사이클 성능(전류밀도 200 mA g^-1에서 30 사이클 후 62 %)을 보였다. 개선된 전기화학적 특성은 수열합성 과정에서 코발트 황화물의 입자 크기가 작고 균일하게 분포되어 나트륨 이온의 확산 경로를 극대화함에서 기인하였다. 뿐만 아니라 전환 반응 중 음극재의 박리 및 부피 팽창을 효과적으로 억제함으로써 차세대 나트륨이온전지용 유망한 음극 소재로써의 가능성을 보여주었다.

• 멤브레인
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• 제30권5호
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• pp.307-318
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• 2020

기존의 바나듐 레독스 흐름전지(vanadium redox flow battery, VRFB)에서 사용하고 있는 과불소계이오노머인 나피온(Nafion)은 전해질에 존재하는 바나듐 이온의 투과도가 높아, 바나듐 이온이 분리막을 투과하여 반대쪽 전해질로 교차 이동하는 문제를 갖고 있다. VRFB에서 바나듐 이온의 투과는 서로 다른 산화수를 갖는 바나듐 이온이 부반응을 일으켜 충전, 방전 용량의 감소를 야기하고, 장기적인 성능 감소를 일으키는 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 SiO₂에 3-aminopropyl group이 도입된 나노입자(fS)를 Nafion에 분산시켜 바나듐 이온의 투과를 감소시키고, VRFB의 장기적인 성능의 향상을 도모하고자 하였다. SiO₂에 붙어 있는 아민기(-NH₂)가 Nafion의 술폰산 음이온(SO₃^-)과 이온결합을 형성함과 동시에, 암모늄 양이온(-NH₃⁺)의 양전하가 바나듐 이온에 대해 Gibbs-Donnan 효과를 나타내어 낼 것이라고 기대하였다. fS를 섞은 Nafion 용액의 pH와 Nafion-fS 막의 IEC 측정을 통해 암모늄 양이온과 술폰산 음이온의 이온결합이 존재하는 것을 확인하였고, fS의 양이 많아질수록 바나듐 이온의 투과도가 감소하는 것을 확인하였다. VRFB 단위 전지에 제조한 복합막을 도입하였을 때, 150 mA/㎠의 전류밀도에서 충방전 사이클을 200회 반복 진행하여도 방전용량을 최대 80%까지 유지할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제11권3호
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• pp.176-182
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• 2002

이온빔 스퍼터링을 사용하여 유리 기판위에 $TiO_2$ 박막을 증착하고 광학적, 구조적 특성을 분석한 후 실제 반사 방지막을 제작하였다. 박막 증착은 상온에서 실시하였으며 이온빔 전압을 1.2 kV 이온빔 전류 밀도를 200 $\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$로 고정하였다. 방전가스로 아르곤과 산소 가스를 사용하였으며 $O_2$/Ar비를 변화시켜 박막을 증착하고 각 박막의 특성을 분석하였다. 증착된 박막은 비정질이었고 $O_2$/Ar비가 1일 때 화학량론적인 조성비를 나타내었다. 증착된 박막의 표면 거칠기는 7 $\AA$이내의 낮은 값을 보였으나 과량의 산소분위기에서는 그 값이 50 $\AA$이상으로 증가하였고 이로 인해 투과도가 감소하는 경향을 보였다. 증착된 $TiO_2$ 박막의 굴절률은 2.40-2.45값을 나타내었고.$O_2$/Ar 비가 0.25-1사이에서 높은 투과도를 나타내었다. 이온빔 스퍼터링으로 $SiO_2$/$TiO_2$6층 반사 방지막을 제작하여 가시 광선 영역에서 약 1%이하의 반사율 특성을 갖는 박막을 증착할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제29권3호
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• pp.178-184
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• 2023

전이금속 칼코젠화물은 소듐 이차전지의 음극재로서 높은 이론 용량을 가지나 충·방전 과정에서 큰 부피 팽창으로 인해 짧은 수명 특성을 보이며, 낮은 전기전도도로 인해 출력 특성을 저하시킨다는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해, 본 연구에서는 분무열분해와 후 열처리 공정을 통해 다공성의 CNT ball과 (Ni,Co)Se₂ 나노결정이 복합된 구조체를 합성하였으며, 이를 소듐 이차전지의 음극에 적용시켜 전기화학적 특성을 평가하였다. 합성된 소재는 분무열분해 동안 Polystyrene(PS) 나노비드의 분해로 인해 다공성 구조를 형성하여 충방전 과정에서 발생하는 부피팽창을 효과적으로 수용하였으며, CNT 소재와의 복합화를 통해 전기화학적 성능을 향상시킬 수 있었다. 이로 인해 다공성 구조의 (Ni,Co)Se₂-CNT 복합소재는 0.2 A g^-1의 전류밀도에서 698 mA h g^-1의 높은 초기 방전용량을 보였으며, 100 사이클 후 400 mA h g^-1의 방전용량을 유지함을 보였다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제4권2호
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• pp.56-59
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• 2005

In rebar concrete structure, the corrosion of rebar can arise the deterioration of concrete structure and may affect the safety of the whole system. Recently, several methods for corrosion protection have been used and are more important for concrete structure using the sand including chloride ion. Among several protections, electrical cathodic protection has been expected to be one of the most useful methods in corrosion protection for reinforcement of concrete structures. The anode for cathodic protection needs high current density, high corrosion resistance and low overvoltage. To fill up the special qualities, the insoluble anodes were developed and these anodes were coated with metal oxide of $TiO_2$, $ZrO_2$, $RuO_2$, and $IrO_2$. Lifetime of these anodes can be one of the important factors affecting the lifetime of concrete structure in cathodic protection. In this work, several anodes were made by sol-gel method and thermal decomposition method and the lifetime of these anodes was evaluated by NACE international standard test method, TM 0294-94. Also, we did analyze the properties of coated metal oxides.