• Corrosion Science and Technology
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• 제22권6호
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• pp.408-418
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• 2023

In this study, we synthesized and characterized garnet-type Li_7-xAl_xLa₃Zr_2-(5/4)yNbyO₁₂ (LALZN) solid electrolytes for all-solid-state battery applications. Our novel approach focused on enhancing ionic conductivity, which is crucial for battery efficiency. A systematic examination found that co-doping with Al and Nb significantly improved this conductivity. Al³⁺ and Nb⁵⁺ ions were incorporated at Li⁺ and Zr⁴⁺ sites, respectively. This doping resulted in LALZN electrolytes with optimized properties, most notably enhanced ionic conductivity. An optimized mixture with 0.25 mol each of Al and Nb dopants achieved a peak conductivity of 1.32 × 10^-4 S cm^-1. We fabricated symmetric cells using these electrolytes and observed excellent charge-discharge profiles and remarkable cycling longevity, demonstrating the potential for long-term application in battery systems. The garnet-type LALZN solid electrolytes, with their high ionic conductivity and stability, show great potential for enhancing the performance of all-solid-state batteries. This study not only advances the understanding of effective doping strategies but also underscores the practical applicability of the LALZN system in modern energy storage solutions.

• 전기화학회지
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• 제22권4호
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• pp.155-163
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• 2019

우수한 수명특성을 지니는 흑연과 높은 용량을 지니고 있는 실리콘 일산화물의 혼합전극을 제조하여 리튬이온 이차전지용 음극으로 적용하여 이의 사이클 성능에 대하여 평가하였다. 천연흑연과 실리콘 일산화물을 9:1의 질량비로 혼합하여 제조한 전극은 $480mAh\;g^{-1}$의 가역용량으로 천연흑연에 비하여 33% 이상의 높은 용량을 나타내었다. 그러나, 실리콘 일산화물의 부피변화로 인하여 용량의 퇴화가 지속적으로 발생하였다. 본 연구에서는 전극 및 전해질의 구성에 변수들을 적용하여 각각의 변수가 영향을 주는 전기화학적 특성을 파악하고 이를 통하여 사이클 수명을 향상시킬 수 있는 방안을 모색하고자 하였다. 전극 제조 시에 poly(vinylidene fluoride)(PVdF) 바인더에 비하여 carboxymethyl cellulose (CMC) 바인더는 가장 우수한 사이클 특성을 나타내었으며, CMC와 styrene-butadiene rubber (SBR)을 함께 사용하는 SBR/CMC 바인더의 경우에는 CMC 단독 바인더를 사용하는 경우와 유사한 사이클 특성과 동시에 속도특성에서 장점을 지니고 있었다. 전해액 첨가제로 fluoroethylene carbonate (FEC)를 적용하는 경우에 수명특성이 크게 개선되었다. FEC의 함량이 10 질량%로 높아지게 되면 전지의 속도특성이 저하되기 때문에 5 질량%의 사용이 적절하였다. 또한 전극의 로딩값을 낮추게 되면 사이클 특성을 크게 향상시킬 수 있었으며, 집전체를 사포로 연마하여 거칠기를 증가시키는 것도 사이클 특성의 개선을 가져올 수 있었다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권11호
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• pp.11-18
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• 2014

무선 센서 네트워크에서 다중 흐름들 (multiple flows) 이 동시에 발생하여 sink 노드로 전달되는 과정에서 기존의 duty cycling 기반의 단일 채널 센서 네트워크 MAC 프로토콜들은 경쟁 (contention) 과 충돌 (collision) 로 인한 심각한 성능 저하를 보인다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다중 채널을 활용하는 Multi-Channel Pipelining (MCP) 기법을 제안한다. 본 논문은 종단 간 지연시간 (end-to-end latency) 을 최소화하기 위해서 다중 홉 상에 노드들의 wake-up 스케줄에 시차를 두는 SDPS (Staggered Dynamic Phase Shift) 알고리즘과 에너지 효율성을 최적화하기 위한 PLI (Phase-Locking Identification) 알고리즘을 제안한다. 이러한 방법을 바탕으로 다중 흐름들은 다중 채널에서 동적으로 파이프라인 (pipeline) 되어 처리됨으로써 성능이 향상된다. Qualnet 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 제안하는 MCP 기법이 기존의 센서 네트워크 MAC 프로토콜들 보다 듀티 사이클 (duty cycle), 종단 간 지연시간, 패킷 전달율 (packet delivery ratio), 통합 처리량(aggregate throughput) 관점에서 성능을 향상시킴을 보였다. 또한, MCP 의 듀티 사이클과 종단 간 지연시간을 위한 분석 모델을 제안하고 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.1-13
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• 2014

리튬이온 배터리는 전기화학 에너지 저장 및 변환 기기에서 가장 높은 수준의 기술력을 기반으로 개발된 셀이며, 여전히 높은 에너지 밀도와 충방전 안정성이 높아서 가장 매력적인 배터리의 부류로서 평가받고 있다. 최근 급속한 대형 에너지 저장 응용시스템의 개발이 이루어지면서 기존의 그래파이트 전극을 대체하기 위한 새로운 음극물질의 개발이 요구되고 있다. 게르마늄과 실리콘은 이론적 에너지 용량이 높아서 다음 세대 리튬 배터리의 적합한 물질로 평가받고 있으며, 특히 게르마늄은 실리콘에 비해 충방전에 따른 부피변화가 상대적으로 적고, 리튬이온의 동력학 거동이 용이하며, 높은 전기전도도 특성이 있다. 본 총설에서는 우선 리튬이온 배터리의 기본 원리를 소개하고, 배터리 특성을 최대한 발휘할 수 있는 이상적인 음극 물질의 구조와 특성을 살펴보고자 한다. 다음 세대 음극물질로 고려되고 있는 게르마늄 복합체가 어떻게 현재의 리튬 배터리를 개선할 수 있을지를 논의하려고 한다. 그리고 최근 시도되고 있는 연구동향에 대한 소개를 끝으로 리튬이온 배터리의 고에너지 밀도화에 대한 참고문헌이 될 수 있기를 바란다.

• 한국전통조경학회지
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• 제29권2호
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• pp.63-72
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• 2011

본 연구는 전통주거공간 속에서 환경친화적인 설계기법과 원칙을 파악하여 그 원리를 재정립하고자 수행되었다. 이를 위해서 문헌연구를 통해 전통주거공간에 반영된 환경친화성을 자원보전적 측면, 입지적 측면, 공간구성적 측면으로 구분하고, 사례지를 선정하여 현대적 적용방안을 모색하였다. 사례지는 조선시대에 조영된 상류주택 중 비교적 원형이 잘 보존되고 있으며, 양호한 건축년도가 명확한 주택인 독락당을 선정하였다. 입지적 측면에서는 지형의 변경을 최소화하는 건물축조기법을 하고 있었으며, 환경보전적 측면에서는 열환경조절을 위해 실내 온도를 조절한 기법을 볼 수 있었다. 물질순환 측면에서는 자연재료의 재활용을 하고 있었으며, 수순환기법 및 조절을 통해 물을 적극적으로 활용하였다. 또한, 경관조망을 중요시 하여 내부에서 외부로 바라보는 경관의 다양한 조절을 통하여 내부공간을 외부로 확장시키고 끌어들이는 기법을 활용하였다. 현대적 공간에서의 전통성 추구는 단순히 단절된 전통의 복원이나 회복에 있기 보다는 전통 공간 속에 내재하는 구성원리 등을 추출하여 현대의 사회적, 문화적 환경공간에 대한 이해의 바탕위에서 수용 가능하다. 전통주거공간에 있어서 환경친화적 설계기법은 오랜 시간동안 경험에 의해 발전된 것으로 이의 현대적 적용은 지구환경과 에너지 문제를 해결하고 쾌적한 인간의 생활환경을 창출해 낸다는 점에서 중요한 의미를 내포하고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권12호
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• pp.1222-1228
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• 2008

㈜쎄트렉아이는 UAE의 EIAST와 함께 2008년 발사를 목표로 SI-200 표준버스시스템을 기반으로 하는 DubaiSat-1 비행모델을 개발하였다. DubaiSat-1 비행모델의 열제어계는 전력 소비의 최소화를 위해 수동 열제어를 기반으로 하되, 주요 부품에는 히터를 이용한 능동 열제어가 이뤄지도록 설계되었다. 또한 열해석 모델을 작성하여 DubaiSat-1의 임무궤도에 대해 열해석을 수행하였으며, 해석 결과를 토대로 모든 구성품이 설계 요구조건을 만족시킬 수 있도록 설계 보정 작업을 진행하였다. 또한 우주환경을 모사한 열진공시험을 수행하여 DubaiSat-1 비행모델의 열제어 성능에 대해 검토하였으며, 시험 결과와 해석 결과의 비교를 통한 열해석 모델의 보정 작업을 완료하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제39권2호
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• pp.59-68
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• 2002

본 논문에서는 사이클 패킷 폐기 기법인 적응적 사이클 패킷 폐기 기법과 비적응적 사이클 패킷 폐기 기법을 RIO와 함께 비교하고 분석하였다. 이러한 기법 중에 적응적 사이클 패킷 폐기기법은 사이클 사이의 트래픽 패턴을 분석하여 혼잡제어시에 패킷폐기를 적응적으로 처리함으로써 RIO의 단점을 보완하고, NCPD의 예측 가능한 대역폭 낭비를 최소화하였다. 본 논문에서는 두 사이클 패킷 폐기 기법에 대한 모델링을 제공하고, 망 트래픽의 상태에 따라 동적으로 변하는 전송가능 우선순위와 연계하여 시뮬레이션을 수행하여 처리율과 패킷 폐기율을 분석하였다. 분석을 통하여 두 알고리즘은 트래픽의 부하에 상관없이 RIO 보다 우선순위를 엄격하게 적용하고 우선순위에 따른 패킷 전송 능력이 개선되었음을 증명하였다. 특히 적응적 사이클 패킷 폐기 기법이 다른 기법보다 엄격한 패킷 폐기 정책을 유지하고 우선순위 측면에서 보다 좋은 성능을 나타내었다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제14권4호
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• pp.177-183
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• 2015

Prestressed Concrete steel Cylinder Pipe (PCCP) is extensively used as seawater pipes for cooling in nuclear power plants. The internal surface of PCCP is exposed to seawater, while the external surface is in direct contact with underground soil. Therefore, materials and strategies that would reduce the corrosion of its cylindrical steel body and external steel wiring need to be employed. To prevent against the failure of PCCP, operators provided a cathodic protection to the pre-stressing wires. The efficiency of cathodic protection is governed by the anodic performance of the system. A mixed metal oxide (MMO) electrode was developed to meet criteria of low over potential and high corrosion resistance. Increasing coating cycles improved the performance of the anode, but cycling should be minimized due to high materials cost. In this work, the effects of $RuCl_3$ concentration on the electrochemical properties and lifespan of MMO anode were evaluated. With increasing concentration of $RuCl_3$, the oxygen evolution potential lowered and polarization resistance were also reduced but demonstrated an increase in passive current density and oxygen evolution current density. To improve the electrochemical properties of the MMO anode, $RuCl_3$ concentration was increased. As a result, the number of required coating cycles were reduced substantially and the MMO anode achieved an excellent lifespan of over 80 years. Thus, we concluded that the relationship between $RuCl_3$ concentration and coating cycles can be summarized as follows: No. of coating cycle = 0.48*[$RuCl_3$ concentration, $M]^{-0.97}$.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제11권3호
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• pp.282-290
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• 2020

In this article, we report the effect of blended cathode materials on the performance of all-solid-state lithium-ion batteries (ASLBs) with oxide-based organic/inorganic hybrid electrolytes. LiFePO₄ material is good candidates as cathode material in PEO-based solid electrolytes because of their low operating potential of 3.4 V; however, LiFePO₄ suffers from low electric conductivity and low Li ion diffusion rate across the LiFePO₄/FePO₄ interface. Particularly, monoclinic Li₃V₂(PO₄)₃ (LVP) is a well-known high-power-density cathode material due to its rapid ionic diffusion properties. Therefore, the structure, cycling stability, and rate performance of the blended LiFePO₄/Li₃V₂(PO₄)₃ cathode material in ASLBs with oxidebased inorganic/organic-hybrid electrolytes are investigated by using powder X-ray diffraction analysis, field-emission scanning electron microscopy, Brunauer-Emmett-Teller sorption experiments, electrochemical impedance spectroscopy, and galvanostatic measurements.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.197-210
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• 1999

The hydrogen storage performance and electrochemical properties of $Zr_{1-X}Ti_X(Mn_{0.2}V_{0.2}Ni_{0.6})_{1.8}$(X=0.0, 0.2, 0.4, 0.6) alloys are investigated. The relationship between discharge performance and alloy characteristics such as P-C-T characteristics and crystallographic parameters is also discussed. All of these alloys are found to have mainly a C14-type Laves phase structure by X-ray diffraction analysis. As the mole fraction of Ti in the alloy increases, the reversible hydrogen storage capacity decreases while the equilibrium hydrogen pressure of alloy increases. Furthermore, the discharge capacity shows a maxima behavior and the rate-capability is increased, but the cycling durability is rapidly degraded with increasing Ti content in the alloy. In order to analyze the above phenomena, the phase distribution, surface composition, and dissolution amount of alloy constituting elements are examined by S.E.M., A.E.S. and I.C.P. respectively. The decrease of secondary phase amount with increasing Ti content in the alloy explains that the micro-galvanic corrosion by multiphase formation is little related with the degradation of the alloys. The analysis of surface composition shows that the rapid degradation of Ti-substituted Zr base alloy electrode is due to the growth of oxygen penetration layer. After comparing the radii of atoms and ions in the electrolyte, it is clear that the electrode surface becomes more porous, and that is the source of growth of oxygen penetration layer while accelerating the dissolution of alloy constituting elements with increasing Ti content. Consequently, the rapid degradation (fast growth of the oxygen-penetrated layer) with increasing Ti substitution in Zr-based alloy is ascribed to the formation of porous surface oxide through which the oxygen atom and hydroxyl ion with relatively large radius can easily transport into the electrode surface.