• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.14-20
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• 2018

전기자동차는 가솔린 자동차와는 달리 배출가스가 없어 친환경 차량을 대표하지만, 장착된 축전지에 충전된 전기로 구동되기 때문에, 1회 충전으로 갈 수 있는 거리가 전지의 에너지 밀도에 의해 좌우된다. 따라서 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬이온 전지가 전기자동차용 전지로 유력한 후보이다. 리튬이온 전지의 효율을 지배하는 중요한 구성품은 전극이므로 전극 제조공정은 리튬이온 전지 전체 생산 공정에서 중요한 역할을 한다. 특히 전극의 제조 공정 중 코팅 공정은 성능에 큰 영향을 미치는 매우 중요한 공정이다. 본 논문에서는 전극 제조에서 코팅 공법의 효율성 및 생산성 증대를 위한 혁신적인 공정을 제안하고, 장비 설계 방법 및 개발 결과에 대하여 기술하였다. 구체적으로, 극판 핵심 코팅 품질 25% Upgrade 기술, 제품 고출력/고용량화 에 따른 조립 마진 감소 대응 가능 기술, 그리고 제품 용량 품질 및 조립 공정 수율 향상 기술들에 대한 설계 절차 및 개발방법을 제시하였다. 결과로 리튬이온 배터리의 셀의 제품 수명 개선 효과를 확보 하였다. 기존의 코팅 공정과 비교할 때 양극 용량 유지 위해 Target Loading Level 유지, 산포를 향상시켰다(${\pm}0.4{\rightarrow}{\pm}0.3mg/cm^2r$감소).

• 공업화학
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• 제32권6호
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• pp.695-699
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• 2021

본 연구에서는, 노후된 엔진을 사용하는 트럭 및 특수차량에서 배출되는 NO_x 및 PM을 동시에 제거하기 위해 SDPF 후처리 시스템 연구를 수행하였다. 우선, SDPF의 SCR 촉매를 선정하기 위해서, V/TiO₂와 Cu-zeolite 촉매의 de-NO_x 성능을 비교하였으며, SCR 촉매특성분석은 BET, XRD 및 NH₃-TPD를 통해 분석하였다. 촉매 활성시험 결과, Cu-zeolite 촉매가 가장 우수한 내열성을 보여주었다. 최적의 SDPF 코팅을 위해서, 목표로 설정된 입자 크기에 맞추어 슬러리를 제조하였다. SCR 코팅량에 따른 SDPF의 코팅안정성과 배압 결과, SDPF 촉매를 로딩량별로 A, B, C 샘플을 제작하여 코팅안정성과 배압 및 de-NOx 성능을 비교한 결과 B 샘플에서에서 가장 우수한 결과를 보였다. 최적 SDPF 후처리시스템에 대해 엔진동력계 시험을 실시하였으며, 시험결과 Eu-5 규제를 만족하였다.

• 분석과학
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• 제6권2호
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• pp.225-229
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• 1993

알루미나 강화 지르코니아(10-30ATZ) 제조에 있어 지르코니아(TZ-2Y or TZ-0Y)와 알루미나(AKP-30) 분말 slurry에 2wt% 알루미나에 해당하는 알루미나졸을 첨가한 후 겔화시킴으로써 분말이 고르게 분산되어 있고, 동시에 알루미나겔이 분말의 표면을 코팅함으로써 응집이 일어나는 것을 막았다. 이렇게 제조된 ATZ는 $1450{\sim}1550^{\circ}C$ 이상에서 2시간 소결로 알루미나 grain이 $0.5{\mu}m$ 이하로 잘 분포되어 있는 좋은 미세구조와 이론 밀도의 99% 이상의 소결밀도를 보여 주었다. 또한 20ATZ 부근에서의 $K_{IC}$값은 ${\sim}8MPa{\cdot}m^{1/2}$으로 볼-밀링으로 얻는 $6MPa{\cdot}m^{1/2}$보다 높은 값을 보여주고 있다.

• 한국세라믹학회지
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• 제52권5호
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• pp.366-373
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• 2015

Sol-gel binder was prepared by hydrolysis and condensation reaction using boehmite sol and methyltrimethoxysilane as a function of aging-time. The coating slurry was composed of a plate-shape alumina in the sol-gel binder for the EPD process, in which particles dispersed in the slurry were deposited on the electrode under an electric field due to the surface charge. We studied the effects of three parameters: the content of boehmite, the aging time, and the applied voltage, on the physical, thermal, and electrical properties of the hybrid composite films by EPD. The amount of boehmite was 10 ~ 20 wt% and the aging time was 0.5 ~ 72, with a fixed amount of plate-shape alumina of 10 wt%. The condition of applied voltage was 5 ~ 30 V with a distance of 2 cm between the electrode during the EPD process. We confirmed that a structure of hybrid composite films of well-ordered plate alumina was deposited on the substrate when the film was prepared using a sol-gel binder composed of 15 wt% boehmite with 1 hr aging time and EPD at 10 V. The process shows a weight loss of 7% at $500^{\circ}C$ in TGA and a breakdown voltage of 8 kV at $87{\mu}m$.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.525-530
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• 2019

고체산화물 연료전지의 성능과 안정성은 전극의 기공률, 기공 분포와 전해질의 치밀도, 두께에 따라 결정 된다. 연료극의 기공률과 기공 분포는 활성면적와 연료 흐름에 영향을 주고, 전해질의 치밀한 미세구조와 두께는 단위전지의 Ohmic 저항에 영향을 준다. 하지만 이를 위해 값 비싼 공정 장비를 이용하거나 여러 단계의 제작 공정이 추가 될 경우 단위전지 제작비가 증가하므로 상업화를 목표로 하는 연구에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 위와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 상용 소재 기반의 NiO-YSZ 연료극을 선정 후 간단한 혼합 방법 및 일축가압 성형법과 담금코팅(dip coating) 공정을 사용하여 저비용 고효율의 세라믹 공정 기반의 고성능 단위전지를 제작하였다. 연료극의 기공률은 기공형성제로서 사용되는 카본 블랙(CB, carbon black)의 첨가량(10~20 wt%)과 최종 소결온도($1350{\sim}1450^{\circ}C$)를 변경하며 제어하였고, YSZ 전해질의 두께와 미세구조는 담금코팅 슬러리의 고상 분말량(YSZ, 1~5 vol%)을 제어하여 치밀한 박막의 전해질을 구현하고자 하였다. 그 결과 Ni-YSZ 연료극에서 최적의 값으로 잘 알려진 40%의 기공률은 카본 블랙을 15 wt% 첨가하고최종소결온도를 $1350^{\circ}C$로설정함으로써얻을수있었다. 담금코팅을통한 YSZ 두께는 $2{\sim}28{\mu}m$까지 제어가 가능하였고, 3 vol%의 고상분말량에서 치밀한 전해질 미세구조가 형성되었다. 최종적으로 40%의 기공률을 갖는 Ni-YSZ 연료극, $20{\mu}m$ 두께의 치밀한 YSZ전해질, LSM-YSZ 공기극으로 구성된 단위전지는 $800^{\circ}C$에서 $1.426Wcm^{-2}$의 우수한 성능을 얻을 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제25권4호
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• pp.134-153
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• 2022

리튬이온전지의 에너지밀도가 지속적으로 높아지고 사용환경이 가혹해지고 있지만, 전지의 안전성은 타협할 수 있는 특성이 아니다. 특히, 더 높은 에너지밀도 확보를 위해 고용량 전극 소재 개발과 함께 분리막 원단 뿐만 아니라 세라믹 코팅층의 두께 및 무게의 박막화와 경량화가 동시에 요구되고 있다. 그 중, 기존 슬러리 코팅 방식을 증착 방식으로 대체하는 기술이 주목받고 있으며, 분리막의 내열성 확보를 위해 도입된 수 ㎛ 수준의 세라믹 코팅층을 nm 수준으로 박막/경량화 하면서도 동등의 내열성을 확보하는 시도가 진행되고 있다. 증착법으로 제조된 세라믹 코팅 분리막은 리튬이온전지 에너지밀도를 크게 증가시킬 수 있는 효율적인 방법이지만, 균일한 물성의 세라믹 코팅 분리막을 제작하기 위해서는 증착 공정 중 온도를 제어해야 하며, 생산속도와 공정비용을 기존 슬러리 코팅 수준으로 떨어뜨려야 하는 현실적 문제가 존재한다. 그럼에도 불구하고, 분리막 원단 대비 두께 및 무게 증가가 거의 없다는 점에서는 전지의 고에너지밀도 달성에 필요한 매력적인 접근법임은 분명하다. 본 총설에서는 세라믹 증착 코팅에 사용되고 있는 세 가지 방법인 1) 화학적 기상 증착법, 2) 원자층 증착법, 그리고 3) 물리적 기상 증착법으로 제조된 세라믹 코팅 분리막을 소개하고자 한다. 각 증착법의 원리와 장/단점을 설명하고, 제조된 세라믹 코팅 분리막의 물리적, 전기화학적 특성 및 전지의 성능 변화를 비교 분석하였다. 또한, 소재 관점에서 금속 또는 유기물질이 코팅된 초박막 코팅 분리막의 기술 동향도 소개하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권12호
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• pp.827-832
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• 2005

In this study, thin electrolyte layer was prepared by 8YSZ ($8mol\%$ Yttria-Stabilized Zirconia) slurry dip and sol coating onto the porous anode support in order to reduce ohmic resistance. 8YSZ polymeric sol was prepared from inorganic salt of nitrate and XRF results of xerogel powder exhibited similar results $(99.2\pm1wt\%)$ compared with standard sample (TZ-8YS, Tosoh Co.). The dense and thin YSZ film with $1{\mu}m$ thickness was synthesized by coating of 0.7M YSZ sol followed by heat-treatment at $600^{\circ}C$ for 1 h. Thin film electrolyte sintered at $1400^{\circ}C$ showed no gas leakage at the differential pressure condition of 3 atm.

• 한국재료학회지
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• 제24권3호
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• pp.159-165
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• 2014

This study is research on the thermal emissivity depending on the alignment degrees of graphite flakes. Samples were manufactured by a slurry of natural graphite flakes with organic binder and subsequent dip-coating on an aluminum substrate. The alignment degrees were controlled by applying magnetic field strength (0, 1, and 3 kG) to the coated samples. The alignment degree of the sample was measured by XRD. The thermal emissivity was measured by an infrared thermal image camera at $100^{\circ}C$. The alignment degrees were 0.04, 0.11, and 0.17 and the applied magnetic field strengths were 0, 1, and 3 kG, respectively. The thermal emissivities were 0.829, 0.837, and 0.844 and the applying magnetic field strengths were 0, 1, and 3 kG, respectively. In this study the correlation coefficient, $R^2$, between thermal emissivity and alignment degree was 0.997. Therefore, it was concluded that the thermal emissivities are correlated with the alignment degree of the graphite flakes.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권5호
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• pp.479-484
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• 2011

In this paper, investigations of thick film $La_{0.75}Sr_{0.25}Ga_{0.8}Mg_{0.16}Fe_{0.04}O_{3-{\delta}}$ (LSGMF) cells fabricated via spin coating on either NiO-YSZ anode or $La_{0.7}Sr_{0.3}Ga_{0.6}Fe_{0.4}O_3$ (LSGF) cathode substrates are presented. A La-doped $CeO_2$ (LDC) layer is inserted between NiO-YSZ and LSGMF in order to prevent reactions from occurring during co-firing. For the LSGF cathode-supported cell, no interlayer was required because the components of the cathode are the same as those of LSGMF with the exception of Mg. An LSGMF electrolyte slurry was deposited homogeneously on the porous supports via spin coating. The current-voltage characteristics of the anode and cathode supported LSGMF cells at temperatures between $700^{\circ}C$ and $850^{\circ}C$ are described. The LSGF cathode supported cell demonstrates a theoretical OCV and a power density of ~420 mW $cm^2$ at $800^{\circ}C$, whereas the NiO-YSZ anode supported cell with the LDC interlayer demonstrates a maximum power density of ~350 mW $cm^2$ at $800^{\circ}C$, which decreased more rapidly than the cathode supported cell despite the presence of the LDC interlayer. Potential causes of the degradation at temperatures over $700^{\circ}C$ are also discussed.

• 청정기술
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• 제24권2호
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• pp.127-134
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• 2018

국제해사기구에서는 선박 배기가스 내 질소산화물($NO_x$) 배출에 대한 강화된 Tier III 규제가 2016년부터 적용됨에 따라 이를 대응하기 위한 노력이 필요하다. $NO_x$ 저감 방법으로 선택적 촉매 환원법(Selective catalytic reduction, SCR)을 주로 사용하고 있으며, 세라믹 허니컴 촉매를 주로 사용하고 있다. 그러나 기존의 세라믹 허니컴 촉매는 약한 강도로 인하여 운전상 문제가 발생하거나 유지 및 보수에 있어서도 어려움을 갖는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 세라믹 허니컴 촉매의 단점들을 보완하기 위하여 높은 열적 안정성과 기계적 강도를 가짐과 동시에 배기가스의 다방향성 이동을 통한 낮은 배압효과 등의 장점을 가지는 금속 지지체를 적용하였다. 이러한 금속 지지체 상에 촉매를 담지하기 위하여 유 무기바인더 첨가를 통해 코팅슬러리를 제조하고, 이를 코팅, 건조 및 소성과정을 통해 금속 지지체 상에 견고하게 부착된 금속 지지체 기반 촉매를 제조하였다. 이러한 금속 지지체 기반 촉매는 $NO_x$ 성능평가와 초음파 및 낙하시험을 통한 접착 내구성 평가를 수행하였다. 특히, 무기바인더를 첨가한 MFC01경우 95% 이상의 $NO_x$ 전환율을 보였으며, 상용 세라믹 허니컴 촉매보다도 우수한 내구성을 보였다. 이러한 특성 및 성능평가를 통하여 개발된 금속 지지체 기반 촉매는 고효율, 고내구성을 가짐을 확인하였으며, 기존 세라믹 허니컴 촉매를 대체할 수 있는 선박용 배연탈질 촉매로서의 가능성을 확인하였다.