• 공업화학
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• 제32권4호
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• pp.403-408
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• 2021

본 논문에서는 얇고 유연한 평면 슈퍼 커패시터(PSC)를 스크린 인쇄된 탄소 전극에 폴리아닐린(PANI)을 코팅하여 제작하였습니다. 스크린 프린팅 방법을 사용하여 유연한 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 탄소 잉크를 코팅한 후 희석 중합 법을 사용하여 탄소 표면에 PANI 박막을 코팅하였습니다. 서로 맞물린 구조의 얇은 유연한 PANI 전극을 폴리머겔 전해질로 조립하여 평면 모양의 슈퍼 커패시터(PSC) 장치를 만들었습니다. 상기 제조된 PANI/PSC는 매우 얇고 유연 하였으며, 10 mV/s에서 409 µF/cm²의 높은 면적 정전용량을 나타내었습니다. 이 값은 500 mV/s에서 원래 값의 46%로 유지되었습니다. 유연한 PANI/PSC는 180°의 구부러진 상태와 100번째의 반복적인 피로도 테스트에서도 82%의 높은 정전 용량 유지를 보여주었습니다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1038-1039
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• 2015

미니트램(Mini-Tram)의 에너지 공급시스템은 유도급전(IPT: Inductive Power Transfer) 기반의 무선급속충전(Wireless High Speed Charging) 및 슈퍼커패시터(Supercapacitor) 기술을 융합하여 구성되었다. 기존의 전기이중층 커패시터(EDLC) 및 하이브리드 커패시터(LIC)는 급속충전을 위한 출력성능은 충족하지만, 낮은 에너지밀도 때문에 미니트램의 활용성을 제한하고 있다. 이에 수송시스템 분야에서의 커패시터의 경쟁력을 향상하기 위해서는 최소한의 공간 및 무게 조건을 충족함과 동시에 에너지 밀도를 극대화할 수 있는 하이브리드 커패시터의 개발이 요구된다. 본 논문에서는 개발 중인 미니트램의 에너지 요구량을 산정하여 매체의 개발목표 사양을 도출하고 이를 실현하기 위한 방안에 대해서 논하고자 한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권2호
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• pp.280-288
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• 2017

에너지 저장 매체는 소형화, 고효율화 및 그린에너지 정책에 부합하면서 연구개발이 진행되고 있으며 유연성과 신축성을 갖는 디스플레이나 웨어러블 전자기기의 발전에 상응하는 에너지 저장 매체의 개발이 시급한 상황으로 이를 실현 할 수 있는 물질가운데, 탄소나노 재료중의 하나인 그래핀과 그래핀 하이브리드와 같은 뛰어난 전기화학적 특성을 지니고 있는 나노 재료가 각광을 받고 있다. 또한 슈퍼커패시터와 배터리 및 연료전지 등과 같은 에너지 저장 소자에 응용하기 위한 연구가 활발하게 진행 중에 있으며, 여러 가지 에너지 저장 매체 중 단시간에 고출력을 구현하고 장시간 신뢰성을 갖추며, 빠른 충 방전 순환특성을 가지는 슈퍼커패시터는 차세대 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 플렉시블한 특성을 갖는 그래핀과 전도성 고분자 하이브리드 전극을 기반으로 하는 슈퍼커패시터를 개발하고자 하였으며 환원된 그래핀 옥사이드/폴리피롤 복합재료를 이용하여, 전기화학적 특성을 최대화 하였다. 그 결과 굽힘 시험 전 전극의 초기 용량값은 $198.5F\;g^{-1}$ 이었으며, 500번의 굽힘 시험 후 $128.3F\;g^{-1}$로 감소하는 것을 확인하였으나, 전극의 초기 전기 용량 값의 65 %의 성능을 유지하였다.

• 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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• 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.

• 유기물자원화
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• 제30권2호
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• pp.5-15
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• 2022

본 연구에서는 궐련형 담배의 담뱃잎 바이오매스 폐기물을 수거하여 슈퍼커패시터용 활물질로 제조 및 응용하였다. 수거한 담뱃잎 폐기물을 질소 환경에서 다양한 온도(800/850/950℃)로 탄화하였으며, 탄소/산소 성분비(C/O ratio) 분석을 통해 850℃에서 가장 우수한 품질의 탄소 물질이 제조되었음을 확인하였다. 추가적으로 담뱃잎 기반의 탄소 물질에 폴리피롤(Polypyrrole)을 저온중합법을 통해 코팅하여 전기화학적 성능을 향상시켰다. 탄소 물질(CTL-850)과 폴리피롤을 코팅한 탄소 물질(CTL-850/PPy)을 기반으로 한 전극의 전기화학적 성능을 측정한 결과, -1.0-0.0V와 0.0-1.0V의 전위창에서 각각 100.2F g^-1@1 A g^-1과 155.3F g^-1@1 A g^-1의 우수한 비정전용량(Specific capacitance)를 나타내었다. 두 개의 전극을 활용하여 비대칭형 슈퍼커패시터 소자(Asymmetric supercapacitor device)를 제작하였으며, 제조한 비대칭형 CTL-850//CTL-850/PPy 소자는 2.0V의 구동전압 범위와 비정전용량(31.1F g^-1@1 A g^-1)을 가지고 있음을 확인하였다. 또한, 제조한 슈퍼커패시터 소자의 방전을 통해 1.8V의 Red Led를 점등할 수 있음을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 바이오매스를 우수한 성능의 친환경 에너지 저장매체로 활용하는 후속 연구에 대한 방향성을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 추계학술대회 논문집
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• pp.145-146
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• 2013

본 논문은 슈퍼커패시터용 양방향 DC-DC 컨버터의 고주파 변압기 권선비를 고려한 설계에 대해 다루었다. 양방향 DC-DC 컨버터는 슈퍼커패시터의 충전시 스위칭 손실을 줄이기 위해 듀티(Duty)를 제어하여 Buck 모드로 동작하고, 방전시 부하변동에 빠르게 대처하기 위해 Phase-shift 모드로 동작한다. 충전시와 방전시 각각의 동작에서 스위치손실과 변압기의 손실을 분석하여 손실을 최소로하는 변압기 권선비를 선정하고자 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2009년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.161-163
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• 2009

본 논문은 차세대 에너지 저장장치로 각광받는 슈퍼커패시터를 이용한 양방향 DC-DC컨버터의 구성 및 빠른 동특성을 갖는 이중 루프 PI제어기 설계를 제시하였다. 제어기는 초기 슈퍼캐패시터의 충전을 위한 정전류 제어기와 초기 충전 이후에 동작을 개시하는 전력제어기를 구성하였다. 구성된 제어기는 PSIM을 이용한 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.99-100
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• 2012

본 논문은 마이크로 그리드에서 에너지 저장용 시스템으로 이용되는 슈퍼커패시터용 양방향 DC-DC 컨버터의 충전 및 방전시 효율을 고려한 변압기 권선비 설계에 관한 것이다. 충방전 시스템의 토폴로지는 Dual Full-Bridge 방식의 양방향 DC-DC 컨버터이다. 이 컨버터는 슈퍼커패시터의 충전 및 방전시의 스위칭 동작에 따라 벅 또는 부스트 모드로 동작하므로 동일한 출력 조건하에 권선비를 달리해가면서 모드별로 스위칭 손실을 계산하였으며, 손실이 최소로 되는 변압기의 권선비를 제시하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.43-48
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• 2019

This study investigates the electrochemical characteristics of the hybrid cell that combined the advantageous characteristics of Li secondary battery and supercapacitor, high energy density and high power density, respectively. Electrochemical behaviors of the hybrid cell was characterized by charge/discharge, cycle and impedance tests. The hybrid cell using Li secondary battery and supercapacitor had better discharge capacity and cycle performance than that of using Li secondary battery only. Proper design of such a hybrid cell system is expected to result in substantial benefits to the well being of the Li secondary battery. The hybrid cell involving Li secondary battery for high energy density and supercapacitor for high power density may be the possible solution for future energy storage system.