• 한국재료학회지
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• 제20권12호
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• pp.669-675
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• 2010

One of the greatest challenges for our society is providing powerful electrochemical energy conversion and storage devices. Rechargeable lithium-ion batteries and fuel cells are among the most promising candidates in terms of energy and power density. As the starting material, $TiCl_4{\cdot}YCl_3$ solution and dispersing agent (HCP) were mixed and synthesized using ammonia as the precipitation agent, in order to prepare the nano size Y doped spherical $TiO_2$ precursor. Then, the $Li_4Ti_5O_{12}$ was synthesized using solid state reaction method through the stoichiometric mixture of Y doped spherical $TiO_2$ precursor and LiOH. The Ti mole increased the concentration of the spherical particle size due to the addition of HPC with a similar particle size distribution in a well in which $Li_4Ti_5O_{12}$ spherical particles could be obtained. The optimal synthesis conditions and the molar ratio of the Ti 0.05 mol reaction at $50^{\circ}C$ for 30 minutes and at $850^{\circ}C$ for 6 hours heat treatment time were optimized. $Li_4Ti_5O_{12}$ was prepared by the above conditions as a working electrode after generating the Coin cell; then, electrochemical properties were evaluated when the voltage range of 1.5V was flat, the initial capacity was 141 mAh/g, and cycle retention rate was 86%; also, redox reactions between 1.5 and 1.7V, which arose from the insertion and deintercalation of 0.005 mole of Y doping is not a case of doping because the C-rate characteristics were significantly better.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.181-189
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• 2002

A series of multicomponent $Zr_{0.8}Ti_{0.2}Mn_{0.4}V_{0.6}Ni_{1-x}Fe_{x}$ (x=0.00, 0.08, 0.15, 0.22, and 0.30) alloys are prepared and their oystal structure and P-C-T curves are examined. The electrochemical properties of these allqys such as activation conditions, discharge capacity, cycling performance are also investigated. $Zr_{0.8}Ti_{0.2}Mn_{0.4}V_{0.6}Ni_{1-x}Fe_{x}$ (x=0.00, 0.08, 0.15, 0.22 and 0.30) have the C14 Laves phase hexagonal structure. The electrode was activated by the hot-charging treatment. The best activation conditions were the current density 120 mA/g and the hot-charging time 12h at $80^{\circ}C$ in the case of the alloy with x=0.00. The discharge capacity increased rapidly until the fourth cycle and then decreased. The discharge capacity increased again from the 13th cycle, arriving at 234 mAh/g at the 50th cycle. The discharge capacily just after activation decreases with the increase in the amount of the substituted Fe but the cycling performance is improved. The discharge capacity after activation of the alloy with x=0.00 is 157 mAh/g at the current density 120 mA/g. $Zr_{0.8}Ti_{0.2}Mn_{0.4}V_{0.6}Ni_{0.85}Fe_{0.15}$ is a good composition with a medium quantity of discharge capacities and a good cycling performance. The ICP analysis of the electrolyte for these electrodes after 50 charge-discharge cycles shows that the concentrations of V and Zr are relatively high. Another series of multicomponent $Zr_{0.8}Ti_{0.2}Mn_{0.4}V_{0.6}Ni_{0.85}M_{0.15}$ (M = Fe, Co, Cu, Mo and Al) alloys are prepared. They also have the C14 Laves phase hexagonal structure. The alloys with M = Co and Fe have relatively larger hydrogen storage capacities. The discharge capacities just after activation are relatively large in the case of the alloys with M = Al and Cu. They are 212 and 170 mAh/g, respectivety, at the current density 120mA/g. The $Zr_{0.8}Ti_{0.2}Mn_{0.4}V_{0.6}Ni_{0.85}Co_{0.15}$ alloy is the best one with a relatively large discharge capacity and a good cycling performance.

• 멤브레인
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• 제32권1호
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• pp.43-49
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• 2022

높은 안전성과 견고한 기계적 특성을 가진 고체상 슈퍼커패시터는 차세대 에너지 저장 장치로서 세계적 관심을 끌고 있다. 슈퍼커패시터의 전극으로서 경제적인 탄소 기반 전극이 많이 사용되는데 수계 전해질을 도입하는 경우 소수성 표면을 가진 탄소 기반 전극과의 계면 상호성이 좋지 않아 저항이 증가한다. 이와 관련하여 본 연구에서는 전극 표면에 산소 플라즈마 처리를 하여 친수화된 전극과 수계 전해질 사이의 향상된 계면 성질을 기반으로 더 높은 전기화학적 성능을 얻는 방법을 제시한다. 풍부해진 산소 작용기들로 인한 표면 친수화 효과는 접촉각 측정을 통해 확인하였으며, 전력과 지속시간을 조절함으로써 친수화 정도를 손쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다. 수계 전해질로 PVA/H₃PO₄ 고체상 고분자 전해질막을 사용하였으며 프레싱하여 전극에 도입하였다. 15 W의 낮은 전력으로 5초간 산소 플라즈마 처리를 시행하는 것이 최적 조건이었으며 슈퍼커패시터의 에너지 밀도가 약 8% 증가하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권2호
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• pp.260-267
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• 2020

본 연구에서는 "이온젤" 이라고 불리는 고분자 기반의 PVA(polyvinyl alcohol) 기반의 고체 전해질에 이온성 액체 BMIMBF4 (1-buthyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)를 첨가하여 제조한 전고체 전해질과 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료를 이용하여 슈퍼커패시터를 제작하였으며, 유기골격체의 유 무에 따른 전기화학적 특성을 분석하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)을 통하여 비교 및 분석하여 보았다. 그 결과로, 금속유기골격체가 함유되지 않은 슈퍼커패시터의 전기용량값은 380 F/g 으로 확인 할 수 있었고, 이 값은 금속유기골격체를 첨가하였을 때 340 F/g로 감소하는 현상을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 1 wt%의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료되며 이러한 결과를 바탕으로 금속유기골격체의 첨가량을 최적화 할 필요가 있다고 판단된다.

• 멤브레인
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• 제26권5호
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• pp.337-350
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• 2016

향후 우리 사회의 혁신적 변화를 가져올 휴대용 전자기기, 전기자동차 및 스마트 그리드 에너지 저장장치 등의 비약적인 발전에 따라, 그 전원으로서 리튬이차전지에 대한 관심이 더욱 증대하고 있다. 본 총설에서는, 리튬이차전지 핵심 소재 중 하나인 분리막에 대해 기공 구조 및 물리화학적 물성 관점에서 고찰하고, 이와 함께 최신 연구 동향을 소개하고자 한다. 리튬이차전지 분리막은 양극과 음극 사이에 위치하는 다공성 막으로서, 두 전극 간의 전기적 단락을 방지하고, 이온의 흐름을 가능하게 하는 기능을 갖는다. 분리막 자체는 전지 내 전기화학 반응에는 직접적으로 참여하지 않으나, 앞서 언급한 기능들에 의해 전지 성능 및 안전성에 큰 영향을 끼친다. 최근 들어, 이러한 분리막의 기본 특성 이외에, 전지 안전성 강화 및 금속 이온 흡착 등을 비롯한 다양한 기능 부여를 위한 노력들이 활발히 진행되고 있다. 본 총설에서는 현재 상업화된 폴리올레핀 분리막에 대한 이해를 토대로, 개질 폴리올레핀 분리막, 부직포 분리막, 세라믹 복합 분리막 및 화학 활성 분리막 등으로 대표되는 최신 분리막 기술들을, 차세대 전지 개발 방향과 관련 지어 기술하고자 한다.

• 공업화학
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• 제32권4호
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• pp.361-370
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• 2021

탄소 섬유 강화플라스틱은 가볍지만 우수한 기계적 강도를 가지는 복합재의 한 종류이다. 가벼우면서 우수한 기계적 강도를 가지는 탄소 섬유 강화플라스틱은 산업 전반에 널리 이용되고 있으며, 최근 활발히 연구되고 있는 전기자동차 및 무인기 등의 무게 감소 핵심 대체 부품으로 연구되고 있다. 배터리를 전원으로 사용하는 운송수단 등은 외부 충격에 이차 폭발의 위험이 있기 때문에 배터리를 안전하게 보호할 수 있는 덮개가 필수적인 동시에, 무게를 줄여 주행거리를 늘려야 하는 요구조건을 만족해야 한다. 이러한 요구 조건에 부합하는 재료로 탄소섬유 강화플라스틱이 손꼽히고 있고, 배터리 보호 덮개 및 다양한 대체품으로의 활용이 연구되고 있다. 한편, 우수한 전기적 특성을 가진 탄소 섬유를 배터리 구성품으로 활용하는 연구가 배터리 분야에서 진행 중이고, 이에 더 나아가 탄소 섬유가 배터리를 보호하고 배터리 전극 및 집전체 역할까지 동시에 수행하는 구조용 배터리에 대한 연구가 스웨덴과 미국을 중심으로 활발히 연구 중이다. 본 총설에서는 탄소 섬유의 역할에 따른 구조용 배터리의 분류 및 해당 배터리들에서 발생하는 문제점 등을 포괄하는 최근 연구 동향을 요약하고, 구조용 배터리에 대한 전망을 간략히 논의하고자 한다.

• 한국작물학회지
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• 제52권1호
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• pp.60-68
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• 2007

본 연구는 유색미 미강 추출물을 일정량 첨가하여 취반하였을 때의 취반적성을 검정하고자 하였다. 유색미 품종들이 일반미 품종들에 비해서 amylose 함량이 높았으며, 전분-$I_2$ 정색반응으로 미루어 보아 아밀로오스 분획의 포도당 사슬의 길이가 약간 짧은 것으로 유추할 수 있다. 그리고 유색미 품종들이 일반미 품종들에 비해서 호화개시온도, 호화종결온도, 호화최대온도 및 호화엔탈피에서 높은 경향을 보여 취반 시 전분의 호화에 더 많은 흡열 에너지가 소요됨을 알 수 있다. 또한 유색미 미강 추출물을 첨가한 밥이 유색미 밥에 비해 가수분해도가 높아 유색미 단독으로 취반하였을 때보다 일반미에 미강 추출분획을 첨가하여 취반하여 섭취하는 편이 소화 흡수가 용이함을 알 수 있다. 밥의 식미에 영향을 미치는 인자들을 살펴본 결과, 유색미 미강 추출물을 첨가한 쌀의 지방산 조성은 유색미와 차이가 없으면서 글루타민산 함량은 높은 반면, 총단백질 및 아스파라긴산은 적게 함유하고 있어서 취반 시 식미가 더 우월할 것으로 사료된다. 유색미 미강추출물을 첨가한 밥이 유색미 밥에 비해 노화가 덜 일어났으며, 색도와 전반적인 기호도가 더 높게 나타났다. 본 연구 결과 유색미 미강추출물을 첨가하여 밥을 지을 경우 백미상태 밥의 식감은 유지하면서 유색미의 생리활성물질까지 이용할 수 있으므로 건강 기능성 쌀 가공식품 제조용 신소재로서의 적극적인 활용이 가능 할 것으로 사료된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.20.1-20.1
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• 2011

The nano-sized quantum structure has been an attractive candidate for investigations of the fundamental physical properties and potential applications of next-generation electronic devices. Metal nano-particles form deep quantum wells between control and tunnel oxides due to a difference in work functions. The charge storage capacity of nanoparticles has led to their use in the development of nano-floating gate memory (NFGM) devices. When compared with conventional floating gate memory devices, NFGM devices offer a number of advantages that have attracted a great deal of attention: a greater inherent scalability, better endurance, a faster write/erase speed, and more processes that are compatible with conventional silicon processes. To improve the performance of NFGM, metal nanocrystals such as Au, Ag, Ni Pt, and W have been proposed due to superior density, a strong coupling with the conduction channel, a wide range of work function selectivity, and a small energy perturbation. In the present study, bismuth metal nanocrystals were self-assembled within high-k $Bi_2Mg_{2/3}Nb_{4/3}O_7$ (BMN) films grown at room temperature in Ar ambient via radio-frequency magnetron sputtering. The work function of the bismuth metal nanocrystals (4.34 eV) was important for nanocrystal-based nonvolatile memory (NVM) applications. If transparent NFGM devices can be integrated with transparent solar cells, non-volatile memory fields will open a new platform for flexible electron devices.

• 한국분말재료학회지
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• 제27권1호
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• pp.25-30
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• 2020

Recently, the amount of heat generated in devices has been increasing due to the miniaturization and high performance of electronic devices. Cu-graphite composites are emerging as a heat sink material, but its capability is limited due to the weak interface bonding between the two materials. To overcome these problems, Cu nanoparticles were deposited on a graphite flake surface by electroless plating to increase the interfacial bonds between Cu and graphite, and then composite materials were consolidated by spark plasma sintering. The Cu content was varied from 20 wt.% to 60 wt.% to investigate the effect of the graphite fraction and microstructure on thermal conductivity of the Cu-graphite composites. The highest thermal conductivity of 692 W m^-1K^-1 was achieved for the composite with 40 wt.% Cu. The measured coefficients of thermal expansion of the composites ranged from 5.36 × 10^-6 to 3.06 × 10^-6K^-1. We anticipate that the Cu-graphite composites have remarkable potential for heat dissipation applications in energy storage and electronics owing to their high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권3호
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• pp.540-548
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• 2016

Microbially induced calcium carbonate precipitation (CCP) is a long-standing but re-emerging environmental engineering process for production of self-healing concrete, bioremediation, and long-term storage of CO₂. CCP-capable bacteria, two Bacillus strains (JH3 and JH7) and one Sporosarcina strain (HYO08), were isolated from two samples of concrete and characterized phylogenetically. Calcium carbonate crystals precipitated by the three strains were morphologically distinct according to field emission scanning electron microscopy. Energy dispersive X-ray spectrometry mapping confirmed biomineralization via extracellular calcium carbonate production. The three strains differed in their physiological characteristics: growth at alkali pH and high NaCl concentrations, and urease activity. Sporosarcina sp. HYO08 and Bacillus sp. JH7 were more alkali- and halotolerant, respectively. Analysis of the community from the same concrete samples using barcoded pyrosequencing revealed that the relative abundance of Bacillus and Sporosarcina species was low, which indicated low culturability of other dominant bacteria. This study suggests that calcium carbonate crystals with different properties can be produced by various CCP-capable strains, and other novel isolates await discovery.