• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.193.1-193.1
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• 2016

극미량의 fluoride 이온이 첨가된 전해질을 사용하여 Ti 기판 위에서 양극산화를 하여 형성된 TiO2 나노 튜브는 광촉매, 태양전지, 에너지 저장 및 변환 장치 뿐 아니라 의료용 재료로 많이 연구되고 있다. 양극산화를 통해 형성된 TiO2의 구조는 fluoride 이온의 농도, 용매의 종류 등과 같은 전해질조건, 온도, 교반등과 같은 환경조건, 전압 또는 전류로 대표되는 전기적 조건에 의하여 제어 된다. 대표적인 구조적 특징인 나노튜브의 직경은 전압에 의하여 제어되어지는데 전압이 높을수록 직경이 커진다고 알려져 왔다. 하지만 대부분의 보고는 외경에 대한 제어일 뿐 내경에 대한 보고는 찾기가 쉽지가 않다. 더욱이 일반적인 양극산화 조건에서는 외경 역시 최대 150nm 이상으로 넓이기는 쉽지가 않다. 본 발표에서는 다양한 전해질 조건과 전기적 조건의 변화를 통하여 TiO2 나노 튜브의 외경 뿐 아니라 내경도 제어 할 수 있음을 보였다. 또한 최적 조건에서는 그 내경이 최대 350nm를 가지는 TiO2 나노 튜브를 형성 할 수 있게 되었다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2000.04a
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• pp.21-21
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• 2000

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.231-231
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• 2010

GaN는 상온에서 3.4 eV의 넓은 밴드갭을 갖는 직접천이형 반도체로 우수한 전기적/광학적 특성 및 화학적 안정성으로 발광 다이오드 및 레이저 다이오드 등과 같은 광전소자 응용을 위한 소재로 많은 연구가 진행되어왔다. 특히, GaN 나노구조의 경우 낮은 결함밀도, 빠른 구동 및 고집적 특성 등을 가지기 때문에 효과적으로 소자의 광학적/전기적 특성을 향상시킬 수 있어 나노구조 성장을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근에는 Metal organic vapor deposition (MOCVD), hot filament chemical vapor deposition (CVD), molecular beam epitaxy (MBE), hydride vapor phase epitaxy (HVPE) 등 다양한 방법을 통해 성장된 GaN 나노구조가 보고되고 있다. 하지만 고가 장비 사용 및 높은 공정 온도, 복잡한 공정과정이 요구되며 크기조절, 조성비, 도핑 등과 같은 해결되어야 할 문제가 여전히 남아있다. 본 연구에서는 나노구조를 형성하기 위하여 보다 간단한 방법인 전기화학증착법을 이용하여 GaN 나노구조를 ITO 및 FTO가 증착된 전도성 glass 기판 위에 성장하였고 성장 메커니즘 및 그 특성을 분석하였다. GaN 나노구조는 gallium nitrate와 ammonium nitrate가 혼합된 전해질 용액에 Pt mesh 구조 및 전도성 glass 기판을 1cm의 거리를 유지하도록 담가두고 일정한 전압을 인가하여 성장시켰다. Pt mesh 구조 및 전도성 glass 기판은 각각 상대전극 (counter electrode) 및 작업전극 (working electrode)으로 사용되었고 전해질 용액의 농도, 인가전압, 성장시간 등의 다양한 조건을 통하여 GaN 나노구조를 성장하고 분석하였다. 성장된 GaN 나노구조 및 형태는 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)를 이용하여 분석하였고, energy dispersive X-ray (EDX) 분석을 통하여 정량 및 정성적 분석을 수행하였다. 그리고 성장된 GaN 나노구조의 결정성을 조사하기 위해 X-ray diffraction (XRD)을 측정 및 분석하였다. 또한, photoluminescence (PL) 분석으로부터 GaN 나노구조의 광학적 특성을 분석하였다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.59 no.5
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• pp.413-422
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• 2015

Proton exchange membrane (PEM), which transfers proton from the anode to the cathode, is the key component of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Nafion is widely used as PEM due to its high proton conductivity as well as excellent chemical and physical stabilities. However, its high cost and the environmental hazards limit the commercial application in PEMFCs. To overcome these disadvantages, various alternative polymer electrolytes have been investigated for fuel cell applications. We used densely sulfonated polymers to maximize the ion conductivity of the corresponding membrane. To overcome high swelling, dipole-dipole interaction was used by introducing nitrile groups into the polymer backbone. As a result, physically-crosslinked membranes showed improved swelling ratio despite of high water uptake. All the membranes with different hydrophilic-hydrophobic compositions showed higher conductivity, despite their lower IEC, than that of Nafion-117.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.5
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• pp.487-490
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• 2011

We used X-ray tomography to carry out an experimental study to visualize the effect of freeze and thaw cycles on the gas diffusion layer (GDL) in a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). A PEMFC has freeze and thaw cycles if the fuel cell is operating at a below-freezing ambient temperature. The cycle permanently deforms the fuel-cell capillary structures and reduces the ability of the cell to generate electric power and also reduces its service life. The GDL is the thickest capillary layer in the fuel cell, so it experiences the most deformation. The X-ray tomography facility at the Pohang Accelerator Laboratory was used to observe the structural changes in GDLs induced by a freeze and thaw cycle. We discuss the effects of these structural changes on the power production and service life of PEMFCs.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.3 no.3
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• pp.152-156
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• 2000

The effect of cupric ion concentration on the throwing power has been studied in the electrodeposition of Cu on the porous reticular electrodes with the electrolytes of $CuSO_4\;and\;H_2SO_4$. Sulfuric acid electrolytes with lower concentration of $CuSO_4$ improved throwing power in electrodeposition of copper not only due to higher cathodic polarizability but also due to higher conductivity of the electrolytes. The increase in conductivity of the electrolytes at low concentration of $CuSO_4$ could be also illustrated by the decrease in viscosity of the electrolytes. It was found that both the throwing power and the limiting current density should be taken into account in the electrodeposition of Cu on the reticular electrodes. According to the experimental results, the electrolyte of 0.2M $CuSO_4$ and 0.5M $H_2SO_4$ was found to be the most appropriate condition at the current density of $10mA/cm^2$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.141-141
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• 1999

전기화학과 초고진공(ultra-high vacuum, UHV) 분광법을 이용하여 고체/액체의 계면에서 일어나는 현상을 분자단위에서 이해하고 조절하기 위한 연구를 수행하였다. 이들 중 전기화학으로 형성된 구리 및 은 금속(sub)monlayer 박막을 그 예로 선택하여 소개한다. 초박막 금속의 흡착량은 cyclic voltammogram과 새로 개발된 Auger electron spectroscopy (AES) 정량법을 통해 얻어졌고, 이 값들은 low energy electron diffraction (LEED) 및 in-situ atomic force microscopy (AFM)법을 이용한 구조 분석결과와 비교되어졌다. 또한 화학상태를 확인하기 위하여 core-level electron energyy loss spectroscopy (CEELS)를 사용하였다. 먼저 황산 전해질에서 금(111) 단결정 전극상에 전기화학적으로 형성된 굴의 계면특성을 조사하였다. 특정 전위값에서 2/3 ML의 구리와 1/3 ML의 음이온이 상호 흡착하여 ({{{{ SQRT { 3} }}$\times${{{{ SQRT { 3} }}) 격자 구조를 보였고, 전위값이 커지거나 줄어들면, 이 구조가 사라지는 현상이 관찰되었다. 즉 이 ({{{{ SQRT { 3} }}}}$\times${{{{ SQRT { 3} }}}}) 흡착구조는 첫 번째 UPD underpotential deposition) 피크에 특이하게 관련되어 있음을 알 수 있었다. 금속 초박막 형성에 미치는 음이온의 영향을 좀 더 확인하기 위해 초박막 은이 증착된 금 단결정 전극상의 황산 음이온에 관하여 연구하였다. 은의 증착이 일어날 수 없는 양전위값 영역에서 ({{{{ SQRT { 3} }}}}$\times${{{{ SQRT { 3} }}}})의 규칙적인 음이온의 구조를 보였다. 그리고 은의 장착은 세척 과정과 용액의 농도에 따라 p(3$\times$3)과 p(5$\times$5)의 규칙적인 두가지 구조를 가졌다. in-situ AFM에서는 p(3$\times$3)의 은 증착 구조만 나타났고, 음 전위값으로 옮겨가면 p(1$\times$1) 구조로 바뀌었다. ex-situ 초고진공 결과와 이 AFM의 in-situ 결과를 상호 비교 논의할 것이다. 음이온의 흡착이 없는 묽은 플로르산(HF) 전해질에서 은은 전위값을 음전위 쪽으로 이동해 감에 따라 p(3$\times$3), p(5$\times$5), (5$\times$5), (6$\times$6), 그리고 (1$\times$1)의 연속적 구조 변화를 보였다. 이 다양한 구조들을 AES로부터 얻어진 표면 흡착량과 연결시켰더니 정량적으로 잘 일치되는 결과를 보였다. 전기화학적인 증착에서는 기존의 진공 증착과 비교할 때 음이온의 공흡착이 금속 초박막 형성 메카니즘에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 은의 전기화학적 다층박막 성장은 MSM (monolayer-simultaneous-multilayer) 메카니즘을 따름을 확인하였다. 마지막으로 구조 및 양이 규칙적으로 조절되는 전극의 응용가능성이 간단히 논의될 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.36 no.7
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• pp.642-650
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• 2008

In this paper, structural behavior of Gasket and GDL of a PEMFC stack is studied to improve the performance and to secure the safety. In the Gasket analysis Mooney-Rivlin strain energy function is used to consider hyperelasticity of load and displacement. The material properties is determined by testing specimens of the gasket at uni-axial and equi-biaxial mode and compared with finite element analysis results. By measuring a thickness change, the material property of GDL is determined. The pressure drop of a unit cell is measured along the channel for the clamping force. A cross sectional change of channel base on the experimental data is obtained experimentally and compare with FEM analysis results.

• Solar Energy
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• v.15 no.3
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• pp.141-149
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• 1995

The tungsten oxide thin films were prepared on $s_i$ wafer by using an electron-beam evaporation technique. Thickness and structure of tungsten oxide film degraded in various electrolytes were analyzed by Rutherford backscattering spectroscopy, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and scanning electron microscope. Thickness of $WO_3$ film was the most dissolved in 1M $H_2SO_4$ electrolytye. We have confirmed that the degradation of this films was accelerated by $H_2O$ in electrolytes. But the electronic structure of film degraded by electrolyte contained of glycerol was not changed as comparision with as-deposited film. The degradation may be attributed to a change of thickness and the surface morphology of the film.