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UV-cured Polymer Solid Electrolyte Reinforced using a Ceramic-Polymer Composite Layer for Stable Solid-State Li Metal Batteries

  • Hye Min Choi;Su Jin Jun;Jinhong Lee;Myung-Hyun Ryu;Hyeyoung Shin;Kyu-Nam Jung
    • Journal of Electrochemical Science and Technology
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    • 제14권1호
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    • pp.85-95
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    • 2023
  • In recent years, solid-state Li metal batteries (SSLBs) have attracted significant attention as the next-generation batteries with high energy and power densities. However, uncontrolled dendrite growth and the resulting pulverization of Li during repeated plating/stripping processes must be addressed for practical applications. Herein, we report a plastic-crystal-based polymer/ceramic composite solid electrolyte (PCCE) to resolve these issues. To fabricate the one-side ceramic-incorporated PCCE (CI-PCCE) film, a mixed precursor solution comprising plastic-crystal-based polymer (succinonitrile, SN) with garnet-structured ceramic (Li7La3Zr2O12, LLZO) particles was infused into a thin cellulose membrane, which was used as a mechanical framework, and subsequently solidified by using UV-irradiation. The CI-PCCE exhibited good flexibility and a high room-temperature ionic conductivity of over 10-3 S cm-1. The Li symmetric cell assembled with CI-PCCE provided enhanced durability against Li dendrite penetration through the solid electrolyte (SE) layer than those with LLZO-free PCCEs and exhibited long-term cycling stability (over 200 h) for Li plating/stripping. The enhanced Li+ transference number and lower interfacial resistance of CI-PCCE indicate that the ceramic-polymer composite layer in contact with the Li anode enabled the uniform distribution of Li+ flux at the interface between the Li metal and CI-PCCE, thereby promoting uniform Li plating/stripping. Consequently, the Li//LiFePO4 (LFP) full cell constructed with CI-PCCE demonstrated superior rate capability (~120 mAh g-1 at 2 C) and stable cycle performance (80% after 100 cycles) than those with ceramic-free PCCE.

1개 군지역 의료보험제도에서의 보험료 부담수준별 병.의원 의료이용에 관한 연구 (A Study on the Insurance Contribution and Health Care Utilization of the Regional Medical Insurance Scheme)

  • 이상일;최현림;안형식;김용익;신영수
    • Journal of Preventive Medicine and Public Health
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    • 제22권4호
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    • pp.578-590
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    • 1989
  • 1988년부터 전국적으로 실시된 농어촌 지역의료보험제도의 형평성을 검토하기 위하여 1개군 지역의료보험 대상자 중 1년간 계속하여 자격을 보유하고 있었던 피보험자를 대상으로 세대당 총보험료와 능력비례 보험료에 따라 10등급으로 구분하여 1) 등급별 보험료 구성, 2) 등급별 의료이용도, 3) 등급별 보험급여액, 4) 등급별 의료이용의 진료권별 분포를 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 총보험료중 능력비례 보험료가 차지하는 비율은 39.2%이었으며 등급이 증가할수록 총보험료중 능력비례 보험료가 차지하는 비율이 증가하고 있었다. 보험료 부담수준이 증가할수록 병의원 외래, 입원 및 치과 의료이용율이 증가하여 소득이 낮은 계층에서 상대적으로 큰 미충족 의료필요가 존재함을 시사하고 있었다. 총보험료 및 능력비례 보험료 등급이 증가할수록 보험료의 누적백분율이 보험급여액의 누적백분율보다 커서 상위 등급에서 하위 등급으로 보험료의 이전이 발생하고 있으나, 보험료 등급에 따른 피보험자수의 누적백분율이 보험급여액의 누적백분율보다 크게 나타나고 있어 의료보험제도 내에서도 소득수준에 따른 의료이용의 차이가 있어 매우 제한된 범위내에서 소득재분배 효과가 있는 것으로 생각되었다. 총보험료 및 능력비례 보험료 등급별 의료이용 중 군내 및 군외 1차기관이 차지하는 비율은 등급의 상승에 따라 감소하고 2차기관의 이용 비율은 증가하는 경향을 보이고 있어 의료전달체계의 실시가 병의원 이용에 있어 보험료 부담수준 또는 의료비 지불 능력에 따라 차별적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며 이는 주로 간접의료비에 기인한 것으로 생각되었다.자에게 1-2종의 항생제를 평균 1주일 정도 투여하였다. 또 어떤 의원에서는 제왕절개 분만시 모든 환자에게 전혈을 수혈하는 곳도 있었다. 이 외에도 의료기관에 따라 비타민제제, 지혈제, 자궁수축제, 진통제, 해열제, 소염제, 진정진경제, 소화제, 변비완화제, 항히스타민제, 이뇨제 등을 투여하는 빈도와 약품종류가 다양하였다. 입원기간에 있어서는 정상분만의 경우 평균 입원기간이 초산은 2.6일, 경산은 2.4일로 초산이 경산보다 약간 길었으며 어떤 병원에서는 3.5일로서 약간 긴 경우도 있었으나 대체로 비슷한 양상이었다. 제왕절개 분만에 있어서는 평균 입원기간이 초산 7.5일, 경산 7.6일로 별다른 차이는 없었다. 그러나 의료기관에 따라 가장 짧은 것은 6.5일에서 가장 긴 것이 9.4일로 차이가 났다. 평균 입원비는 일반환자인 경우 정상분만의 초산 비용은 182,100원이었고, 경산은 167,300원이었다. 의료보험인 경우 본인 부담액이 초산은 82,400원, 경산은 75,600원이었으며 제왕절개분만은 일반환자 초산인 경우 946,500원, 경산은 753,800원이었고, 의료보험인 경우 초산은 256,200원, 경산은 253,700원이었다. 대학병원간에도 정상분만 비용이 268,000원과 350,000원으로 큰 차이를 보이며 제왕절개 분만의 경우에도 각 의료기관별로 차이를 나타내고 있다. 이와 같이 의료기관에 따라 정상분만과 제왕절개분만시 임상병리검사, 투약 등에 큰 차이를 나타내고 입원기간에도 차이가 있어 결과적으로 의료비에도 큰 차이를 나타내고 있으며 어떤 기관에서는 포괄수가제를 적용하고 있는 곳도 있었다.

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PAN-PVDF-PEGME Blend계 고분자전해질의 전기화학적 특성 (The Electrochemical Properties of PAN-PVDF-PEGME Blend Polymer Electrolyte System)

  • 류광선;이계중;류광경;강성구;장순호
    • 대한화학회지
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    • 제43권2호
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    • pp.199-205
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    • 1999
  • PAN-PVDF-PEGME 블랜드(blend)계의 고분자전해질을 만들어 전기화학적인 특성을 조사하였으며 PEGME의 첨가에 따른 물성변화를 측정하였다. PEGME가 첨가되면서 PVDF의 결정성은 감소하고, 이온 전도도는 대부분 $∼10^{-3}S/cm$의 이온전도도를 나타내므로 고분자전해질로 사용이 가능하다. 또한 이온전도도의 온도의존성으로부터 PEGME의 첨가양이 증가할수록 효과적으로 높은 이온전도도를 갖는 통로가 생겨 이온전도도가 증가하는 것으로 예상할 수 있다. SPE 2(10 wt% PEGME)에서 가장 큰 양이온 수율을 나타내고 있으며 PEGME의 양이 증가할 수록 감소하는 것을 알 수 있다. PEGME를 첨가하지 않은 SPE 1(PAN-PVDF계) 고분자전해질의 전기화학적으로 안정한 영역은 ∼4.3 V인 반면에 PEGME를 첨가한 SPE 2-4(PAN-PVDF-PEGME계) 고분자전해질은 ∼4.6 V까지 전기화학적으로 안정한 것을 알 수 있다. 또한 이 고분자전해질을 사용하여 전지를 구성하여 충방전 성능을 비교하여 보면 PEGME를 첨가함에 따라 방전 용량이 증가함을 알 수 있다. 즉 PEGME를 첨가함에 따라 이온전도도가 증대되며, 전기화학적으로 안정한 영역이 넓어질뿐만 아니라 전지구성시 방전 성능도 향상됨을 알 수 있다.

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자기-도핑형 poly(PEGMA-co-BF3LiMA) 전해질의 합성과 이온전도도에 대한 PEGMA분자량의 영향 (Synthesis of Self-doped Poly(PEGMA-co-BF3LiMA) Electrolytes and Effect of PEGMA Molecular Weight on Ionic Conductivities)

  • 김경찬;류상욱
    • 전기화학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.230-235
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    • 2012
  • 분자량이 각각 300(PEGMA300) 및 1100(PEGMA1100) g $mol^{-1}$인 PEGMA와 합성된 $BF_3LiMA$ 리튬염을 이용하여 다양한 조성의 고분자전해질을 제조하고 전기화학적 특성을 평가하였다. 흥미롭게도 AC-impedance 측정법에 의한 상온 이온전도도는 분자량 $300g\;mol^{-1}$로 합성된 액체 고분자전해질에서 $8.54{\times}10^{-7}S\;cm^{-1}$의 값이 얻어진 반면, PEGMA1100으로 합성된 고체상태의 고분자전해질에서 최대 14배 이상 높은 $1.22{\times}10^{-5}S\;cm^{-1}$가 관찰되었다. 이러한 결과는 PEGMA에 ethylene oxide 단위가 5개인 $300g\;mol^{-1}$보다 23개인 $1100g\;mol^{-1}$에서 리튬이온의 배위가 쉽게 일어나기 때문으로 해석된다. 또한 양이온 수율 측정결과 리튬메탈과 $BF_3$간의 반응으로 인해 0.6의 비교적 낮은 값이 나왔지만 초기 3000초 동안에는 0.9 이상의 값이 관찰되어 단일이온 전도체의 특징을 보여주었다.

효소처리 가공이 당근(Daucus carota var. sativa)의 항산화 활성 변화에 미치는 영향 (Change of Antioxidant Activities in Carrots (Daucus carota var. sativa) with Enzyme Treatment)

  • 유진균;이진희;조형용;김정국
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.262-267
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    • 2013
  • 본 연구는 당근(Daucus carota var. sativa) 가공방법 중 현재 주로 사용되고 있는 기계적 마쇄 공정으로 인하여 파괴되는 영양소의 손실을 최소화하기 위하여 식물 세포벽에 존재하는 불용성 물질인 protopectin을 가수분해하여 수용성 물질인 pectin으로 전환시키는 효소인 protopectinase를 이용하여 세포의 막을 보존하고 세포 안에 존재하는 영양소의 손실의 차이를 알아보고자 하였다. 당근의 회수율을 측정한 결과 효소처리군과 마쇄 공정 처리군을 비교하였을 때 효소처리군의 회수율은 81%, 잔사율은 19%을 보인 반면, 마쇄처리군은 회수율 56%, 잔사율 44%를 보여 약 20% 정도의 회수율 차이를 보였다. 이는 가공 후 수율 및 폐기량에서 많은 차이를 보일 것으로 판단된다. 당근의 효소 처리군과 마쇄 처리군의 성분 변화를 비교하기 위하여 당근의 주요성분인 ${\beta}$-carotene의 함량 변화를 측정한 결과 protection factor(PF) 각각 $2.2{\pm}0.2$ PF, $1.4{\pm}0.4$ PF의 차이를 보였으며, 총 폴리페놀 함량은 $89{\pm}3.42{\mu}g/g$, $64{\pm}4.16{\mu}g/g$, 총 플라보노이드 함량은 각각 $68{\pm}2.73\mu}g/g$, $41{\pm}3.26{\mu}g/g$을 보임으로써 세포막의 보존으로 인한 영양소의 파괴가 기계적 마쇄 처리군에 비하여 덜 발생한 것을 확인할 수 있었다. 두 처리군의 항산화력을 측정하기 위하여 DPPH radical 소거능과 hydroxyl radical 소거능, 아질산염 소거능을 측정하였으며 DPPH radical 소거능은 1,000 ppm에서 $87{\pm}0.29%$, $74{\pm}1.56%$로 약 13%의 DPPH radical 소거능을 보였고, hydroxyl radical 소거능 결과 10,000 ppm에서 $44{\pm}0.49%$$32{\pm}0.48%$로 약 12%의 hydroxyl radical 소거능을 보였다. 아질산염 소거능 측정 결과 1,000 ppm에서 $59{\pm}0.53%$$46{\pm}0.62%$로 약 13% 높은 아질산염 소거능을 보였다. 이는 protopectinase 효소 처리로 인한 세포막의 보존이 가공 중 발생되는 영양소의 손실을 줄임과 동시에 당근이 가지고 있는 항산화 물질들을 보존하고 있음을 확인할 수 있었다.

감마선 조사한 총목피(Aralia elata Cortex) 추출물의 생리활성 (Biological Activities of Extracts from Gamma-irradiated Aralia elata Cortex)

  • 박혜진;이은호;김명욱;이선호;안동현;안봉전;권중호;조영제
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제43권8호
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    • pp.1236-1247
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    • 2014
  • 천연 약용식물에 있어서 감마선 조사 처리는 기능성 물질탐색에 적용 시 추출수율 증진, 색상 개선 등 산업적 응용을 용이하게 하는 방법으로 활용이 기대되고 있다. 본 연구에서는 감마선 조사가 총목피 추출물의 생리활성에 미치는 영향을 검토하였다. 감마선 조사 처리한 총목피의 감마선 조사여부를 확인하기 위하여 광자극 발광(PSL) 및 열 발광(TL) 방법을 활용하여 감마선 조사 판별 확인시험을 진행하였다. PSL법의 경우 비조사구 0 kGy에서 400.00 PCs로 음성(negative) 시료로 판단되었으며, 조사구 5, 10, 30 kGy에서 각각 90,100.00 PCs, 312,614.33 PCs, 321,661.67 PCs로 나타나 감마선을 조사한 양성(positive) 시료로 확인되었다. TL법 적용 시 비조사구 0 kGy에서 자연방사선에 의한 $300^{\circ}C$ 부근에서 조사구 5, 10, 30 kGy는 $150{\sim}250^{\circ}C$의 부근에서 특유의 glow curve를 나타내었다. TL ratio는 비조사구 0 kGy에서 0.011로 0.1 이하의 값을 나타냈으며, 조사구 5, 10, 30 kGy는 각각 1.105, 1.009, 2.206으로 0.1이상의 값을 나타내어 조사구로 확인되었다. 감마선 조사처리한 총목피의 total phenolics 함량을 측정한 결과 0, 10, 30 kGy 선량 중 10 kGy의 조사선량에서 총목피 열수 및 50% ethanol 추출물의 total phenolics 함량이 각각 $17.30{\pm}0.40mg/g$, $18.87{\pm}0.46mg/g$으로 가장 높은 phenolics 함량을 나타내었다. 감마선 조사 처리한 총목피의 angiotensin converting enzyme 저해효과와 xanthin oxidase 저해효과는 비조사구에 비해 조사구에서 열수 및 50% ethanol 추출물 모두 증가하는 것을 확인할 수 있었다. Pancreatin ${\alpha}$-amylase 저해효과와 ${\alpha}$-glucosidase 저해효과는 총목피 열수 및 50% ethanol 추출물 $200{\mu}g/mL$ phenolics 농도 처리 시 0~30 kGy의 모든 선량에서 60~100%에 가까운 높은 저해율을 나타내어 현재 당뇨병 치료제로 사용되고 있는 acarbose와 비교 시 월등히 우수한 항당뇨 효과를 확인할 수 있었고, 이를 통해 감마선 조사 처리한 총목피 추출물은 천연소재로써 항당뇨 관련 기능성 소재로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. 이상의 결과 총목피 추출물은 다양한 생리활성을 가진 기능성 소재로 활용이 가능한 것으로 생각되었으며 감마선의 조사에 의해서 총목피의 생리활성이 증대되는 현상을 확인함으로써 감마선 조사가 식물체가 나타내는 생리활성을 증폭시킬 수 있는 수단으로 활용이 가능할 것이라 판단되었다.