• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• v.68
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• pp.161-167
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• 2018

In this study, transition metal coated carbon nanofibers (CNFs) were synthesized and applied as anode materials of Li secondary batteries. CNFs/Ni foam was immersed into 0.01 M transition metal solutions after growing CNFs on Ni foam via chemical vapor deposition (CVD) method. Transition metal coated CNFs/Ni foam was dried in an oven at $80^{\circ}C$. Morphologies, compositions, and crystal quality of CNFs-transition metal composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy (Raman), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), respectively. Electrochemical characteristics of CNFs-transition metal composites as anodes of Li secondary batteries were investigated using a three-electrode cell. Transition metal/CNFs/Ni foam was directly employed as a working electrode without any binder. Lithium foil was used as both counter and reference electrodes while 1 M $LiClO_4$ was employed as the electrolyte after it was dissolved in a mixture of propylene carbonate:ethylene carbonate (PC:EC) at 1:1 volume ratio. Galvanostatic charge/discharge cycling and cyclic voltammetry measurements were taken at room temperature using a battery tester. In particular, the capacity of the synthesized CNFs-Fe was improved compared to that of CNFs. After 30 cycles, the capacity of CNFs-Fe was increased by 78%. Among four transition metals of Fe, Cu, Co and Ni coated on carbon nanofibers, the retention rate of CNFs-Fe was the highest at 41%. The initial capacity of CNFs-Fe with 670 mAh/g was reduced to 275 mAh/g after 30 cycles.

• Environmental Engineering Research
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• v.19 no.1
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• pp.15-22
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• 2014

In this study, the performances of various adsorbents-red mud, zeolite, limestone, and oyster shell-were investigated for the adsorption of multi-metal ions ($Cr^{3+}$, $Ni^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$, $As^{3+}$, $Cd^{2+}$, and $Pb^{2+}$) from aqueous solutions. The result of scanning electron microscopy analyses indicated that the some metal ions were adsorbed onto the surface of the media. Moreover, Fourier transform infrared spectroscopy analysis showed that the Si(Al)-O bond (red mud and zeolite) and C-O bond (limestone and oyster shell) might be involved in heavy metal adsorption. The changes in the pH of the aqueous solutions upon applying adsorbents were investigated and the adsorption kinetics of the metal ions on different adsorbents were simulated by pseudo-first-order and pseudo-second-order models. The sorption process was relatively fast and equilibrium was reached after about 60 min of contact (except for $As^{3+}$). From the maximum capacity of the adsorption kinetic model, the removal of $Pb^{2+}$ and $Cu^{2+}$ were higher than for the other metal ions. Meanwhile, the reaction rate constants ($k_{1,2}$) indicated the slowest sorption in $As^{3+}$. The adsorption mechanisms of heavy metal ions were not only surface adsorption and ion exchange, but also surface precipitation. Based on the metal ions' adsorption efficiencies, red mud was found to be the most efficient of all the tested adsorbents. In addition, impurities in seawater did not lead to a significant decrease in the adsorption performance. It is concluded that red mud is a more economic high-performance alternative than the other tested adsorption materials for applying a removal of multi-metal in seawater.

• Superconductivity and Cryogenics
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• v.1 no.2
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• pp.14-20
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• 1999

초전도 재료는 선재의 형태로 가공하면 송전선이나 변압기, 발전기 그리고 전력 저장장치 등에 사용되어 전력계통의 효율을 극대화시킬 수 있는 재료로서 실제 응용 기기의 개발을 위해 많은 연구가 수행되고 있다. 더우기 1980년대 후반에 개발된 고온초전도 산화물 재료는 액체질수의 비등점인 77K 이상에서 초전도현상을 나타내어 초전도 현상의 응용에 대한 기대를 고조시켜 이에 대한 연구를 더욱 활성화시키고 있다. 초전도선재 연구는 그간 PIT(Powder in Tube) 공정을 이용한 Ag/Bi-2223(Ag/$Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O$) 선재가 높은 전기적 성질과 장선 가공상의 잇점으로 인해 많은 연구와 성과가 있었다. 그러나 Ag/Bi-2223선재는 강한 자기장 하에서 통전 능력이 현저하게 저하되는 성질 때문에 높은 자기장하에서 사용하기 위해서는 사용온도를 액체질소온도보다 상당히 낮은 20K 부근까지 낮추어야 한다는 점 때문에 전력기기 개발에 제한이 따르는 단점이 있다. 이에 반해 최근에 개발된 금속/YBCO 박막 복합선재는 높은 전기적 특성 이외에 특히 높은 자장에서도 통전 능력의 저하가 적어 제한 없이 전력기기의 모든 분야에 사용할 수 있는 특징이 있다. 따라서 1993년에 일본에서 Ni 금속기판에 물리적 증착방법으로 YBCO($YiBa_2Cu_3O$) 박막을 증착시킨 선재제조에 성공하고 있어 1996년에 Oak Ridge National Laboratories (ORNL)에서 Rolling Assisted Biaxially Textured Substrate (RaBiTS) 라는 집합조직을 형성시킨 금속기판이 개발되어 연속적인 가공의 가능성이 확인된 후 이의 특성향상 및 가공기술 개발을 위한 많은 연구가 수행되고 이다. 이 글에서는 이제 까지 개발된 금속기판을 사용한 YBCO계 초전도 박막형 선재의 제조기술 중에서 최근 가장 가능성 있는 것으로 평가되는 RABiTS 방법을 위주로 그 외에 IBAD와 ISD 방법에 관하여 소개하고 현재까지의 개발현황 및 앞으로의 전망에 대하여 간략하게 기술하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.285-285
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• 2010

$Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 박막 태양전지 제조에는 동시증발법 (co-evaporation)으로 Cu, In, Ga, Se 각 원소의 증발을 세 단계로 제어하여 CIGS 박막을 증착하는 3-stage 방법이 널리 이용된다[1]. 3-stage 중 1st-stage에서는 In, Ga, Se 원소 만을 증발시켜 $(In,Ga)_2Se_3$ 전구체 (precursor) 박막을 성장시킨다. 고효율의 CIGS 태양전지를 위해서는 $(In,Ga)_2Se_3$ 전구체 증착의 공정 변수와 이에 따른 박막 특성의 이해가 중요하다. 본 연구에서는 Mo 박막이 증착된 소다석회유리 (soda lime glass) 기판에 동시증발장비를 이용하여 280 380 의 기판 온도에서 In, Ga, Se 물질을 증발시켜 $(In,Ga)_2Se_3$/Mo/glass 시료를 제작하였으며 XRD, SEM, EDS 등의 방법을 이용하여 특성을 분석하였다. XRD 분석 결과 기판 온도 $280{\sim}330^{\circ}C$에서는 $(In,Ga)_2Se_3$ 박막의 (006), (300) 피크가 관찰되었으며, 기판 온도가 증가할수록 (006) 피크 세기는 감소하였고 (300) 피크 세기는 증가하였다. $380^{\circ}C$에서는 (110)을 포함한 다수의 피크가 관찰되었다. 그레인 (grain) 크기는 기판 온도가 증가할수록 커지며 Ga/(In+Ga) 조성비는 기판 온도에 따라 일정함을 각각 SEM과 EDS 측정을 통해 알 수 있었다. $(In,Ga)_2Se_3$ 전구체의 (300) 배향은 CIGS 박막의 (220/204) 배향을 촉진하고[2], 이것은 높은 광전변환효율에 기여하는 것으로 알려져 있다. 때문에 $(In,Ga)_2Se_3$의 (300) 피크의 세기가 가장 큰 조건인 $330^{\circ}C$를 1st-stage 증착 온도로 하여 3-stage CIGS 태양전지 공정을 수행하였으며, $MgF_2$/Al/Ni/ITO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/glass 구조의 셀에서 광전변환효율 16.96%를 얻었다.

• Resources Recycling
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• v.25 no.2
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• pp.33-41
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• 2016

A scale up tests (380 kg/day) using a continuous solvent extraction and electro-winning system was carried out to separate and recover cobalt from a solution containing 1.91 g/L Co and 14.65 g/L Ni. The solution was obtained during a process including solvent extraction and precipitation stages for removal of Cu and Fe from a synthetic sulfuric acid solution of manganese nodule matte. The optimal condition for solvent extraction was : solvent concentration of 0.22M Na-Cyanex 272 (45% saponified with NaOH) and O:A phase ratios of 1:1.5, 10:1 and 1.5:1 used in extraction, scrubbing and stripping stages, respectively. The extraction and stripping efficiencies were found to be 99.8% and 99.88%, respectively. The stripped solution contained 40.27 g/L Co with 4 ppm Ni. Cobalt metal of 99.963% purity was yielded with current efficiency of 67% and current density of $0.563A/dm^2$ during the electro-winning process.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.52 no.5
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• pp.344-349
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• 2015

An interconnect is the key component of solid oxide fuel cells that electrically connects unit cells and separates fuel from oxidant in the adjoining cells. To improve their surface stability in high-temperature oxidizing environments, metallic interconnects are usually coated with conductive oxides. In this study, lanthanum nickelates ($LaNiO_3$) with a perovskite structure are synthesized and applied as protective coatings on a metallic interconnect (Crofer 22 APU). The partial substitution of Co, Cu, and Fe for Ni improves electrical conductivity as well as thermal expansion match with the Crofer interconnect. The protective perovskite layers are fabricated on the interconnects by a slurry coating process combined with optimized heat-treatment. The perovskite-coated interconnects show area-specific resistances as low as $16.5-37.5m{\Omega}{\cdot}cm^2$ at $800^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.472.2-472.2
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• 2014

현재 결정질 실리콘 태양전지의 전 후면 전극의 형성은 스크린 프린팅 방법이 주를 이루고 있다. 스크린 프린팅 방법은 쉽고 빠르게 인쇄가 가능한 반면 단가가 높고 금속 페이스트에 첨가된 여러 혼합물에 의해서 전극과 기판 사이의 저항이 크다는 단점이 있다. 본 논문에서는 도금을 이용하여 태양전지의 전극을 형성한 후 태양전지의 전기적 특성을 비교하였다. 또한 단일반사방지막($SiN_x$) 증착 후 도금을 이용한 전극 형성 시 반사방지막의 pin-hole에 의해 전극 이외의 표면에 도금이 되는 ghost plating 현상이 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위해 thermal oxidation을 이용하여 SiO2/SiNx 이중반사 방지막을 증착함으로써 ghost plating을 최소화 시켰다. Ni을 이용하여 전극과 기판 사이의 저항을 낮추었으며, 주요 전극은 Cu 도금을 사용함으로써 단가를 낮추었으며 마지막으로 Cu전극의 산화를 방지하기 위해 Ag을 이용하여 얇게 도금하였다. 실험에 사용된 Si 웨이퍼 특성은 p-형, $156{\times}156mm2$, $200{\mu}m$, $0.5{\sim}3.0{\Omega}{\cdot}cm$ 이다. 웨이퍼는 표면조직화, p-n접합 형성, 반사방지막 코팅을 하였으며 스크린 프린팅 방법을 이용해 후면 전극을 인쇄하고 열처리 과정을 통해 전극을 형성하였다. 이 후 전면에 레이저를 이용해 전극 패턴을 형성한 후 도금을 실행하여 태양전지를 완성하였다. 완성된 태양전지는 솔라 시뮬레이터, QE 및 TLM패턴을 이용하여 전기적 특성을 분석하였으며, SEM과 linescan, 광학현미경 등을 이용하여 전극을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.373-373
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• 2011

$Cu(In,Ga)Se_2$(CIGS) 박막 태양전지는 Chalcopyrite계 박막 태양전지로 Cu, In, Ga, Se 각 원소의 조성을 적절히 조절하여 박막을 성장시킨다. 성장시킨 CIGS 박막은 광흡수계수가 105cm-1로 다른 물질 보다 뛰어나고 직접 천이형 반도체로서 얇은 두께로도 고효율의 박막 제작이 가능하다. 얇은 두께로도 충분히 빛의 흡수가 가능하지만, cell 표면 반사에 의한 광 손실은 cell 효율을 떨어뜨리게 된다. 본 연구에서는 CIGS 박막 태양전지의 광 흡수 향상을 위해 굴절률이 1.86인 ITO 위에 ITO보다 굴절률이 작은 $MgF_2$ (n=1.377) [1]를 80, 100, 120, 140 nm로 증착하여 $MgF_2$/Al/Ni/ITO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG 시료를 제작하고, optical reflectance, Quantum Efficiency를 이용하여 분석하였다. optical reflectance 분석 결과, $MgF_2$ AR coating을 한 경우, 두께가 두꺼워짐에 따라 광 반사도가 감소하는 경향을 보였다. 또한 AR coating 두께가 커짐에 따라 fluctuation이 점점 커지며, 파형이 장파장 쪽으로 shift하는 것을 관찰 할 수 있었다. Quantum efficiency (QE)를 분석한 결과 $MgF_2$ AR coating 할 경우, 측정된 대부분의 파장에서 QE가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 AR coating 두께에 따른 변화는 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. AR coating 결과, JSC가 증가하여 efficiency가 향상되는 것을 확인 할 수 있다. 그러나 $MgF_2$ AR coating 80~140 nm 범위에서 cell 효율 변화의 뚜렷한 차이는 관찰할 수 없었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.207-207
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• 2013

기존의 그래핀 성장에 관한 연구는 열화학기상증착법(Chemical vapor deposition; CVD)을 이용한다. 그래핀 성장 제어 요소로는 촉매 기판인 전이 금속[Ru, Ir, Co, Re, Pt, Pd, Ni, Cu], 기판 전처리 과정, 수소/메탄 가스 혼합비, 작업 진공 상태, 기판온도[$800{\sim}1,000^{\circ}C$, 냉각 속도 등으로 보고 되고 있다. 그래핀 성장 원리는 Cu 촉매 기판에 메탄 가스를 $1,000^{\circ}C$ 온도에서 분해해서 탄소를 고용 시킨 후 급랭하는 도중에 석출되는 탄소에 의해 그래핀 시트가 형성되는 것으로 알려져 있다. 기존의 CVD를 열원을 이용할 경우 내부 챔버에 생기는 잠열에 의해 cooling profile의 제어가 용이하지 않다. 본 연구에서는 근적외선(Near Infrared; NIR) 열원을 이용한 CVD로 챔버 내부 잠열을 최소화하고, 냉각 공정을 Natural, Linear, Convex cooling type으로 디자인해서 cooling profile 제어가 그래핀 성장에 미치는 영향을 연구 하였다. 이렇게 성장된 그래핀을 임의의 기판(SiO2, Glass, PET film) 위에 습식방법으로 전이 시킨 후, 전기적 구조적 및 광학적 특성을 면저항(four-point probe), 전계방사 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope; FE-SEM), 마이크로 라만 분광법(Micro Raman spectroscopy) 및 광학현미경(optical microscope), 투과도(UV/Vis spectrometer)의 측정으로 잠열이 최소화된 NIR-CVD에서 cooling profile에 따른 그래핀 성장을 평가하였다.

• Journal of Magnetics
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• v.2 no.3
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• pp.96-100
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• 1997

A spin valve structure of NiO(40 nm)/Co(2 nm)/Cu(2.6 nm)/Co(x nm)/Ta(5 nm) has been investigated for the application of magnetic random access memory (MRAM). The spin valve structure exhibited very large difference in the coercivities between pinned and free layers, a relatively high GMR ratio, and a low free layer coercivity. The spin valves were prepared by sputtering and were characterized by dc 4-point probe, and VSM. The spin valves with combined free layer exhibited a maximun GMR ratio of 10.4% with a free layer coercivity of about 82 Oe. The spin valves with a single 10 nm thick a-CoNbZr free layer exhibited a GMR ratio of about 4.3% with a free layer coercivity of about 12 Oe. The GMR ratio of the spin valves increased by addition of Co between Cu and a-CoNbZr. It has been confirmed that the coercivity of free layer can be decreased by increasing the thickness of a-CoNbZr. It has been confirmed that the coercivity of free layer can be decreased by increasing the thickness of a-CoNbZr layer without losing the GMR ratio substantially, which was mainly due to high resistivity of the amorphous "layers".