• 멤브레인
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• 제31권6호
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• pp.417-425
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• 2021

고용량 배터리에 대한 요구가 증가에 따라 기존 음극재보다 높은 용량(3,860 mAh/g)과 낮은 전기화학적 전위(-3.040 V)를 갖는 리튬 금속 기반 음극재에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 수열 합성을 통해 제작된 아나타제(anatase) 타입의 TiO₂ 나노 입자 기반한 PVdF-HFP/TiO₂ 복합체를 리튬 금속 음극의 계면 보호층으로 적용하였다. 결정구조 및 형상 분석을 통해 유/무기-리튬 나노복합체 박막의 형성을 확인하였다. 또한, 전지화학 테스트(사이클 테스트 및 전압 프로파일)를 통해 리튬 금속 음극의 전기화학 성능 은 복합체 보호막이 TiO₂ 10 wt%, 코팅 두께 1.1 ㎛의 조건에서 가장 개선된 전기화학적 성능(콜롱 효율 유지: 77 사이클 동안 90% 이상) 발현을 확인하였다. 이를 통해, 처리하지 않은 리튬 전극 대비 본 보호층에 의한 리튬 금속 음극의 성능 안정화/개선 효과가 검증되었다.

• 멤브레인
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• 제33권6호
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• pp.269-278
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• 2023

효소 고정화 막 생물반응기(EMBRs)는 폐수 내의 염료를 처리하는 새로운 방법입니다. 이 분야는 효소의 효능과 환경에 대한 높은 저항성 때문에 많은 양의 연구가 진행되었습니다. 효소 자체와 해당 효소의 구조를 모두 포함하는 다양한 방법이 EMBR에 접근할 수 있습니다. 생물반응기 자체는 염료 제거의 필요에 맞게 변형될 수 있습니다. 효소적 생물반응기부터 산화 그래핀 또는 탄소 나노튜브와 같은 나노구조를 사용하는 것까지 다양합니다. 또한 TiO₂와 같은 나노입자는 EMBR을 더욱 향상시키기 위해 사용될 수 있습니다. 폴리머 기반의 막 지지 구조는 또한 효능 증가의 문제에 접근하는 다양한 방법을 포함합니다. 본 바와 같이, 지난 수십 년 동안 EMBR을 사용하는 이 문제에 대한 다양한 접근법이 수행되었습니다. 이 검토는 방법론을 요약하고 EMBR에 대한 다양한 개선 사항을 설명하는 것을 목표로 합니다.

• 공업화학
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• 제29권2호
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• pp.196-200
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• 2018

본 연구에서는 복합 수소분리막 중간층의 pin hole, crack 및 defect를 최소화하기 위하여 powder type과 sol type의 금속산화물을 이용하여 복합화하였다. 중간층의 표면 형상과 투과 특성은 주사전자현미경(SEM) 분석과 $N_2$ 투과도 테스트를 통해 평가하였으며, 제조한 수소분리막의 성능평가를 위해 $N_2$와 $H_2$를 이용하여 단일가스 투과 테스트를 수행하였다. Powder type과 sol type의 금속산화물을 각각 이용하여 중간층을 적층한 결과 sol type 금속산화물을 이용하여 적층한 중간층의 표면 조도가 매우 낮았으며, 특히 $TiO_2$ sol로 형성된 중간층의 pin-hole, crack 및 defect가 현저히 감소하였다. Powder와 sol을 복합화하여 적층한 중간층은 sol로 형성된 중간층과 거의 유사한 특성을 보였으며, 이를 기반으로 제조한 수소분리막은 1 bar의 압력구배, 672 K의 온도에서 약 $0.32mol/m^2s$의 수소 투과도를 나타내었으며, 선택도는 약 10,890 이상으로 측정되었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제7권1호
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• pp.137-143
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• 2021

As an electrochemical water electrolysis for green hydrogen production, both polymer electrolyte membrane (PEM) and alkaline electrolyte are being developed extensively in various countries. The PEM electrolyzer with high current density (above 2 A/cm²) has the advantage of being able to design a simple structure. Also, it is known that it has high response to electrical output fluctuations. However, the cost problem of major components is the most important issue that a PEM electrolyzer must overcome. Instantly, there are platinum group metal (PGM)-based electrocatalysts, fluorine-based polyfluoro sulfuric acid (PFSA) membrane, Ti felt (porous transport layer, PTL) and so on. Another challenging issue is productivity. A securing outstanding productivity brings price benefits of the electrolytic cells. From this point of view, we conducted basic studies on manufacturing electrode and membrane electrode assembly (MEA) for PEM electrolyzer production.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.943-949
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• 2008

We report on the development of transition edge sensors for x-ray detection. The sensor technology was based on the fabrication of a superconducting film on a thin membrane. A bilayer of a superconductor, Ti, and a noble metal, Au, was e-beam evaporated on a micromachined SiNx. Another Au layer was evaporated on the two side edges of the bilayer in order not to be affected by structural imperfections at the boundaries. With the method described in the present report, the superconducting transition temperature of the device was consistently achieved to near 80 mK with a sharp transition. The energy spectrum ueasured with the device provided 37 eV FWHM for 5.9 x-rays. We also discuss the design and fabrication considerations as well as the performance of the device in detail.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권1호
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• pp.76-84
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• 2006

Arrayed ultrasonic sensors based on the piezoelectric thin film (lead-zirconate-titanate: Pb($Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_{3}$) having composite membrane structure are fabricated. Different thermal and elastic characteristics of each layer generate the residual stress during the high temperature deposition processes, accomplished diaphragm is consequently bowing. We present the membrane deflection effects originated from the residual stress on the resonant frequencies of the sensor chips. The resonant frequencies ($f_r$) measured of each sensor structures are located in the range of $87.6{\sim}111\;kHz$, these are larger $30{\sim}40\;kHz$ than the resultant frequencies of FEM. The primary factors of $f_r$ deviations from the ideal FEM results are the membrane deflections, and the influence of stiffness variations are not so large on that. Membrane deflections have the effect of total thickness increase which sensitively change the $f_r$ to the positive direction. Stress generations of the membrane are also numerically predicted for considering the effect of stiffness variations on the $f_r$.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.181-190
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• 2023

폐수 처리는 담수 공급의 수요를 맞추고 동시에 환경 오염을 제어하기 위한 가장 중요한 기술 중 하나이다. 여러 종류의 증류법과 역삼투 공정과 같은 다양한 기술은 더 높은 에너지 투입을 필요로 한다. 축전식 탈염(CDI) 기술은 전력 소비가 매우 적어 슈퍼커패시터 원리에 기반한 대안으로 떠오르고 있다. 공정의 효율성을 향상시키기 위해 전극 재료를 개선하기 위한 연구가 계속되고 있다. 역전기투석은 가장 일반적으로 사용되는 담수화 기술 및 삼투압 발전기이다. 역전기투석의 효율을 향상시키기 위해 수행된 많은 연구 중, 맥신(MXene)은 이온교환막 및 2차원 나노유체 채널로서 역전기투석의 물리적 및 전기화학적 특성을 향상시킬 수 있는 유망한 방법으로 떠오르고 있다. 맥신은 단독 사용뿐만 아니라 다른 물질들이 맥신과 혼합되어 복합막의 성능을 더욱 향상시킨다. 전처리를 거치거나 Ti₃C₂T_x, 나피온 등을 포함한 이종구조를 가진 맥신은 각각 최대 담수화 성능 측정 결과를 통해 담수화 산업에서 유망한 재료로 맥신의 잠재력을 입증했다. 역전기투석을 통한 삼투압 발전 산업에서 이온교환막에서 비대칭 나노유체 이온 채널에 맥신을 사용함으로써 최대 삼투압 출력 밀도를 크게 향상시켰으며, 대부분 상용화 기준값인 5 Wm^-2를 넘었다. 일정 개수의 단위체를 연결함으로써 매개체의 도움 없이 전자기기에 직접적으로 전력을 공급할 수 있는 수준의 전압이 출력됐다. 본 리뷰에서는 맥신 복합막을 기반으로 한 전기투석 공정의 최근 연구들에 대해 설명한다.

• 멤브레인
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• 제32권3호
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• pp.181-190
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• 2022

막여과는 흡착, 응집 등의 폐수 처리 방법에 비교해 경제적이며, 높은 효율을 보인다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 막의 표면에 오염물질이 흡착하여 발생하는 막오염 현상으로 인해 막여과의 효율이 크게 줄어들게 된다. 다양한 종류의 막 중에서 세라믹 분리막은 친수성을 띄며, 화학적으로 안정되었기 때문에 오염방지에 효과적이다. 또한, 산화 그래핀 등을 활용한 복합막도 막오염을 예방하는 데 도움이 될 수 있다. 최근에는 막오염을 방지하고 시너지 효과를 얻기 위해 광촉매 분리막이 해결책으로 제시되었다. 막 분리는 광촉매의 단점인 촉매의 낮은 재사용률을 보완할 수 있으며, 광촉매 반응은 오염을 막을 수 있다.

• 한국환경농학회지
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• 제22권2호
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• pp.124-129
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• 2003

광촉매 산화반응으로 인한 난분해성 유기오염물질의 분해효율을 증가시키기 위하여 산화반응의 매개체인 $TiO_2$ 광촉매의 새로운 제조방법을 개발하였고, 이를 이용하여 TCE의 효과적인 분해를 위한 광촉매 산화반응조의 최적 운영인자를 도출하였다. $TiO_2$ 광촉매는 해교제(Davan-C 0.24 wt%)와 결합제(PVA 0.16 wt%)를 첨가하여 슬립 캐스팅 방법으로 제조하였다. 촉매의 특성 변화에 따른 실험결과로 TCE 수용액의 분해효율이 가장 좋은 촉매의 상태는 $TiO_2$ 코팅 횟수가 1회이고 $TiO_2$ 슬립의 두께가 1 mm인 촉매로 확인되었다. 촉매 사용시간에 따른 비교에서는 사용시간이 250 시간인 촉매가 새로이 제작하여 사용한 촉매의 TCE분해효율보다 20% 정도 감소되었다. 광촉매 산화반응조의 물리적 운영인자 도출을 위한 실험결과로 산소의 전처리와 재순환을 실시하면 그렇지 않은 경우보다 TCE 분해효율이 증가되었다. 촉매의 단위 표면적당 수용액의 부피비가 $1.47\;mL/cm^2$ 이하에서 높은 TCE 분해효율을 보였으며 UV 광량의 조절시 광량이 $225\;W/cm^2{\times}100$에서 75.8%의 최대 TCE 분해효율을 보였다. TCE의 초기 농도를 조절했을 경우에는 농도가 2 mg/L 이하인 경우에 TCE의 분해효율이 높았다. 따라서 본 연구에서 제시한 방법으로 제조한 촉매를 이용하여 적절한 UV 광량과 상기한 운영조건하에 광촉매 산화반응조를 운영한다면 정수 및 폐수에 함유된 난분해성 유기성 오염물질을 제거하기 위한 공정으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.1.1-1.1
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• 2011

Electrospinning has known to be very effective tool for production of versatile one-dimensional (1D) nanostructured materials such as nanofibers, nanorod, and nanotubes and for easily assembly to two-, three-dimensional(2D, 3D) nanostructures such as thin film, membrane, and nonwoven web, etc. We have studied on the electrospinning technology for novel energy storage and conversion materials such as advanced separator, dye sensitized solar cell, supercapacitor, etc. High heat-resistive nanofibrous membrane as a new separator for future lithium ion polymer battery was prepared by electrospinning of PVdF based composite solution. The novel nanofibrous composite nonwovens have tensile strength of above 50 MPa and modulus of above 1.3 GPa. The internal structure of the electrospun composite nanofiber with a diameter of few hundreds nanometer were composed of core-shell nanostructure. And also electrospun $TiO_2$ nanorod/nanosphere based dye-sensitized solar cells with high efficiency are successfully prepared. Some battery performance will be introduced.