• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.381-389
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• 2020

본 연구에서는 다양한 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템 구축하고, 각 시스템의 최적 전력 공급 비용을 비교 분석 하였다. 특히, 풍력 및 태양광 등 대표적인 신재생에너지 생산 기술과 더불어 대형 에너지 저장 시스템 및 바이오매스 기반 전력 생산 기술을 포함함으로써, 신재생에너지 자원의 간헐성 및 에너지 공급과 수요의 불균형의 한계를 극복하였다. 본 연구에서 제안한 6가지의 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템을 실제 제주도 전력 공급 문제에 적용함으로써, 제주도 지역의 최적 에너지 시스템을 규명하였으며, 다양한 에너지 생산 기술의 조합의 효과를 분석하였다. 분석 결과, 태양광 및 풍력 기반 전력 공급 단가는 각각 0.18, 0.28 $/kWh로 개별 자원 기반의 에너지 생산 시스템의 기존 전력망을 통한 공급 단가에 비해 경쟁력이 낮았다. 또한 자원의 간헐성 및 공급과 수요의 불균형 등 단일자원 기반의 단점을 효과적으로 개선하기 위하여 3가지 신재생 자원 및 대형 에너지 저장 시스템을 포함한 하이브리드 공급 시스템의 경제적 효과를 분석하였다. 그 결과 기존 전통적 전력망 공급과 가격 경쟁력을 갖는 0.08 $/kWh 수준의 100% 신재생에너지 기반 전력 공급 시스템 구축이 가능함을 규명하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권2호
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• pp.57-62
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• 2011

염료 감응 태양 전지(Dye-Sensitized Solar Cells: DSSCs)의 에너지 변환효율은 $TiO_2$ 전극의 입자 크기, 구조 및 표면 형태에 의존한다. 높은 비표면적을 갖는 나노 크기의 아나타제 $TiO_2$는 많은 염료를 흡착할 수 있어 변환효율을 증가 시킨다. 또한 전극 내부에서 태양광의 산란을 증가 시키면, 염료가 태양광을 흡수하는 양이 증가하여 효율이 증가할 수 있다. 수열 합성법으로 합성한 $TiO_2$ 분말의 크기는 15-25 nm이고, 결정상은 구형의 anatase 상이다. 0.4 ${\mu}m$의 $TiO_2$ 산란입자를 합성한 나노 크기의 $TiO_2$ 분말에 혼합하여 전극을 제조하고, DSSCs를 제작한 후 변환효율을 측정하였다. 10% 의 산란 입자가 포함된 DSSCs는 단락전류 3.51 mA, 개방전압 0.79 V, 곡선인자 0.619로 6.86%의 변환 효율을 나타 내었다. 산란 입자의 영향으로 단락전류밀도는 11% 증가하였고, 효율은 0.77% 증가하였다. 산란 입자가 포함되지 않은 DSSCs 보다 산란 입자가 전극으로 들어온 태양광을 산란시켜 전자-홀 쌍의 생성을 증가 시키고, 전자가 전극을 따라 이동하는 경로가 감소하여 효율이 증가하였다. 10% 이상의 산란 입자는 전극 내부에 입자 크기의 큰 기공을 증가 시켜 효율이 감소하였다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.149-152
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• 2012

$Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) is one of the most promising photovoltaic materials because of large conversion efficiency which has been achieved with an optimum Ga/(In+Ga) composition in $CuIn_{1-x}Ga_xSe_2$ (X~0.3). The Ga/(In+Ga) content is important to determine band gap, solar cell performances and carrier behaviors at grain boundary (GB). Effects of Ga/(In+Ga) content on physical properties of the CIGS layers have been extensively studied. In previous research, it is reported that GB is not recombination center of CIGS thin-film solar cells. However, GB recombination and electron-hole pair behavior studies are still lacking, especially influence of with different X on CIGS thin-films. We obtained the GB surface potential, local current and I-V characteristic of different X (00.7 while X~0.3 showed higher potential than 100 mV on GBs. Higher potential on GBs appears positive band bending. It can decrease recombination loss because of carrier separation. Therefore, we suggest recombination and electron-hole behaviors at GBs depending on composition of X.

• 공업화학
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• 제24권4호
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• pp.396-401
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• 2013

Benzo[1,2,5]thiadiazole, carbazole 및 phenanthrene을 기본 골격으로 한 교대공중합체인 poly[9-(2-octyl-dodecyl)-9H-carbazole-alt-4,7-di-thiophen-2-yl-benzo[1,2,5]thiadiazole] (PCD20TBT)와 poly[9,10-bis-(2-octyl-dodecyloxy)-phenanthrene-alt-4,7-di-thiophen-2-yl-benzo[1,2,5]thiadiazole] (PN40TBT)을 Suzuki coupling reaction을 이용하여 중합하였다. 합성한 고분자들은 chloroform, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, tetrahydrofuran, toluene과 같은 유기용매에 대한 용해도가 우수하였다. PCD20TBT의 최대흡수 파장과 밴드갭은 각각 535 nm와 1.75 eV이고, PN40TBT의 최대흡수 파장과 밴드갭은 각각 560 nm과 1.97 eV이었다. PCD20TBT의 HOMO 및 LUMO 에너지준위는 각각 - 5.11 eV와 - 3.36 eV이고, PN40TBT의 HOMO 및 LUMO 에너지준위는 각각 -5.31 eV와 -3.34 eV이었다. 합성한 고분자와 (6)-1-(3-(methoxycarbonyl)-{5}-1-phenyl[5,6]-fullerene(PCBM)을 1:2의 중량비로 블랜딩하여 제작한 이종접합형태(bulk heterojunction) 태양전지를 제작하였다. PCD20TBT의 광전변환효율은 0.52%, PN40TBT의 광전변환효율은 0.60%이었다. 그리고 소자의 단락 전류밀도, 충진 인자와 개방전압은 PCD20TBT가 각각 $-1.97mA/cm^2$, 38.2%, 0.69 V이며, PN40TBT의 경우 각각 $-1.77mA/cm^2$, 42.9%, 0.79 V이었다.

• 환경영향평가
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• 제26권4호
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• pp.217-226
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• 2017

오늘날 대부분의 국가는 기후변화 문제에 직면해 있으며, 특히 군소도서개발국들(SIDS: Small Island Developing States)은 기후변화의 영향에 가장 취약하다. 이들은 전력생산 및 교통부문에 있어 수입된 석유와 화석 연료에 크게 의존하고 있으므로 유가 변동에 따라 경제적으로 매우 영향을 받는다. 군소도서개발국들(SIDS)이 디젤 연료에 의존하는 이유 중 하나는 외딴 섬에 인구가 분산되어 있어서 계통연결을 통한 전력공급이 어렵기 때문이다. 군소도서개발국들 중 피지(Fiji)는 기후변화의 심각성을 인식하고 기후 변화의 영향을 줄이기 위한 '국가계획'을 통해 신재생에너지 사용을 적극 장려하고 있다. 본 연구에서는 피지의 마부바 섬(Mavuva Island)을 대상으로 HOMER 프로그램을 사용하여 태양광, 에너지저장장치 및 디젤 발전의 조합을 통하여 최적의 에너지 시스템을 시뮬레이션하고 분석한다. 태양광과 디젤 발전을 합친 하이브리드 에너지시스템이 이 지역의 실행가능성 및 가격 측면에서 가장 효과적이고, 온실가스 감축효과도 큰 것으로 파악되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.1-7
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• 2017

염료감응형 태양전지 촉매층으로 CoSi의 신뢰성을 확인하기 위해 전자빔증착기를 이용하여 100 nm-Co/300 nm-Si/quartz의 적층구조를 형성하고, $700^{\circ}C$-60분의 진공열처리하여 약 350 nm-CoSi를 형성하였다. 이때 잔류 Co를 제거하기 위해 $80^{\circ}C$-30%의 황산처리를 진행하였다. 또한 비교를 위해 100 nm-Pt/glass 상대전극을 준비하였다. CoSi 상대전극이 채용된 DSSC 소자의 신뢰성을 확인하기 위해 $80^{\circ}C$ 온도조건에서 0, 168, 336, 504, 672, 840시간동안 유지하였다. 이들을 채용한 DSSC 소자의 광전기적 특성을 분석하기 위해 solar simulator와 potentiostat을 이용하였다. CoSi 상대전극의 촉매활성도, 미세구조, 그리고 조성 분석을 확인하기 위해 CV, FE-SEM, FIB-SEM, EDS를 이용하여 분석하였다. 시간에 따른 에너지변환효율 결과, Pt와 CoSi 상대전극 모두 에너지변환효율이 504시간까지는 유지되다가 672시간 경과 후 처음의 50%로 감소하는 특성을 보였다. 촉매활성도 분석 결과, 시간이 지남에 따라 Pt와 CoSi 상대전극 모두 촉매활성도가 감소하여 각각 64%, 57%의 촉매활성도를 보였다. 미세구조 분석 결과, CoSi층은 전해질에 대한 안정성은 우수하였으나, 하부 쿼츠 기판과 CoSi층의 접촉면에 스트레스가 집중되어 국부적으로 크렉이 형성되며, 궁극적으로 ${\mu}m$급의 박리현상을 확인하였다. 따라서 CoSi 상대전극은 실리사이드화 되는 과정에서 잔류응력 때문에 열화가 일어나므로 신뢰성의 확보를 위해서는 이러한 잔류응력의 대책이 필요하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권3호
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• pp.229-233
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• 2007

본 논문은 브이용 PV 시스템 성능과 최대전력점추적기의 알고리즘에 대하여 기술하고자 한다 현재 운영되고 있는 브이는 대부분 태양광을 활용한 독립형 전력 시스템을 이용하고 있다. 이러한 태양광 전력 시스템은 직류 출력 특성을 가지고 있으며 직류 버스와 연결된다. 태양광 전지판의 I-V 출력 특성은 일사량, 전지판의 온도에 따라 변화하며 태양광 전지 마다 그 특성이 각기 다르게 나타나기 때문에 태양광 전지는 최대전력추적방식의 알고리즘에 의해 운영되어야 한다. 이에 본 논문은 태양광 전지의 특성, 최대전력추적방식, 태양광 전지판의 최적경사각을 논의하고자 한다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권spc8호
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• pp.3081-3089
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• 2011

A series of new bis-thienylanthracene derivatives D1~D5 containing 9,10-antharcene moiety in the center and 2-methylenemalonotitrile or 2-cyanoacrylic acid functional group on the terminal thiophenes were synthesized and characterized by $^1H$-NMR and high-resolution mass spectroscopy. Their optical, electrochemical, and thermal properties were measured. They have absorption ${\lambda}_{max}$ in the range of 437~480 nm and max of $7.4{\times}10^3{\sim}2.0{\times}10^4M^{-1}cm^{-1}$. The substitution of 2-cyanoacrylic acid group allows greater value of ${\varepsilon}_{max}$ than that of 2-methylenemalonotitrile. TGA curves showed that D4 and D5 which have 2-cyanoacrylic acid functional group on the terminal thiophene(s) exhibit good thermal stability and D4 was thermally stable up to $400^{\circ}C$. Their optical properties and LUMO energy levels measured suggest that they can serve as potential candidates for electron donor materials of organic photovoltaic cells (OPVs) or D4 and D5 which contain 2-cyanoacrylic acid group can be used as organic dyes of dye-sensitized solar cells (DSSCs).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.280-283
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• 2007

The first grid-connected, building-integrated transparent amorphous silicon photovoltaic installation has been operated since October 2004 in Yongin, Korea. The 2.2kWp transparent PV system was applied to the facade of entrance hall in newly constructed KOLON E&C R&D building. The PV module is a nominal 0.98m ${\times}$ 0.95m, 10% transparent, laminated, amorphous(a-Si) thin-film device rated at 44 Wp per module. To demonstrate the architectural features of thin film PV technologies for daylighting application, transparent PV modules are attached to the building envelope with the form of single glazed window and special point glazing(SPG) frames. Besides power generation, the 10% transmittance of a-Si PV module provides very smooth natural daylight to the entrance hall without any special shading devices for whole year. The installation is fully instrumented and is continuously monitored in order to allow the performance assessment of amorphous silicon PV operating at the prevailing conditions. This paper presents measured power performance data from the first 12 months of operation. For the first year, annual average system specific yield was just 486.4kWh/kWp/year which is almost half of typical amorphous silicon PV output under the best angle and orientation. It should be caused by building orientation and self-shading of adjacent mass. Besides annual power output, various statistical analysis was performed to identify the characteristics of transparent thin film PV system.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.177-181
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• 2012

본 연구는 고온고습 시험을 통하여 Cell 레벨에서의 표면관찰 및 효율저하를 분석하였다. 고온고습 시험 조건은 KS C IEC-61215에서 제시한 PV module하의 조건을 이용하여 온도 $85^{\circ}C$, 습도 85% 조건하에 1000시간 동안 수행하였다. 고온고습 시험에 따라 효율에 직접적인 영향을 줄 수 있는 이상 유 무를 Cell 표면을 통해 분석한 결과, 고온고습 시험 수행 중 부분적으로 변색되는 것을 확인하였다. 고온고습 시험 전 단결정 Cell의 효율은 17.74% 였으며, 1000시간 수행 후 15.63%으로 11.89%의 감소율을 보였다. 다결정 Cell의 시험 전 효율은 15.46%, 1000시간 수행 후 효율은 14.02%로 9.31%의 감소율을 보였다. 경년 시 나타나는 전기적 특성을 분석하기 위해 FF(Fill Factor)값을 분석한 결과, 고온고습 시험 전 단결정 Cell은 78.71%에서 75.01%로 4.7%의 감소율을 보였으며, 다결정 Cell은 78.10 %에서 76.66%로 1.84%의 감소율을 보였다. 효율 및 FF값에서 단결정 Cell이 다결정 Cell보다 감소율이 큰 것으로 분석되었으며, 이는 단결정 Cell이 외부 환경에서 더욱 크게 작용하여 효율저하에 영향을 주었다고 판단된다.