• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.49-49
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• 1999

리튬 이차 전지를 박막화함으로써 개발된 고상의 마이크로 박막전지는 임의의 크기 및 형태로의 제작이 가능하며 액체전해질을 사용하지 않기 때문에 작동 중 열 또는 기체 생성물이 생기지 않아 높은 안정성을 갖으며 광범위한 사용 온도 범위를 가진다. 위와 같은 장점으로 인하여 충전 가능한 고상의 박막형 리튬 이차 전지는 점진적으로 그 사용 범위가 크게 확대될 것으로 판단된다. 즉, 초소형 전자, 전기 소자는 물론이며 조만간 실현될 스마트 카드, 셀루러폰 및 PCS와 같은 개인용 휴대 통신장비의 전력 공급계로의 응용이 가능할 것이다. 특히 장수명, 고에너지 밀도를 갖는 초소형의 전지를 필요로 하는 microelectronics, MEMS등에 이용될 수 있는 이차전지에 대한 요구가 점점 가시화 됨에 따라 박막공정을 이용한 이차전지개발기술이 요구되고 있으며, 박막제조기술을 이용한 고상의 박막형 및 전지에 관한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 박막형 리튬 이차전지의 Cathode 물질로써 비정질의 산화바나듐 박막을 반응성 스퍼터링에 의하여 상온에서 증착하였다. 박막형 이차전지의 여러 가지 Cathode 물질중 산화바나듐은 다른 물질들과는 달리 비정질 형태로 매우 우수한 충방전 특성을 나타낸다. 이런 특성으로 인해 다소 전지자체의 성능은 낮지만 저전력 저전압을 필요로 하는 초소형 전자 소자와 혼성되어 이용할 수 있는 잠재성이 매우 높은 물질이다. 바나듐 타겟의 경우 타겟 표면의 ageing에 따라 증착되는 박막의 특성이 매우 달라지게 되므로 presputtering의 시간을 변화시키면서 실험하였다. 또한 스퍼터링 중의 산소의 분압도 타겟의 ageing에 많은 영향을 주므로 실험 변수로 산소분압을 변화시키면서 실험하였다. 증착된 산화바나듐 박막의 표면은 scanning electron microscopy로 분석하였으며 구조 분석은 X-선 회절분석, X-ray photoelectron spectroscopy 그리고Auger electron spectroscope로 하였다. 증착된 산화바나듐 박막의 전기화학적 특성을 분석하기 위하여 리튬 메탈을 anode로 하고 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 200회 이상의 정전류 충 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 결정성과 표면상태에 따라 매우 다른 전지 특성을 나타내었다.

• Journal of the Society of Disaster Information
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• v.16 no.2
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• pp.392-401
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• 2020

Purpose: This study analyzes the operating characteristics of a lithium ion capacitor that can be used as a standby power supply in an emergency, and determines whether the standby power supply is abnormal even by measuring the voltage using a linear proportionality characteristic during charging and discharging. The aim is to provide an experimental basis that can be done. Method: As a method for this study, first, analyze the operation principle and characteristics of the existing backup power supply and lithium ion capacitor, and then measure the voltage of the lithium ion capacitor according to the configuration and system block diagram of the induction lamp used in the experiment. We proceed with the test of the measured value of discharge power for each voltage band to check the amount of power held by the battery and the operation test experiment using induction lamps. Results: Just by checking the charging voltage using the linear proportional characteristics of lithium ion capacitors, it provides a basis for accurately inferring the effective operating time of induction lamp lamps. Conclusion: In the event of a disaster, the lithium ion capacitor is used as a spare power supply for emergency induction lamps to prevent complete discharge of emergency induction lamps, to prevent the problem of performing normal operation of the standby power supply, and to use only a simple voltage measurement to reserve power. It was intended to suggest many uses for evacuation equipment application in the future by making it possible to check whether the device is abnormal.

• Journal of Energy Engineering
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• v.24 no.3
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• pp.89-95
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• 2015

Carbon felts manufactured by (Co)CNF were subjected to heat treatment under different temperatures to use for the electrode of a redox-flow battery. BET and weight loss were tested to investigate the physical properties of the carbon felt according to the heat treatment conditions. SEM and XPS were also analyzed to characterize their surface area. In addition, electrical resistance, CV (cyclic voltammetry) and RFB charge on the electrode properties were examined in accordance with the heat treatment conditions with the discharge performance. The changes of physical properties on the carbon felt surface was confirmed via SEM and BET analysis, The most addition of oxygen functional groups on the carbon felt surface was obtained when one hour heat treatment at $550^{\circ}C$ and it was confirmed by XPS analysis. After resulting the CV tests, the active area of the electrode was the largest at $550^{\circ}C$ heat treatment. The heat treatment experiment of vanadium redox flow battery using the carbon felts were tested at $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$ and $550^{\circ}C$. As a result, the charge-discharge energy efficiency of the heat treatment electrode was 72.9% and 79.8%, at $400^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$, respectively. The efficiency of the heat treatment electrode at $550^{\circ}C$ was the best as 79.8% at $550^{\circ}C$.

• Journal of Energy Engineering
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• v.22 no.2
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• pp.175-183
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• 2013

For the optimal design of the vehicle electric system, it is important to have a reliable modeling tool to predict the dynamic behavior of the automotive battery. In this work, a one-dimensional modeling was carried-out to predict the dynamic behaviors of a 12-V automotive lead-acid battery. The model accounted for electrochemical kinetics and ionic mass transfer in a battery cell. In order to validate the modeling, modeling results were compared with the experiment data of the dynamic behaviors of the lead-acid batteries of two different capacities that were mounted on the automobiles manufactured by Hyundai Motor Company. The discharge behaviors were measured with various discharge rates of C/3, C/5, C/10, C/20 and combination. And dynamic behaviors of charge and discharge were measured. The voltage curves from the experiment and simulation were in good agreement. Based on the modeling, the distributions of the electrical potentials of the solid and solution phases, and the current density within the electrodes could be predicted as a function of charge and discharge time.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.1-2
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• 1999

시간과 공간의 구애를 받지 않는 양질의 음성, 화상, 문자정보의 교환을 위한 노력으로 디지털 휴대폰과 휴대용 컴퓨터가 등장하면서 음성과 문자정보의 교환분야에 커다란 진보를 이룩하였다. 그러나 현재는 휴대폰이 음성정보에 문자정보교환이 추가된 상황이기 때문에, 아직도 관련 정보교환기술 및 기기개발이 진행되고 있다. 앞으로 휴대폰과 휴대용 컴퓨터의 기능을 통합하고 화상정보까지 결합된 휴대용 정보기기를 위해서는 전자회로의 집적화 및 통신속도 증대가 필수적이다. 또한 이들 휴대용 정보기기를 구동시키기 위한 전력도 증가될 것으로 예측되기 때문에, 현재 전원으로 사용되는 2차전지보다 에너지 밀도가 더욱 증패된 전지가 요구될 것으로 예상된다. 그리고 내연기관의 배기에 의해 발생되는 환정오염문제를 해결하기 위한 방법중의 일환으로 전기자동차 개발이 진행되고 있으며, 이들 전기자동차에 2차전지를 장착하기 위해서 경제성이 있고, 고속충전이 가능하고, 안전성이 높은 고에너지 밀도의 2차 전지 개발이 요구되고 있다. 현재 2차전지는 음극재료나 양극재료에 따라 낚축전지, 니켈/카드륨(Ni/Cd) 전지, 니켈/수소(Ni/MH) 전지, 라륨 2 차전지등이 있으며, 전극재료의 고유특성에 의해 전위와 애너지 밀도가 결정된다. 특히 리튬 2차전지는 리튬의 낮은 산화환원전위와 분자량으로 인해 에너지 밀도가 높기 때문에 앞에서 언급한 휴대용 전자기기의 구동전원으로 많이 사용되고 있다. 리튬 2차전지는 음극 재료가 금속리튬인 경우는 리튬금속으로, 탄소재료인 경우는 리튬이온이라 하며, 한편으로 전해질이 고체 고분자이거나 혹은 역체 유기용매와 리튬염을 고분자와 혼성시킨 겔(gel)인 경우는 고분자로, 전해짙이 리튬염이 전리되어 있는 유동성 액체일 경우는 고분자를 생략하여 구분하고 있다. 즉 리튬금속 2 차전지(LB), 리튬이온 2 차전지(LIB), 리튬금속 고분자 2차전지(LPB), 리튬 이온 고분자 2차전지(LIPB)로 크게 구분된다. 금속리듐을 음극으로 사용하고 전해질로는 리튬염이 전리되어 있는 액체유기용매 를 사용한 리튬금속 2차전지는, 금속리튬전극이 충방전 과정을 반복하면서, 전리된 리튬이 균일하게 산화환원되지 못하고 표변에서 양극방향으로 성장하는 수지상 (dendrite) 현상으로 인해 안전성 확보에 문게가 있었다. 리튬과 알루미늄 합금형태로 음극에 사용한 동전형 전지는 상용화 되었지만, 이러한 단점을 개선하기 위해 리튬이온이 금속으로 석활되는 환원반응전위보다 높은 전위에서 전극재료가 충전되면서 리튬이온이 저장되고, 방전되면서 배출되는 탄소를 음극재료로, 그리고 리튬이온이 충방 전시 가역적으로 삼입 탈리되는 층상의 리튬금속산화물을 양극으로 구성하고, 엑체 전해질과 다공성 고분자 분리막을 사용한 것이 LIB이다. LIB에서 리튬이온의 이동이 가능한 액체전해질의 가능을 고분자 전해질이 대신함으로서 보다 높은 안정성을 확보 한 전지가 LIPB 이다. 또한 고분자 전해질을 사용한 경우 금속리튬상에서의 수지상 성장이 저하되는 현상이 관찰됨으로서, 이론용량이 3,860mAh/g 에 달하는 리튬금속 혹은 합금을 고분자 전지에서 음극으로 사용하고자 하는 2 차전지가 LPB 이다. 리튬 2차전지는 비록 1989년 액체전해질을 사용한 금속리튬 2차전지의 실패전력을 안고있지만 궁극적으로는 이론적으로 최대의 에너지밀도를 가지고 있는 LPB를 지 향할 것으로 예상되지만 가까운 장래에 실현되기는 어려울 것이다. 따라서 향후의 라튬 2차전지의 전개방향은 현재의 LIB를 고분자 전해질을 채용하는 LIPB로 진행시커면서 저가의 전극재료개발을 지속적으로 추진할 것으로 예상된다. 현재 리튬 2차전지는 소형전지에 국한되고 있지만 전기자동차나 전력저장용으로 이를 대형화시커기 위해서는 열적특성이 우수하고 저가인 전극재료개발이 선행되야하기 때문에, 저가의 탄소재료와 코발트산화물을 대신할 수 있는 철, 망칸 또는 니켈산 화물의 개발이 필요하다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.6
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• pp.14-18
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• 2019

The conductivity of a semiconductor is primarily determined by the carriers. To achieve higher conductivity, the number of carriers should be high, and an energy trap level is created so that the carriers can cross the forbidden zone with low energy. Carriers have a crystalline binding structure, and interfacial mismatching tends to make them less conductive. In general, high-concentration doping is typically used to increase mobility. However, higher conductivity is also observed in non-orthogonal conjugation structures. In this study, the phenomena of higher conductivity and higher mobility were observed with space charge limiting current due to tunneling phenomena, which are different from trapping phenomena. In an atypical structure, the number of carriers is low, the resistance is high, and the on/off characteristics of capacitances are improved, thus increasing the mobility. ZTO thin film improved the on/off characteristics of capacitances after heat treating at $150^{\circ}C$. In charging and discharging tests, there was a time difference in the charge and discharging shapes, there was no distinction between n and p type, and the bonding structure was amorphous, such as in the depletion layer. The amorphous bonding structure can be seen as a potential barrier, which is also a source of space charge limiting current and causes conduction as a result of tunneling. Thus, increased mobility was observed in the non-structured configuration, and the conductivity increased despite the reduction of carriers.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.273.2-273.2
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• 2016

전기적인 장치를 필요로 하는 분야의 빠른 발전에 따라 그 기본이 되는 에너지 저장소자에 관한 연구가 많은 관심을 불러일으키고 있다. 특히, 다양한 에너지 저장 소자 중 기존의 배터리 보다 높은 에너지 밀도와 빠른 충전/방전 속도, 그리고 상대적으로 긴 수명을 가진 슈퍼커패시터에 관한 연구가 많이 이루어 지고 있다. 나노구조를 가진 슈도용량성 물질을 전극에 합성시키는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 수열합성법이나 전기화학적증착 방법 같이 인위적인 바인더를 사용하지 않고 직접 전극 표면에 합성시키는 방법이 있고, copecipitation이나 졸겔 방법으로 나노구조를 합성한 후 인위적인 바인더를 사용하여 전극 표면에 합성 시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 짧은 시간에 물질을 합성시킬 수 있고 인위적인 바인더를 사용하지 않아 더욱 뛰어난 전기적인 특성을 보이는 전기화학적증착 방법을 이용하여 spherically shaped CuO를 전도성 직물에 직접 합성시켜 전기적인 특성을 연구하였다. 유연한 전도성 직물에 합성된 spherically shaped CuO 는 뛰어난 전기화학적 가역성, 상대적으로 높은 비정전용량, 그리고 많은 사이클 테스트에서도 높은 안정성을 보였다. 이처럼 손쉬운 방법으로 유연한 전도성 직물에 합성된 metal oxide 나노구조는 슈퍼커패시터 뿐만 아니라 염료감응형 태양전지, 다양한 종류의 센서 등 많은 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.05a
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• pp.85-88
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• 2011

석유 등 화석연료로 인한 지구온난화 문제와 더불어 일본 대지진 이후 원자력발전의 안전에 의문이 제기 되면서 신재생에너지에 대한 관심이 한층 고조되고 있다. 이에 발맞추어 국가정책으로 녹색성장 정책이 실행됨에 따라 2030년까지 전체 에너지원 중 신에너지전원의 비중을 전체 에너지원의 11%로 확대하는 정책을 적극적으로 추진하고 있다. 따라서 신재생에너지를 통하여 얻은 전기에너지를 저장하여 사용 할 수 있는 2차 전지에 대한 연구가 다수의 산업 현장에서 각광을 받고 있다. 최근 2차 전지는 Smart Grid 및 전기자동차분야에서 폭넓게 사용 되면서 정확한 출력전압, SOC 및 충-방전 예상 시간을 추정하여 2차 전지의 과충전, 과방전으로 인하여 생기는 고장 및 사고를 미연에 방지하고 2차 전지 사용 시 편의성을 제공하기 위한 시스템에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 논문은 이런 실정에 맞추어 LabVIEW 프로그램을 활용하여 2차 전지의 상태를 실시간으로 감시 및 제어하는 프로그램을 제작함으로써, 사고 시 2차 전지에 가해지는 피해 방지 및 관리 시 발생하는 여러 문제점에 대한 효율적인 해결 방안을 제시하고자 한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.2
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• pp.1051-1058
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• 2014

This paper presents a Electrical characteristics of the Memristor device using the PSPICE for circuit analysis. After making macro model of the Memristor device for circuit analysis, electric characteristics of the model such as time analysis, frequency and DC analysis according to the input voltage were performed by PSPICE simulation. Also, we made simple circuits of memristor series and parallel structure and analyzed the simulated SPICE results. Finally, we made a memristor-capacitor (M-C) circuit. charge and discharge characteristics were analyzed. In case of input pulse signal of 250 Hz, the Memristor-capacitor circuit showed delay time of 0.6ms, rising time of 0.58 ms and falling time of 1.6 ms.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.19 no.4
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• pp.407-412
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• 2008

As an activation procedure, in this study, the oxidation treatment of needle cokes with a dilute nitric acid and sodium chlorate $(NaClO_3)$, combined with heat treatment, was attempted. The structures of acid-treated and pyrolyzed coke were examined with XRD, FESEM, elemental analyzer, BET, and Raman spectroscopy. The behavior of double layer capacitance was investigated with the analysis of charge and discharge. The structure of needle coke treated with acid was revealed to a single phase of (001) diffraction peak after 24 h. On the other hand, thecoke oxidized by heat treatment was reduced to a graphite structure of (002) at $300^{\circ}C$. The distorted graphene layer structure, derived from the process of oxidation and reduction of the inter-layer, makes the pores by the electric field activation at the first charge, and generates the double layer capacitance from the second charge. The cell using pyrolyzed coke with 24 h acid treatment and $300^{\circ}C$ heat treatment exhibited the maximum capacitance per weight and volume of 33 F/g and 30 F/mL at the two-electrode system in the potential range of 0~2.5 V.