• 한국재료학회지
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• 제22권2호
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• pp.61-65
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• 2012

A $Li_2O-2SiO_2$ ($LS_2$) glass was investigated as a lithium-ion conducting oxide glass, which is applicable to a fast ionic conductor even at low temperature due to its high mechanical strength and chemical stability. The $Li_2O-2SiO_2$ glass is likely to be broken into small pieces when quenched; thus, it is difficult to fabricate a specifically sized sample. The production of properly sized glass samples is necessary for device applications. In this study, we applied spark plasma sintering (SPS) to fabricate $LS_2$ glass samples which have a particular size as well as high transparency. The sintered samples, $15mm\phi{\times}2mmT$ in size, ($LS_2$-s) were produced by SPS between $480^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$ at 45MPa for 3~5mim, after which the thermal and dielectric properties of the $LS_2$-s samples were compared with those of quenched glass ($LS_2$-q) samples. Thermal behavior, crystalline structure, and electrical conductivity of both samples were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and an impedance/gain-phase analyzer, respectively. The results showed that the $LS_2$-s had an amorphous structure, like the $LS_2$-q sample, and that both samples took on the lithium disilicate structure after the heat treatment at $800^{\circ}C$. We observed similar dielectric peaks in both of the samples between room temperature and $700^{\circ}C$. The DC activation energies of the $LS_2$-q and $LS_2$-s samples were $0.48{\pm}0.05eV$ and $0.66{\pm}0.04eV$, while the AC activation energies were $0.48{\pm}0.05eV$ and $0.68{\pm}0.04eV$, respectively.

• 전기화학회지
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• 제15권2호
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• pp.95-100
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• 2012

올리빈 구조를 가지는 $LiFePO_4$ 양극활물질은 낮은 가격과 안정성으로 인해 리튬 이차전지 시장에서 큰 관심을 받고 있다. 그러나 낮은 이온 전도도와 작동전압 때문에 상업적으로 이용되기엔 사용분야의 응용에 제한이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 철 양이온을 망간 양이온과 같은 전이금속으로 치환함으로써 작동전압을 높이는 연구가 시행되고 있다. 또한 미세구조의 나노화를 통해 리튬 이온의 확산거리를 짧게 만들어 줌으로써 이온 전도도를 높여주는 연구도 진행 중이다. 그래서 이번 연구에서는 이온의 확산거리를 짧게 만들어 주기 위해 표면적을 넓힐 수 있는 전기방사를 이용해 물질을 합성하였고, 이를 확인하기 위하여 시차주사현미경 관측을 통해 균일한 나노 섬유의 형성을 확인하였다. 또한 결정구조를 관찰하기 위해 X-선 회절 분석을 하였는데, 다른 상의 관찰 없이 단일상의 결정구조를 얻음을 확인하였다. 전기화학적 성능 확인방법으로는 충방전 테스트기를 이용하여 초기 충방전 곡선을 분석하였고, 계면저항 및 리튬 양이온의 확산을 알아보기 위해 임피던스 측정을 실행하였다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.110-120
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• 2007

본 연구는 금강수계의 13개 하천지점에서 이 화학적 수질의 시 공간적 변이 파악을 위해 $2001{\sim}2005$년까지 측정된 환경부 수질자료를 분석하였다. 이용된 수질 변수는 전기전도도(EC), 용존산소량(DO), 수온, 생화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 총인(TP), 총 질소(TN)및 부유물(SS)의 8개 항목으로 이들의 수질특성은 연별, 계절별, 조사지점별로 큰 변이를 보였다. 이온희석현상의 지표로 이용된 EC는 계절 및 연별 분석에서 장마기에 크게 감소하는 현상을 보였고, 계절별 영양염류(TN, TP)는 전 조사지점을 대상으로 평균했을 때, 갈수기에 비해 감소하는 특성을 보였다. 또한 일부 지점별 특성은 차이가 있지만, BOD및 COD는 강우와 유의한 관계를 보이지 않았다. 한편, 계절별 SS농도는 강우기에 크게 증가했으며, TP의 변이는 TN과 유사한 양상을 보였다. 금강에서 상 하류간의 TP, TN, BOD, COD, SS 및 EC의 분석에 따르면, 지천인 갑천이 유입되어 영향을 주는 S9에서 수질이 극히 악화되어 $S9{\sim}S13$의 하류역에서는 모든 변수에서 2배 이상의 수질악화가 일어나는 것으로 나타났다. 이런 특성은 미호천의 지류부에서도 나타나 금강본류의 수질은 대전 및 청주의 도심에서 흘러나오는 지천의 영향이 하류의 수질악화에 큰 영향을 주는 것으로 나타나 특히 이런 지류부에서의 효율적인 수질관리가 절실한 것으로 사료되었다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제40권1호
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• pp.24-33
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• 2016

Background: Previous numerous studies on watershed scale demonstrated that the constructions of upper dams may influence the below dams due to modifications of flow regime and nutrient inputs. Little is known about how the dam constructions influence the downstream lakes or reservoirs in the regional scale. This study demonstrates how the construction of upper dam (i.e., Yongdam Dam) influences nutrient regime, trophic relations, and empirical models in Daechung Reservoir (DR). Yongdam Dam was constructed at the upstream region of DR in year 2000. Results: The analysis of hydrological variables showed that inflow and discharge in the DR were largely reduced after the year 2000. The construction of upper dam construction also resulted in increases of water temperature, pH and conductivity (as an indicator of ionic content) in the DR. Empirical models of TP-CHL and N:P ratio-CHL suggested that stronger responses of CHL to the phosphorus were evident after the upper dam construction, indicating that algal production at a unit phosphorus increased after the upper dam construction. Mann-Kendall tests on the relations of N:P ratios to TN showed weak or no relations ($t_{au}=-0.143$, z = -0.371, p = 0.7105) before the dam construction, while the relation of N:P ratios to TP showed strong in the periods of before- ($t_{au}=-0714$, z = -2.351, p = 0.0187) and after the construction ($t_{au}=-0.868$, z = -4.270, p = 0.0000). This outcome indicates that TP is key determinant on N:P ratios in the reservoir. Scatter Plots on Trophic State Index Deviations (TSIDs) of "TSI(SD) - TSI(CHL)" against "TSI(TP) - TSI(CHL)" showed that the dominance of clay turbidity or light limitation was evident before the upper dam construction [TSI(TP) - TSI(CHL) > 0 and TSI(SD) - TSI(CHL) > 0] and phosphorus limitation became stronger after the dam construction [(TSI(TP) - TSI(CHL) < 0 and TSI(SD) - TSI(CHL) > 0]. Conclusions: Overall, our analysis suggests that the upper dam construction modified the response of trophic components (phytoplankton) to the nutrients or nutrient ratios through the alteration of flow regime, resulting in modifications of ecological functions and trophic relations in the low trophic levels.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권3호
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• pp.116-120
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• 2015

혼합이온 전도체인 $K_2NiF_4$-type 산화물인 $La(Ca)_2Ni(Cu)O_{4+{\delta}}$ 분말을 합성하여 결정구조 분석과 분말의 나노구조화에 따른 고체산화물 연료전지의 양극 성능을 비교 평가하였다. 이온 반경이 큰 Cu가 Ni 자리에 치환되어 Ni-O 팔면체 구조에서 c 축 방향으로 결정구조가 팽창하였으며, Ni-Cu의 Jahn-Teller 뒤틀림으로 산소이온 산화 환원 반응과 이온 전도도 특성에 영향을 주었다. 특히 나노구조의 $La(Ca)_2Ni(Cu)O_{4+{\delta}}$ 분말의 경우 표면 촉매성능이 향상되어 단위 전지 성능 향상 결과를 얻을 수 있었다. Ni-YSZ 음극 지지체에 8YSZ 전해질을 dip-coating한 후 $La(Ca)_2Ni(Cu)O_{4+{\delta}}$ 분말을 양극으로 도포하여 얻은 SOFC 단위성능 측정 결과 $800^{\circ}C$에서 $1w/cm^2$의 최대 출력 값을 얻을 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제56권2호
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• pp.111-129
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• 2019

Recently, all-solid-state batteries (ASSBs) have attracted increasing interest owing to their higher energy density and safety. As the core material of ASSBs, the characteristics of the solid electrolyte largely determine the performance of the battery. Thus far, a variety of inorganic solid electrolytes have been studied, including the NASICON-type, LISICON-type, perovskite-type, garnet-type, glassy solid electrolyte, and so on. The garnet Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO) solid electrolyte is one of the most promising candidates because of its excellent comprehensively electrochemical performance. Both, experiments and theoretical calculations, show that cubic LLZO has high room-temperature ionic conductivity and good chemical stability while contacting with the lithium anode and most of the cathode materials. In this paper, the crystal structure, Li-ion transport mechanism, preparation method, and element doping of LLZO are introduced in detail based on the research progress in recent years. Then, the development prospects and challenges of LLZO as applied to ASSBs are discussed.

• 전기화학회지
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• 제9권1호
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• pp.34-39
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• 2006

Li free 음극으로써 구리 foil 집전체에 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ 및 Si 박막을 r.f, 스퍼터링법을 이용하여 증착하고 양극 물질로는 $Li[Co_{0.1}Ni_{0.15}Li_{0.2}Mn_{0.55}]O_2$를 이용하여 전기화학적 특성을 평가하였다. 박막 증착시 플라즈마 내(in-plasma)와 밖(out of plasma)에 구리 foil을 각각 위치시켰다. X-ray 회절 분석의 경우 각각의 조건에서 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ 및 Si 모두 결정 특성의 차이를 발견할 수 없었다. $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$의 경우 플라즈마 내에서 증착된 경우 그리고 Si 경우는 플라즈마 밖에서 증착된 경우 각각 싸이클 특성이 우수한 것으로 나타났다. 이는 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ 경우 결정성이 존재할 경우 이온전도 특성이 우수하며 Si 경우 플라즈마 내에서 성장된 박막이 더욱 치밀하여 충방전 중 부피변화에 더욱 민감하였기 때문으로 판단된다. 이상의 결과로부터 (1)전지 용량을 갖는 5게 의한 표면 개질의 경우 구조적으로 안정할 수 있는 비정질 상의 Si이 보다 더 바람직하며 (2) 이온전도 특성을 보이는 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$와 같은 소재를 이용하여 표면 개질을 할 경우 Li의 확산이 더욱 용이한 구조가 바람직할 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.11-11
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• 2008

ZnO has a very large exciton binding energy (60 meV) as well as thermal and chemical stability, which are expected to allow efficient excitonic emission, even at room temperature. ZnO based electronic devices have attracted increasing interest as the backplanes for applications in the next-generation displays, such as active-matrix liquid crystal displays (AMLCDs) and active-matrix organic light emitting diodes (AMOLEDs), and in solid state lighting systems as a substitution for GaN based light emitting diodes (LEDs). Most of these electronic devices employ the electrical behavior of n-type semiconducting active oxides due to the difficulty in obtaining a p-type film with long-term stability and high performance. p-type ZnO films can be produced by substituting group V elements (N, P, and As) for the O sites or group I elements (Li, Na, and K) for Zn sites. However, the achievement of p-type ZnO is a difficult task due to self-compensation induced from intrinsic donor defects, such as O vacancies (Vo) and Zn interstitials ($Zn_i$), or an unintentional extrinsic donor such as H. Phosphorus (P) doped ZnO thin films were grown on c-sapphire substrates by radio frequency magnetron sputtering with various Ar/ $O_2$ gas ratios. Control of the electrical types in the P-doped ZnO films was achieved by varying the gas ratio with out post-annealing. The P-doped ZnO films grown at a Ar/ $O_2$ ratio of 3/1 showed p-type conductivity with a hole concentration and hole mobility of $10^{-17}cm^{-3}$ and $2.5cm^2/V{\cdot}s$, respectively. X-ray diffraction showed that the ZnO (0002) peak shifted to lower angle due to the positioning of $p^{3-}$ ions with a smaller ionic radius in the $O^{2-}$ sites. This indicates that a p-type mechanism was due to the substitutional Po. The low-temperature photoluminescence of the p-type ZnO films showed p-type related neutral acceptor-bound exciton emission. The p-ZnO/n-Si heterojunction LEO showed typical rectification behavior, which confirmed the p-type characteristics of the ZnO films in the as-deposited status, despite the deep-level related electroluminescence emission.

• 전기화학회지
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• 제19권1호
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• pp.21-27
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• 2016

바나듐 레독스 흐름 전지는 황산 바탕용액 내 바나듐 이온을 함유하는 전해질을 활용하여 충전과 방전을 번갈아 운전하는 에너지 저장 장치 중 하나이다. 양극액엔 $V^{5+}$와 $V^{4+}$가 음극액엔 $V^{2+}$와 $V^{3+}$가 충전 또는 방전 모드에 따라 주로 존재하게 된다. 두 종류의 바나듐 용액이 혼액되는 것을 방지하기 위해 주로 수소이온교환막을 활용하여 전체 셀을 완성하게 된다. $V^{5+}$의 높은 산화력으로 현재 듀퐁사의 Nafion 117이 유력하나 바나듐 이온의 높은 크로스오버라는 단점을 극복해야 한다. 본 연구에서는 상기 단점을 극복할 뿐만 아니라 고가의 Nafion계 막의 가격을 저감하고 화학적 안정성을 지속적으로 유지하기 위해 다공성 폴리에틸렌 필름에 나피온 고분자를 함침하여 바나듐 레독스 흐름 전지용 복합막을 제조하였으며, 상용막인 Nafion 117과 성능을 비교 분석하였다. 복합막의 두께가 두꺼워질수록 함수율과 이온전도도가 증가 하였으나 Nafion 117에 비해 다소 낮은 성능을 확인하였으며, 바나듐 이온의 투과성은 현저히 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 충 방전 실험 결과, $190{\mu}m$ 두께의 나피온 복합막이 가장 좋은 성능을 보였으며, Nafion 117과 비교하여 전압효율은 낮아졌지만, 충 방전 효율이 높아져 전체적인 에너지 효율은 비슷하게 측정되었다. 또한 6.4% 중량비에 해당하는 지지체만큼의 과불소화 술폰산 고분자의 중량이 감소함에 따라 비용을 절감할 수 있었으며, 성능면에서는 바나듐 이온의 투과도를 낮추어 자가 방전 속도를 저하시키면서 충 방전 용량의 감소가 느려지는 것을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제10권3호
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• pp.207-212
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• 2007

IT-SOFC(중저온형 고체산화물 연료전지)의 공기극으로 적합한 PSCF3737의 물질 특성을 파악하고 그 특성을 이용하여 낮은 ASR을 갖기 위한 소결 온도 및 두께 최적화에 관한 연구를 수행하였다. 분말 사이즈 및 상형성을 고려할 때 GNP 방법으로 합성된 분말의 하소 온도는 $1000^{\circ}C$가 적합함을 알 수 있었다. 산소 분압에 따른 ASR 변화 실험을 통하여 PSCF3737의 저항 성분을 전극 자체의 특성과 관련된 중간 주파수 대역(${\sim}10^2Hz$)과 산소의 확산에 영향 받는 낮은 주파수 대역(${\sim}10^{-1}Hz$) 2가지로 분류할 수 있었다. 공기극의 특성 실험을 통하여 소결 온도는 $1200^{\circ}C$가 가장 적합하며 공기극의 두께는 2번 스크린 프린팅 된 $27\;{\mu}m$가 가장 적합함을 알 수 있었다. 이를 토대로 EIS 측정을 하면 $700^{\circ}C$에서 $0.115\;{\Omega}cm^2$의 낮은 ASR값을 얻을 수 있었다.