• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.13 no.4
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• pp.46-52
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• 2009

Hydrogen can extend the lean misfire limit to a large extent when it is mixed with conventional fuels for an internal combustion engine. This study is about fuel reforming to produce hydrogen enriched gas as a fuel for engine. Especially gasoline, which consists of numerous hydrocarbon fuels, considered as source of reformed gas. Various hydrocarbons, including commercial fuel were reformed and potentialities of reformed gas on vehicles were accessed. The reforming efficiency and hydrogen yield were observed. Maximum hydrogen yield were found with different gas hourly space velocity(GHSV) and O2/C ratio of reforming conditions.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.16 no.3
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• pp.177-183
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• 2013

As the development of available binder in the harsh conditions is needed, we propose the proper binder for high-voltage lithium-ion secondary batteries based on the quantum chemistry modeling. The optimized structures, HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) energies and ionization potentials of 4 binders, which were considered from monomer to tetramer, were investigated by the semi-empirical and DFT (Density Functional Theory) calculations. The results show that the ionization potential values by calculation tend to be close to the oxidation potentials from the measurement of linear sweep voltametry (LSV). The order of oxidative resistance from high value to low value is following: poly(hexafluropropylene), poly(vinylidene fluoride), poly(methyl acrylate) and poly(acryl amide). Also these results correspond with the experimental values. Thus, we find the reason why HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) energy of PHFP has the highest value than other binders by analysis of HOMO orbital structures.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.120-120
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• 2010

최근 투명전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO) 박막은 액정 표시소자(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 압전소자 및 태양전지의 투명소자로 사용되어지고 있다. 현재 가장 널리 사용되어지고 있는 투명전극물질인 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO)은 낮은 비저항과 높은 투과율을 가지고 있지만, 높은 원자재의 가격 및 수소플라즈마 처리시 In과 Sn이 환원되어 전기적, 광학적으로 불안정한 문제점들이 지적되고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 최근 적외선 및 가시광선 영역에서 높은 투과도 및 전기 전도성과 수소플라즈마에 대한 화학적 안정성을 갖는 ZnO를 기반으로 3족 원소를 첨가한 새로운 투명 전도막에 대한 연구가 활발하다. 본 연구에서는 RF-Magnetron Sputtering법을 이용하여 $Ga_2O_3$ 혼합비에 따라 제작된 ZnO(GZO) 박막들의 전기적, 광학적, 구조적인 특성들을 분석하였다. 측정결과, $Ga_2O_3$의 첨가량이 7 wt.%인 GZO 박막이 가시광선영역에서 80%이상의 높은 투과율과 $50.5\;\Omega/\Box$의 가장 낮은 면저항을 나타내었다. 이는 Ga원소가 다른 3족 원소와 격자결합을 비교할 때, 이온의 크기가 Zn원소와 비슷하여 최적화된 혼합율을 가지는 경우 격자결합을 최소화시켜 캐리어 밀도의 증가로 인해 높은 전도성을 가지며, 고온에서도 전기적 특성 및 내구성이 향상되기 때문이다. 또한 기판온도에 따른 열처리 특성으로서 기판의 온도를 $100^{\circ}{\sim}400^{\circ}C$까지 변화를 주어 실험하였다. X-선 회절패턴 분석결과 기판온도가 증가함에 따라 ZnO (002) 방향이 감소하는 반면 ZnO(103) 방향이 증가하였으며, 기판온도가 $300^{\circ}C$ 일 때 $17.1\;\Omega/\Box$의로 가장 낮은 면저항이 나타났다. 이는 SEM 이미지를 분석한 결과, 실온에서 제작된 박막과 비교해 300 에서 증착된 GZO 박막이 결정립의 크기가 크고 밀도도 조밀해져 전하의 이동도가 향상되었기 때문이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.4
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• pp.423-431
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• 2011

Recentincreasing awareness of the environmental damage caused by the $CO_2$ emission of fossil fuelsstimulated the interest in alternative and renewable sources of energy. Fuel cell is a representative example of hydrogen energy utilization. In this study, Molten Carbonate Fuel Cell system is simulated by using $Aspen^{TM}$. Stack model is consisted of equilibrium reaction equations using $ACM^{TM}$(Aspen Custom Modeler). Balance of process of fuel cell system is developed in Aspen $Plus^{TM}$ and simulated at steady-state. Analysis of performance of the system is carried out by using sensitivity analysis tool with main operating parameters such as current density, S/C ratio, and fuel utilization and recycle ratio.In Aspen $Dynamics^{TM}$, dynamics of MCFC system is simulated with PID control loops. From the simulation, we proposed operation range which generated maximum power and efficiency in MCFC power plant.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
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• v.9 no.3
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• pp.727-730
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• 2023

The operation of electric automatic windows is used in harsh environments, and the energy density decreases as charging and discharging are repeated, and as soundness deteriorates due to damage to the internal separator, the vehicle's mileage decreases and the charging speed slows down, so about 5 to 10 Batteries that have been used for about a year are classified as waste batteries, and for this reason, as the risk of battery fire and explosion increases, it is essential to diagnose batteries and estimate SOH. Estimation of current battery SOH is a very important content, and it evaluates the state of the battery by measuring the time, temperature, and voltage required while repeatedly charging and discharging the battery. There are disadvantages. In this paper, measurement of discharge capacity (C-rate) using a waste battery of a Tesla car in order to predict SOH estimation of a lithium-ion battery. A Support Vector Machine (SVM), one of the machine models, was applied using the data measured from the waste battery.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.21 no.3
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• pp.55-60
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• 2018

The demand for LIBs with higher energy densities has increased continuously because the emergence of wider and more challenging applications including HEV and EV has became imperative. However, in the case of anode material, graphite is insufficient to meet this need. To meet such demand, several type of negative electrode materials like silicon, tin, SiO, and transition metal oxide have been investigated for the advanced lithium secondary batteries. Recently, lithium vanadium oxide, which has a layered structure, is assumed as one of the promising anode material as alternative of graphite. This material shows a high volumetric capacity, which is 1.5 times higher than that of graphite. However, relative low electrical conductivity and particle fracture, which results in the electrolyte decomposition and loss of electric contact between electrode, induce rapid capacity decay. In this report, we investigated the effect of electrolyte additive on the electrochemical characteristics of lithium vanadium oxide.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.6
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• pp.868-873
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• 2019

In this study, the evaluation of performance of AORFB using methyl viologen and TEMPOL as organic active materials in neutral supporting electrolyte (NaCl) with various membrane types was performed. Using methyl viologen and TEMPOL as active materials in neutral electrolyte solution, the cell voltage is 1.37V which is relatively high value for AORFB. Two types of membranes were examined for performance comparison. First, when using Nafion 117 membrane which is commercial cation exchange membrane, only the charge process occurred in the first cycle and the single cell couldn't work because of its high resistance. However, when using Fumasep anion exchange membrane (FAA-3-50) instead of Nafion 117 membrane, the result was obtained as the totally different charge-discharge graphs. When current density was $40mA{\cdot}cm^{-2}$ and cut off voltage range was from 0.55 V to 1.7 V, the charge efficiency (CE) was 97% and voltage efficiency (VE) was 78%. In addition, the discharge capacity was $1.44Ah{\cdot}L^{-1}$ which was 54% of theoretical capacity ($2.68Ah{\cdot}L^{-1}$) at $10^{th}$ cycle and the capacity loss rate was $0.0015Ah{\cdot}L^{-1}$ per cycle during 50 cycles. Through cyclic voltammetry test, it seems that this difference in the performance between the full cell using Nafion 117 membrane and Fumasep anion exchange membrane came from increasing resistance due to chemical reaction between membrane and active material, not the capacity loss due to cross-over of active material through membrane.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.56 no.6
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• pp.890-894
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• 2018

In this study, methylene blue which is one of dye materials was introduced as active material for aqueous redox flow battery. The redox potential of methylene blue was shifted to negative direction as pH increased. The full-cell performance was evaluated by using methylene blue as the negative active material and vanadium as the positive active material with acid supporting electrolytes. The cell voltage of methylene $blue/V^{4+}$ is very low (0.45 V). In addition, the maximum solubility of methylene blue in water is only 0.12 M. Therefore, the cell test was performed with very low concentration (0.0015 M methylene blue, $0.15M\;V^{4+}$) at first time. Cut-off voltage range was 0 to 0.8 V and $1mA{\cdot}cm^{-2}$ current density was adopted during cycling. As a result, current efficiency (CE) was 99.67%, voltage efficiency (VE), 88.83% and energy efficiency (EE) was 85.87% and discharge capacity was ($0.0500Ah{\cdot}L^{-1}$) at 4 cycle. In addition, the cell test was performed with increased concentration (0.1 M methylene blue, $0.15M\;V^{4+}$) with $10mA{\cdot}cm^{-2}$ current density, leading to higher discharge capacity ($3.8122Ah{\cdot}L^{-1}$) with similar efficiency (CE=99%, VE=85%, EE=85% at 4 cycle).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.681-682
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• 2013

전기는 우리 주변의 에너지 형태 중에서 가장 편리하고 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전기는 전자제품, 전기자동차, 에너지 저장 플랜트 등 매우 많은 분야에서 저장되고 사용되고 있다. 특히 에너지 저장 용량의 확대는 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 IT 기기의 성장에 결정적인 역할을 하였다. 가볍고 작으면서도 고용량의 전기 에너지 저장 장치가 없었다면, 통신이나 인터넷 그리고 오락 등 다양한 기능을 작은 휴대용 기기에 구현할 수 없었을 것이다. 그러나 시간이 흐를수록 기기의 요구 성능이 높아지고 소비자의 니즈가 더욱더 다양해지고 고도화될수록 단일 부품으로 가장 큰 부피를 차지하는 에너지 저장 장치의 용량과 디자인은 점점 중요해지고 있다. 이러한 에너지 저장 장치에서 가장 친숙한 형태는 2차 전지 계열이다. 납 축전지를 비롯하여, 니켈수소, 니켈카드뮴, electrochemical capacitor와 Li ion 계열 등이 대표적이다. 특히 Li ion 배터리는 모바일, 자동차 및 에너지 저장 그리드 등과 같은 다양한 분야에 가장 많이 적용되고있다. Li ion 배터리에 대하여 현재의 핵심적인 연구분야는 전극 재료(cathode, anode)와 electrolyte에 대한 것이다. Anode 전극 재료 중에서 가장 많이 사용되는 재료는 카본을 기반으로 하는 재료로 안정성에 대한 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 에너지 저장 용량 증가에 대한 필요성이 증가하기 때문에 현재 많이 사용되고 있는 에너지 밀도가 낮은 카본 재료를 대체하기 위해서 이론 용량이 높다고 알려진 실리콘과 같은 메탈이나 주석 산화물과 같은 천이 금속 산화물에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 현재까지 알려진 많은 재료 중에서 가장 큰 capacity (~4,000 mAh/g)를 가지고 있다고 알려진 실리콘이 카본의 대체 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, Li 과 반응을 하며 약 300~400%에 달하는 부피팽창이 발생하고, 이러한 부피 팽창 때문에 충 방전이 진행됨에 따라 current collector로부터 박리되는 현상을 보여 빠른 용량 감소를 보여주고 있다. 본 연구에서는 adhesion layer를 current collector와 실리콘 전극 재료 사이에 삽입하여 충 방전 시 부피팽창에 의한 미세구조의 변화와 electrochemical 특성에 대한 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 anode 전극은 상용 Cu foil current collector에 RF/DC magnetron 스퍼터링을 통해 다양한 종류(Ti, Ta 등)의 adhesion layer과 200 nm 두께의 Si 박막을 증착하였다. 또한 Bio-logic Potentiostat/ Galvanostat VMP3 와 WanAtech automatic battery cycler 장비를 사용하여 0.2 C-rate로 half-cell 타입의 코인 셀로 조립한 전극에 대한 충 방전 실험을 진행하였다. Adhesion layer의 사용으로 인해 실리콘 박막과 Cu current collector 사이의 박리 현상을 줄여줄 수 있었고, 충 방전 시 Cu 원자의 실리콘 박막으로의 확산을 통한 brittle한 Cu-Si alloy 형성을 막아 줄 수 있어 큰 특성 향상을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬과 실리콘의 반응을 통한 형태와 미세구조 변화를 SEM, TEM 등의 다양한 장비를 사용하여 확인하였고, 이를 통해 adhesion layer의 사용이 전극의 특성향상에 큰 영향을 끼쳤다는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.133-133
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• 2016

지구온난화와 그에 따른 기후변화로 수자원부족현상이 전지구적으로 나타남에 따라 세계 각국은 물부족 현상을 극복하기 위해 다양한 대처방안을 찾고 있다. 가상수 이론은 전세계적 차원에서 상품에 내재된 가상수를 통해 물을 공급하고 배분함으로써 물부족을 해결할 수 있다는 주장으로서 물부족현상에 처한 세계 각국의 관심을 끌고 있다. 특히 향후 국제적 수준에서 물거래에 대한 조치가 예상됨에 따라 이에 가상수가 국가간에 얼마나 어떠한 형태로 이동하는지 '가상수 이동'에 대한 정보가 필요하게 되었다. 그럼에도 불구하고 지금까지의 가상수 흐름에 대한 정보는 미국이나 일본 등을 중심으로 한 자료뿐이었다. 한국을 중심으로 한국의 관심사를 반영한 가상수 이동에 대한 연구결과는 충분하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 전세계적 수준에서의 가상수 이동추이를 한국을 중심으로 분석하도록 한다. 분석수준은 전세계적 수준과 국가간 수준이며, 분석기간은 1989년부터 2014년까지 총 26년이다. 분석 대상은 가상수 교역이 활발한 주요 16개국의 11개 농축산물이다. 분석을 위한 자료로는 UN과 세계식량기구의 자료를 활용해 데이터셋을 구축했다. 분석결과 전세계적 수준에서는 콩, 옥수수, 밀, 보리가 주요 가상수 수출입 품목으로 밝혀졌다. 시기별로는 1999년 까지는 밀의 교역이 압도적이었으나 1999년 이후 콩 가상수의 교역이 증가하고 있는 것으로 파악되었다. 가상수의 유형과 관련해서는 녹색가상수의 교역이 청색가상수보다 압도적으로 많았으며, 국가간의 가상수 이동량은 지속적으로 증가하고 있는 추세임을 알 수 있었다. 가상수의 주요 수출국은 미국을 비롯해 브라질, 아르헨티나, 호주 등 농업대국이 상위권을 차지했고, 주요 수입국은 중국, 일본, 한국 등 동북아시아 국가들이었다. 가상수 수출은 미국이 분석기간 내내 우위를 차지하나, 2000년대 이후 중국의 부상이 눈에 띄는 변화라고 할 수 있다. 가상수 수입과 관련해서는 2000년대 이후 중국의 가상수 수입 증가 추세가 두드러졌다. 국가간 수준의 분석에서는 한국과 미국, 한국과 중국, 한국과 호주 등 한국의 주요 가상수 교역국가간의 흐름을 분석했다. 국가간 수준의 분석에서 특기할 만한 점은 미국에서 한국으로 이동한 전체 가상수의 81퍼센트를 녹색가상수가 차지하며, 한국에서 중국으로 이동한 가상수의 74퍼센트가 축산물 가상수라는 점이었다. 본 연구의 분석결과를 기반으로 해 향후에는 가상수 이동 데이터베이스를 구축할 것이 요구되며, 가상수 이동추이의 변화가 가져올 시나리오에 대한 연구도 필요하다고 할 수 있다.