• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.217-222
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• 2022

고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 고분자 막의 전기화학적 내구성을 가속적으로 평가하는 개회로 전위 유지(OCV holding) 과정에서 OCV 변화 거동을 해석하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 내구성이 각기 다른 세 종류의 MEA(membrane electrode assembly)의 실험데이터를 이용한 실험식을 만들어 비교 및 검토하였다. 막 내부에 라디칼 제거제가 없는 강화막 MEA의 내구 평가시간은 383 h, 막 내부에 라디칼 제거제가 있는 강화막 MEA의 내구 평가시간은 각각 1,000, 1,650 h이었다. 고분자 막의 열화는 활성화에 의해 회복이 가능한 가역적 열화와 회복이 되지 않은 비가역적 열화로 구분했다. 고분자 막의 비가역적 열화는 수소투과도 증가로 나타나는데 수소투과도 변화가 세 MEA 모두 비가역적 열화 상수 c와 유사한 형태를 보였다. 회복이 되지 않은 비가역적 열화가 시작되는 것은 수소투과도 증가로 나타나고, 수소투과도 증가로 인해 OCV가 회복되지 않아서 OCV 회복선의 기울기가 감소하고 이를 실험식의 상수 c 값의 증가로 확인할 수 있었다.

• Animal Bioscience
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• 제36권1호
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• pp.75-83
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• 2023

Objective: The objective of this study was to describe a methodological procedure to quantify the heat production (HP) partitioning in basal metabolism or fasting heat production (FHP), heat production due to physical activity (HPA), and the thermic effect of feeding (TEF) in roosters. Methods: Eighteen 54-wk-old Hy Line Brown roosters (2.916±0.15 kg) were allocated in an open-circuit chamber of respirometry for O₂ consumption (VO₂), CO₂ production (VCO₂), and physical activity (PA) measurements, under environmental comfort conditions, following the protocol: adaptation (3 d), ad libitum feeding (1 d), and fasting conditions (1 d). The Brouwer equation was used to calculate the HP from VO₂ and VCO₂. The plateau-FHP (parameter L) was estimated through the broken line model: HP = U×(R-t)×I+L; I = 1 if t<R or I = 0 if t>R; Where the broken-point (R) was assigned as the time (t) that defined the difference between a short and long fasting period, I is conditional, and U is the decreasing rate after the feed was withdrawn. The HP components description was characterized by three events: ad libitum feeding and short and long fasting periods. Linear regression was adjusted between physical activity (PA) and HP to determine the HPA and to estimate the standardized FHP (st-FHP) as the intercept of PA = 0. Results: The time when plateau-FHP was reached at 11.7 h after withdrawal feed, with a mean value of 386 kJ/kg^0.75/d, differing in 32 kJ from st-FHP (354 kJ/kg^0.75/d). The slope of HP per unit of PA was 4.52 kJ/mV. The total HP in roosters partitioned into the st-FHP, termal effect of feeding (TEF), and HPA was 56.6%, 25.7%, and 17.7%, respectively. Conclusion: The FHP represents the largest fraction of energy expenditure in roosters, followed by the TEF. Furthermore, the PA increased the variation of HP measurements.

• Animal Bioscience
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• 제35권5호
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• pp.690-697
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• 2022

Objective: This study aimed to evaluate the effect of the ad libitum and restricted feeding regimen on fasting heat production (FHP) and body composition. Methods: Twelve Hubbard broilers breeders were selected with the same body weight and submitted in two feeding regimes: Restricted (T1) with feed intake of 150 g/bird/d and ad libitum (T2). The birds were randomly distributed on the treatments in two runs with three replications per treatment (per run). The birds were adapted to the feed regimens for ten days. After that, they were allocated in the open-circuit chambers and kept for three days for adaptation. On the last day, oxygen consumption (VO₂) and carbon dioxide production (VCO₂) were measured by 30 h under fasting. The respiratory quotient (RQ) was calculated as the VCO₂/VO₂ ratio, and the heat production (HP) was obtained using the Brower equation (1985). The FHP was estimated throughout the plateau of HP 12 hours after the feed deprivation. The body composition was analyzed by dual-energy X-ray absorptiometry scanning at the end of each period. Data were analyzed for one-way analysis of variance using the Minitab software. Results: The daily feed intake was 30 g higher to T2 (p<0.01) than the T1. Also, the birds of the T2 had significatively (p<0.05) more oxygen consumption (+3.1 L/kg^0.75/d) and CO₂ production (+2.2 L/kg^0.75/d). That resulted in a higher FHP 359±14 kJ/kg^0.75/d for T2 than T1 296±17.23 kJ/kg^0.75/d. In contrast, the RQ was not different between treatments, with an average of 0.77 for the fasting condition. In addition, protein and fat composition were not affected by the treatment, while a tendency (p<0.1) was shown to higher bone mineral content on the T1. Conclusion: The birds under ad libitum feeding had a higher maintenance energy requirement but their body composition was not affected compared to restricted feeding.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권6호
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• pp.603-609
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• 2022

Passivation quality is mainly governed by epitaxial growth of crystalline silicon wafer surface. Void-rich intrinsic a-Si:H interfacial layer could offer higher resistivity of the c-Si surface and hence a better device efficiency as well. To reduce the resistivity of the contact area, a modification of void-rich intrinsic layer of a-Si:H towards more ordered state with a higher density is adopted by adapting its thickness and reducing its series resistance significantly, but it slightly decreases passivation quality. Higher resistance is not dominated by asymmetric effects like different band offsets for electrons or holes. In this study, multilayer of intrinsic a-Si:H layers were used. The first one with a void-rich was a-Si:H(I₁) and the next one a-SiO_x:H(I₂) were used, where a-SiO_x:H(I₂) had relatively larger band gap of ~2.07 eV than that of a-Si:H (I₁). Using a-SiO_x:H as I₂ layer was expected to increase transparency, which could lead to an easy carrier transport. Also, higher implied voltage than the conventional structure was expected. This means that the a-SiO_x:H could be a promising material for a high-quality passivation of c-Si. In addition, the i-a-SiO_x:H microstructure can help the carrier transportation through tunneling and thermal emission.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.189-195
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• 2023

PEMFC(고분자 전해질 막 연료전지) cathode 촉매로 Pt-Co/C가 내구성 향상 때문에 최근에 많이 사용되는 추세이다. 연료전지에서 전극과 전해질은 상호 간에 성능과 내구성 면에서 밀접하게 영향을 준다. Pt/C 전극 촉매에서 Pt-Co/C로 대체되었을 때 고분자 전해질막의 전기화학적 내구성에 미치는 영향에 대해서 연구하였다. PEMFC 고분자막의 전기화학적 가속 열화 과정에서 Pt-Co/C MEA(막전극접합체)의 내구성이 Pt/C MEA 내구성보다 높았다. FER (불소유출속도)와 수소투과도를 분석한 결과 Pt-Co/C MEA의 고분자막 열화속도가 Pt/C MEA보다 낮음을 보였다. OCV(개회로전압) holding 과정에서 Pt-Co/C 전극의 활성면적 감소속도가 Pt/C 전극보다 낮고, 고분자막에 석출되는 Pt 양도 Pt-Co/C MEA가 Pt/C MEA보다 작았다. 고분자막 내부의 Pt는 라디칼을 생성해서 고분자막을 열화시킴으로 Pt 석출 속도가 높은 Pt/C MEA의 고분자막 열화속도가 높게 나타났다. Pt-Co/C 촉매를 사용하면 전극 내구성도 향상되고, 고분자막에 석출되는 Pt양도 감소해서 고분자막의 전기화학적 내구성을 향상시켰다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.362-367
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• 2023

최근 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)에서 고분자 막의 연구개발은 가격 저감과 성능 향상을 위해 박막화하는 방향으로 진행되고 있다. 그리고 상용차용 수소 전기 차량 수요가 증가하고 있는데, 승용차용보다 내구성이 5배 증가해야 한다. 막의 두께가 얇아짐에도 불구하고 내구성은 5배 증가해야 하므로, 막의 내구성 향상이 더 중요해진 상황이다. 가속 내구 평가 시간도 단축해야하기 때문에 기존 프로토콜에서 공기 대신 산소를 사용한 프로토콜을 10 ㎛ 박막에 적용해 내구성을 평가하였다. 가속 내구 평가(개회로 전압 유지)는 720시간에 종료하였다. 공기를 사용한 미국 에너지부(DOE) 프로토콜을 사용했다면 약 1,500시간의 내구성으로 운전시간 450,000 km 수명을 예상한다. 화학적 내구 평가중에 전극의 활성 면적이 51% 감소해 촉매 열화가 막 내구성 약화에 영향을 준 것으로 판단되고, 촉매 열화 속도를 감소시키면 막 내구성이 증가할 것으로 예상된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.517-522
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• 2023

고분자전해질 연료전지 (PEMFC)에 공기와 수소를 공급하고 개회로전압 (OCV) 상태에서 가습/건조를 반복하는 고분자막의 화학적/기계적 내구성 평가법이 사용되고 있다. 이 프로토콜에서 가습/건조가 반복되면 전압 상승/감소가 반복되어 전극 열화도 발생한다. 막 내구성이 우수한 경우 전압 변화 횟수가 증가해, 전극 열화에 의해 평가가 종료되어 원래 목적인 막 내구성 평가를 할 수 없는 문제가 발생하기도 한다. 본 연구에서는 미국 에너지부 (DOE)와 동일한 프로토콜을 사용하되 cathode 가스로 공기대신 산소를 사용하고 가습/건조시간과 유량도 증가시켜 막의 화학적/기계적 열화 속도를 증가시켜서 고분자막 내구 평가 시간을 단축시킴으로서 이와 같은 문제를 개선하고자 하였다. Nafion 211 막전극접합체(MEA) 내구성 평가를 공기 대신 산소를 사용해서 가속화도를 2.6배 증가시켜 2,300 사이클만에 평가 종료하였다. 본 프로토콜에 의해 고분자막도 가속 열화되고, 전극 촉매도 가속 열화되어 고분자막과 전극의 내구성을 동시에 평가할 수 있는 이점도 있었다.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.58-69
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• 2024

역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 해수와 담수의 농도 차로부터 에너지를 얻는 이온교환막을 이용한 전기막 공정이다. 해수와 담수에 포함된 다가 이온은 이온교환막의 고정 전하 그룹에 강하게 결합하여 높은 저항을 유발하며 uphill transport를 통해 개방회로 전압과 전력 밀도를 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 RED 응용을 위해 1가 이온 선택성 및 전기화학적 특성이 우수한 세공충진 음이온교환막(pore-filled anion-exchange membrane, PFAEM)을 제조하였다. 제조된 막의 1가 이온 선택성은 3.65였으며 동일 조건에서 1.27의 선택성을 갖는 상용막(ASE, Astom Corp.)보다 우수한 수준을 나타내었다. 또한 제조된 막은 ASE 대비 낮은 전기적 저항 등 우수한 전기화학적 특성을 나타내었다. 0.459 M NaCl/0.0510 M Na₂SO₄의 해수와 0.0153 M NaCl/0.0017 M Na₂SO₄의 담수 조건에서 RED 성능을 평가한 결과 제조된 막을 적용하여 1.80 W/m²의 최대 전력 밀도를 얻었으며 이는 ASE 막 대비 40.6% 향상된 출력 성능이었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.1-6
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• 2024

상용차용 수소 전기 차량 수요가 증가하면서 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC) 내구성은 승용차용보다 5배 이상 증가해야 하므로 내구성 향상 연구개발이 시급한 상황이다. PEMFC 막전극접합체 (MEA)가 화학적 열화가 진행되면 MEA 두께가 감소하고 핀홀이 발생하기도 한다. 본 연구에서는 화학적 열화 가속 실험인 개회로전압 (OCV) holding 후에 단위전지의 체결압을 상승시키면서 MEA의 성능 및 내구성의 변화를 측정하였다. 체결압이 상승하면서 고분자막의 저항과 막/전극 접촉저항이 감소하여 I-V 성능이 향상되었고, 수소투과도가 감소하였다. 수소투과도 감소에 따라 OCV는 증가하였다. 핀홀 부위를 제거하고 MEA 체결압을 증가시켰을 때 수소투과도가 급감하여 국부적인 열화가 전체 셀의 성능과 내구성에 미치는 영향이 큼을 확인하였다. 핀홀 부위 제거 후 재체결하고 OCV holding 평가를 하였을 때 막 저항과 수소투과도 감소에 따라 내구성이 향상됨을 확인하였다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제34권6호
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• pp.454-464
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• 2001

배경: 개심술 시 체외순환회로 및 산화기의 합성표면에 대한 혈액의 접촉은 백혈구를 활성화시켜 전신 염증 반응을 일으키며, 활성화된 백혈구에 의해 생성된 산소유리기는 수술 후 심장 및 폐기능 손상의 주요 원인이 된다. 저자들은 체외순환동안 백혈구 제거필터 사용에 따른 임상효과를 평가하기 위해 본 연구를 실시하였다. 대상 및 방법: 성인 심장질환 환자 30명을 대상으로 백혈구 제거필터를 체외순환 회로에 포함시켜 수술한 필터군(n=15)과 필터를 사용하지 않은 대조군(n=15)으로 분류한 뒤, 테외순환 동안 말초혈액 내 백혈구 및 혈소판 수의 변화, 체외순환 전과 후의 관상정맥동혈액 내 malondialdehyde(MDA), troponin-T(TnT), 5'-nucleotidase(5'-NT의 농도변화, 대동맥 교차차단 해제 후 심박동 자연회복률, 수술 전과 후의 심장지수 및 폐혈관 저항의 변화, 수술 후 출혈량, 혈액제제 사용량과 창상 합병증 발생률 등을 양 군간에 비교하였다. 결과: 체외순환 종료 시 총 백혈구 수는 필터군이 대조군에 비해 유의하게 낮았으나(9,567$\pm$842/㎣ vs 13,573$\pm$1,167/㎣, p<0.01), 혈수판 수는 양 군간에 차이가 없었다(138,133$\pm$10,519/㎣ va 156,733$\pm$10,735/㎣, p=0.22). 수술 직후 관상정맥동 혈액내 MDA(3.78$\pm$0.31$\mu$mo1/L vs 5.86$\pm$0.65$\mu$mo1/L, p<0.01), TnT(0.40$\pm$0.04 ng/mL vs 0.59$\pm$0.08 ng/mL, p<0.05), 그리고 5'-NT(3.88$\pm$0.61 U/L vs 5.08 $\pm$0.90 UL, p<0.05) 등의 활성도는 필터군이 대조군 보다 더 낮았다(p<0.05). 수술후 심장지수는 필터군이 대조군보다 높았고(3.26$\pm$0.18 L/$m^2$/min vs 2.75$\pm$0.17 L/$m^2$/min, p=0.05), 폐혈관 저항은 필터군이 대조군 보다 낮았다(65.87$\pm$7.59 dyne/sec/ $cm^{5}$ vs 110.80$\pm$12.22 dyne/sec/$cm^{5}$ , p.0.01). 수술 후 심박동 자연회복률은 필터군이 대조군 보다 높았고(12명 vs 8명, p<0.05), 수술 후 창상합병증 발생률은 필터군이 대조군보다 낮았다(1명 vs 4명, p<0.05). 수술 후 첫 24시간 출혈량은 필터군이 대조군보다 많았다.(614$\pm$ 107 mL vs 380$\pm$71 mL, p=0.05).