• 전기화학회지
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• 제16권2호
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• pp.85-90
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• 2013

현재 리튬이온전지의 음극활물질로 사용하는 흑연은 이론 비용량이 372 mAh/g이고 진밀도는 2.2 g/ml이다. 현재의 상용 리튬이차전지보다 더 높은 에너지밀도를 갖는 전지의 개발을 위해 기존의 흑연을 대체하기 위한 신소재로서 실리콘과 주석 등에 대한 많은 연구가 진행되고 있으며, 아연도 가능성 있는 후보 재료의 하나이다. 아연재료의 이론 비용량과 진밀도는 412 mAh/g과 7.14 g/ml이다. 본 연구에서는 인듐과 니켈을 포함하는 아연계 재료를 합성하고자 하였으며, 균질한 혼합 조성을 얻고자 금속 이온의 sol을 제조하고 gel화하여 소결제조 함으로써 화학적 분산으로 균질한 혼합조성을 가지는 아연계 재료를 제조하고 아연계 음극활물질의 리튬이차전지의 1차 방전 비용량은 910 mAh/g이고 31회, 62회에서는 365 mAh/g, 78 mAh/g의 높은 비용량을 나타내었다. 이와 함께 1차 Ah 효율은 45%였으며, 2회 부터는 정량적인 효율을 나타내었다. 낮은 초기 Ah 효율을 높이고자 리튬 금속을 전극에 부착함으로써 비가역 비용량을 해소 할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권4호
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• pp.453-458
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• 2008

본 연구는 생활하수 최종처리수의 색도, 잔류 유기물질 제거 및 소독에 관한 연구를 Nb/Pt Anode 전극으로 구성된 전기분해장치를 이용하여 수행하였다. RNO는 OH$\cdot$에 의하여 빠르게 탈색시키며, 전류세기 5 A, 10 A, 15 A에서 RNO의 2차 분해속도는 각각 $\frac{0.223l}{mg{\cdot}min}$, $\frac{1.679l}{mg{\cdot}min}$, $\frac{2.322l}{mg{\cdot}min}$로 96% 이상의 r$^2$ 조사되었다. 회분식 전기분해장치에서 전류세기 15 A와 초기 pH 5, 7.5, 9일 때 15분 후 COD$_{Mn}$ 농도는 4 mg/L 미만, 색도는 5도 미만, 일반세균은 불검출로 먹는물 수질 기준값으로 조사되었다. 전기분해 연속 시스템의 HRT 3.7$\sim$49.2분에서 유리염소는 0.2$\sim$0.7 mg/L, 일반세균은 불검출, 색도는 5도 미만과 THMs는 0.017 mg/L이다. 그러므로 Nb/Pt anode 전기분해 공정은 소독뿐만 아니라 생물학적 처리수의 재이용 기술로 적용될 수 있다.

• 새물리
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• 제68권12호
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• pp.1315-1323
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• 2018

본 연구에서는 폐 커피분말을 열처리 조건에 따른 탄화과정을 거쳐 리튬 이온 이차전지의 음극 활물질 재료로 응용하기 위한 실험을 진행하였다. 이차전지의 음극 활물질로 사용한 커피분말은 커피 껍질이 아닌 커피 알맹이로부터 얻은 것으로, 커피를 내리고 남은 커피분말을 공기 중에서 건조하고 $Ar/H_2$ 분위기에서 열처리하여 기공(pore)이 있는 활성 탄소 분말 형태로 얻을 수 있었다. 전기화학적인 특성을 조사한 결과 약 0.2 V에서 Li의 삽입, 0.01 V에서 Li의 탈리가 관찰되었다. $700^{\circ}C$에서 열처리된 시료에 대해 1000 mA/g의 전류밀도로 1000 사이클 충방전 후 측정된 비용량은 303 mAh/g 이었으며 99.5% 이상의 쿨롱(Coulomb) 효율을 나타내었다. 폐 커피분말을 이용한 리튬이온이차전지는 기공으로 인한 표면적 증가와 이온 및 전자전도 특성 개선으로 전기화학적인 성능 향상을 보였으며, 또한 재활용을 통한 전지 제조 가격을 낮출 수 있는 이점이 있다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권1호
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• pp.1-13
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• 2019

Na-ion batteries are being considered as promising cost-effective energy storage devices for the future compared to Li-ion batteries owing to the crustal abundance of Na-ion. However, the large radius of the Na ion result in sluggish electrode kinetics that leads to poor electrochemical performance, which prohibits the use of these batteries in real time application. Therefore, identification and optimization of the anode, cathode, and electrolyte are essential for achieving high-performance Na-ion batteries. In this context, the current review discusses the suitable high-voltage cathode materials for Na-ion batteries. According to a recent research survey, sodium vanadium fluorophosphate (NVPF) compounds have been emphasized for use as a high-voltage Na-ion cathode material. Among the fluorophosphate groups, $Na_3V_2(PO_4)_2F_3$ exhibited the high theoretical capacity ($128mAh\;g^{-1}$) and working voltage (~3.9 V vs. $Na/Na^+$) compared to the other fluorophosphates and $Na_3V_2(PO_4)_3$. Here, we have also highlighted the classification of Fluorophosphates, NVPF composite with carbonaceous materials, the appropriate synthesis methods and how these methods can enhance the electrochemical performance. Finally, the recent developments in NVPF for the application in energy storage devices and its outlook are summarized.

• 한국재료학회지
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• 제18권12호
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• pp.660-663
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• 2008

Ni-GDC (gadolinia-doped ceria) composite powders, the anode material for the application of solid oxide fuel cells, were prepared by a solution reduction method using hydrazine. The distribution of Ni particles in the composite powders was homogeneous. The Ni-GDC powders were sintered at $1400^{\circ}C$ for 2 h and then reduced at $800^{\circ}C$ for 24 h in 3% $H_2$. The percolation limit of Ni of the sintered composite was 20 vol%, which was significantly lower than these values in the literature (30-35 vol%). The marked decrease of percolation limit is attributed to the small size of the Ni particles and the high degree of dispersion. The hydrazine method suggests a facile chemical route to prepare well-dispersed Ni-GDC composite powders.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권8호
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• pp.47-54
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• 2012

본 논문에서는 테라헤르츠 시스템에 적용 가능한 쇼트키 다이오드를 이종 레지스트 패터닝 기술을 이용하여 제작 하였다. 제작된 쇼트키 다이오드는 전자선묘화공정(electron beam lithography)과 포토리소그래피(photolithography)를 사용하여 양극 및 양극 패드의 연결을 동시에 패터닝 하여 공정을 단순화 시켰다. 측정결과 제작된 쇼트키 다이오드의 직렬 저항은 $11.2{\Omega}$, 접합용량은 25.96 fF, 이상 계수(ideality factor)는 1.25를 얻었으며, 차단 주파수는 547.6 GHz를 얻었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권10호
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• pp.3355-3360
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• 2012

To promote the photoelectric conversion efficiency of dye-sensitized solar cells (DSSCs), graphene is introduced as a working electrode with $TiO_2$ in this study, because it has great transparency and very good conductivity. XRD patterns indicate the presence of graphene and $TiO_2$ particles in graphene-linked $TiO_2$ samples. Moreover, TEM pictures also show that the nano-sized $TiO_2$ particles are highly dispersed and well-linked onto the thin layered graphene. On the basis of the UV-visible spectra, the band gaps of $TiO_2$, 1.0 wt % graphene-$TiO_2$, 5.0 wt % graphene-$TiO_2$, and 10.0 wt % graphene-$TiO_2$ are 3.16, 2.94, 2.25, and 2.11 eV, respectively. Compared to pure $TiO_2$, the energy conversion efficiency was enhanced considerably by the application of graphene-linked $TiO_2$ anode films in the DSSCs to approximately 6.05% for 0.1 wt % graphene-$TiO_2$ with N719 dye (10.0 mm film thickness and $5.0mm{\times}5.0mm$ cell area) under $100mW/cm^2$ of simulated sunlight. The quantum efficiency was the highest when 1.0 wt % of graphene was used. In impedance curves, the resistance was smallest for 1.0 wt % graphene-$TiO_2$-DSSC.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.433-433
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• 2016

Carbon nanotubes (CNT) emitter has widely become an attractive mechanism that draws growing interests for cold cathode field emission. CNT yarns have demonstrated its potential as excellent field emitters. It was demonstrated that a small focal spot size was achieved by manipulating some electrical parameters, such as applied bias voltage at the mesh gate, and electrostatic focal lenses, geometrical parameters, such as axial distances of the anode, and the electrostatic focal lens from the cathode assembly, and the dimension of the opening of the electrostatic lens. Electrical-optics software was used to systematically investigate the behavior of the electron beam trajectory when the aforementioned variables were manipulated. The results of the experiment agree with the theoretical simulation results. Each variable has an individual effect on the electron beam focal spot size impinging on the target anode. An optimum condition of the parameters was obtained producing good quality of X-ray images. Also, MWCNT yarn was investigated for field emission characteristics and its contribution in the X-ray generation. The dry spinning method was used to fabricate MWCNT yarn from super MWCNTs, which was fabricated by MW-PECVD. The MWCNT yarn has a significant field emission capability in both diode and the triode X-ray generation structure compared to a MWCNT. The low-voltage-field emission of the MWCNT yarn can be attributed to the field enhancing effect of the yarn due to its shape and the contribution of the high-aspect-ratio nanotubes that protrude from the sides of the yarn. Observations of the use of filters on the development of X-ray images were also demonstrated. The amount of exposure time of the samples to the X-ray was also manipulated. The MWCNT yarn can be a good candidate for use in the low voltage field emission application of X-ray imaging.

• 전기화학회지
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• 제23권1호
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• pp.1-10
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• 2020

불용성 산화 전극(Dimensionally Stable Anode, DSA)은 물리적, 열적, 전기화학적으로 안정적인 산화 전극이며, 주로 Ru, Ir, Ta 등의 금속 산화물이 Ti 기판에 코팅되어 사용된다. DSA 전극의 우수한 물성을 바탕으로 chlor-alkali, 전기화학적 수처리, 수전해 등의 여러 분야에 활용되고 있다. 이에 본 총설은 DSA 전극의 여러 분야의 적용과 관련된 최근 5년 자료를 정리 요약한 것이다. 이를 통해 DSA 전극의 다양한 적용을 위해서 전극 물질의 스크리닝, 구조 설계 및 경제적인 제조법에 대한 연구가 필요하다는 것을 알 수 있었다. 이러한 연구를 통하여 다양한 분야에 적용할 수 있는 DSA 전극 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, DSA 전극 개발을 통하여 전기화학적 공정을 적용할 수 있는 응용 분야를 넓힐 수 있을 것으로 예상한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권3호
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• pp.511-520
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• 2016

The most energy-demanding step of wastewater treatment is the aeration-dependent elimination of organic carbon. Microbial fuel cells (MFCs) offer an alternative strategy in which carbon elimination is conducted by anaerobic microorganisms that transport respiratory electrons originating from carbon oxidation to an anode. Hence, chemical energy is directly transformed into electrical energy. In this study, the use and stability of barcode-containing exoelectrogenic model biofilms under non-axenic wastewater treatment conditions are described. Genomic barcodes were integrated in Shewanella oneidensis, Geobacter sulfurreducens, and G. metallireducens. These barcodes are unique for each strain and allow distinction between those cells and naturally occurring wild types as well as quantification of the amount of cells in a biofilm via multiplex qPCR. MFCs were pre-incubated with these three strains, and after 6 days the anodes were transferred into MFCs containing synthetic wastewater with 1% wastewater sludge. Over time, the system stabilized and the coulomb efficiency was constant. Overall, the initial synthetic biofilm community represented half of the anodic population at the end of the experimental timeline. The part of the community that contained a barcode was dominated by G. sulfurreducens cells (61.5%), while S. oneidensis and G. metallireducens cells comprised 10.5% and 17.9%, respectively. To the best of our knowledge, this is the first study to describe the stability of a synthetic exoelectrogenic consortium under non-axenic conditions. The observed stability offers new possibilities for the application of synthetic biofilms and synthetically engineered organisms fed with non-sterile waste streams.