• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.132.2-132.2
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• 2017

플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 Al, Ti, Mg 합금과 같은 경량 금속소재에 대한 표면처리기술로서 주목을 받고 있다. PEO 처리에 의해 표면에 치밀하게 형성되는 세라믹 산화층은 우수한 내식성, 내마모성을 보유하기 때문에, 이와 같은 특성이 요구되는 분야에 적용하기 위한 연구가 활발하다. 특히 PEO 세라믹 코팅층의 응착마모(adhesive wear)와 절삭마모(abrasive wear)에 관한 연구는 상당부분 이루어지고 있으나, 캐비테이션 침식과 같은 침식마모(erosive wear) 특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 알루미늄 합금 소지에 제작된 PEO 코팅층의 캐비테이션 손상 특성을 고찰하였으며, 전해액 조성이 PEO 코팅층의 미세조직과 캐비테이션 손상 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. PEO 처리를 위해 사용된 소재는 상용 5083-O합금 판재로서 $2cm{\times}2cm$로 절단하여, 에머리페이퍼로 1000번까지 연마하여 사용하였다. 사용된 전해액은 증류수에 KOH(1 g/L)을 base로 하여 $Na_2SiO_3$(2 g/L)의 첨가유무를 변수로 하였다. 시편을 양극으로 하고 STS304를 음극으로 하여 각각 DC 전원 공급기의 +극과 -극에 연결하였으며, 정전류 조건에서 30분간 $0.1A/cm^2$의 전류밀도를 인가하였다. PEO 처리후 시편은 SEM, EDS, XRD를 이용하여 표면 특성 평가를 실시하였다. PEO코팅층의 캐비테이션 특성 평가는 초음파 진동식 캐비테이션 발생 장치를 이용하였으며, 캐비테이션 실험 후 시간에 따른 표면 거칠기의 변화 거동을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.249-249
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• 2011

전력용 개폐장치인 진공차단기의 차단부가 송배전 시스템에 30 [kA] 정도의 커다란 사고전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 동작될 때 차단부 내부 전극 사이에 25,000 [K] 이상의 아크 플라즈마가 발생하게 된다. 두 전극 사이에 발생된 아크 플라즈마는 약 10 ms~20 ms 동안 지속되다가 교류전원의 전류영점 부근에서 회복된 절연성능으로 인하여 자연스럽게 소멸되지만, 대전류 구간동안 아크 플라즈마의 집중 현상 등에 의하여 전극의 심각한 손상 등이 발생되면 절연성능이 요구된 만큼 회복되지 못하여 사고전류를 차단하지 못하며 시스템에 연결된 기기들에게 심각한 손상을 입히고 정전사고를 일으킨다. 본 연구에서는 전자계-열유동 연성해석기법을 이용한 축자계 진공차단부에서 발생하는 아크 플라즈마의 3차원 수치해석을 통하여 전극의 심각한 손상을 입히는 아크플라즈마의 집중 현상에 관한 축자계의 영향을 고찰하고자 한다. 수치해석을 위한 아크 영역은 양극과 음극의 직경과 같은 직경의 원기둥으로 가정하였고, 전자계 해석으로부터 얻어진 로렌츠 힘과 줄열을 열유동 해석을 위한 Navier-Stokes 방정식의 파라미터로 입력하여 해석을 수행함으로써 전자계와 유체역학적인 영역을 동시에 연계한 순차적 일방향 연성해석 기법을 적용하였다. 컵형 축자계 진공차단부 내 아크영역에서의 로렌츠 힘의 특성과 온도분포에 대하여 수치해석을 수행하였고, 크기가 다른 두 로렌츠 힘에 의하여 양극표면으로 집중되는 온도분포의 크기를 비교함으로써 진공아크 플라즈마의 집중현상에 영향을 미치는 주요 요소를 규명할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1998.11a
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• pp.92-92
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• 1998

반도체 기술의 경이적인 발전에 힘입이 최근 휴대용 이동통신기기, 노트북 컴퓨터 등 무선전자제품의 폭발적인 수요와 함께 이들의 소형화, 경량화가 요구되어 전원인 2차전지의 경량화, 고용량화, 장수명화의 필요성이 절실해졌다. Ni-MH 전지는 Ni-Cd전지에 비해 에너지밀도가 1.5~2배에 이르고 충방전 cycle이 길며 오염물질이 없어 환경 친화적이라는 장점이 었다. Ni-MH 전지의 성능은 음극재료인 수소저장합금에 의해 좌우되므로 수소저장능력이 크고 내식 성이 우수한 합금개발이 중요하다. $CaNi_5$는 수소저장능력이 크고 매장량이 많아 값이 싸다는 장점이 있지만 KOH 용액에서 내구성이 떨어진다는 단점이 있어 주로 Heat Pump 재료에만 사용이 제한되어왔다. 본 실험에서는 결정 구조의 nanocrystalline 및 amorphous화함으로써 해리압의 변화, 방전용량의 변화 등 새로운 전극 특성을 나타낸다고 보고되고 있는 MG (Mechanical Grinding)방법을 통해 CaNis 합금의 전극특성의 변화를 살펴보았고, 아울러 고상-기상반응에서 표면에 형성된 산화피막을 제거하여 안정한 불화물을 표면에 형성시킴으로써 불순물 가스에 대한 내구성을 높이고 활성화특성을 향상 시킨다고 보고되고있는 불화처리 방법을 이용하여 불화처리 시간을 달리하면서 용액 속에서의 pH의 변화, ICP분석, 전극의 성능 및 표면 특성변화를 충방전 test, SEM 등을 통해 고찰하였다.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.28 no.10 s.96
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• pp.955-960
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• 2004

The treated ballast water from previous treatment contains microorganisms and pathogenic organisms in an electrolytic treatment system. The experimental methods included using a peristaltic flow pump placed upward on an electrode pole. Due to the reaction time, the hydraulic retention time indicated unlike microorganisms on the flow rate. In electrolysis, dioxide iridium-coated titanium (Ti/Ir02) and stainless steel plates were used for the anode and cathode, respectively. Current density controls make use of a DC power supply on 250V, 100Amper. Experimental use of a current density between 0.1 and 1.0A/dm2 was able to disinfect the microorganism (E. coli, Bacteria, Bacillus sp.) in seawater for 5 seconds of reaction time. The removal rate was approximately $90\%,$ while the current density was 2.0A/dm2 and the electrode distance was 75mm. This study shows that the electrolytic treatment system has a potential for the sterilization of ballast water.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.497-497
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• 2007

활성탄소를 양쪽 전극에 사용하는 전기이중층 커패시터는 고출력 특성과 반영구적인 cycle 수명인 장점을 가지고 있는 반면, 단위 중랑 또는 부피 당 용량이 작아 메모리 백업용 보조전원으로서의 활용에 그치고 있다. 이를 보완하기 위하여 최근에는 앙쪽의 전극에 충방전 메카니즘을 달리하는 비대칭 전극 설계기술을 기반으로 하는 하이브리드 커패시터가 개발되었고, 에너지밀도로서는 유기계 전해액에서 약 15-20 Wh/kg를 가지는 것으로 보고되고 있다. 본 연구메서는 양극의 활성탄소에 비용량이 상대적으로 큰 LiCo02 분말을 혼합한 하이브리드 전극의 제조 및 전기화학적 특성을 조사하였다. 이때 $LiCoO_2$ 분말의 혼합 종량비의 영향에 의한 전극 부피 당 용량(mAh/cc)의 변화와 $LiCoO_2$ 분말의 입자 크기에 의한 하이브리드 전극의 출력 특성을 조사하였다. $LiCoO_2$ 분말은 불밀을 이용하여 입자크기를 조절하였고, 각각의 입자크기를 가지는 LiCoO2 분말을 활성탄소와 함께 혼합하여 혼합 활물질 : Carbon black : PTFE의 중량비가 90 : 5 : 5가 되도록 sheet 전극을 제조하였다. 제조한 전극을 양극에, Li foil을 음극에, 전해액을 LiPF6 in EC DMC를 사용하여 코인셀을 제조하고 전기화학적 특성은 MACCOR 충방전기를, AC 저항은 AC impedance를 각각 사용하여 평가하였다. 활성탄소에 $LiCoO_2$ 분말의 첨가 중량비가 증가할수록 전극 부피 당 용량은 증가하였으나, 원료 상태의 $LiCoO_2$ 분말의 첨가에서는 코인셀의 전극 저항은 첨가 중량에 따라 단순 증가하였다. 그러나 미세 $LiCoO_2$ 분말을 첨가할 경우, 20%의 첨가에서 전극 저항은 활성탄소 만을 사용한 전극과 동등한 전극저항을 나타내고 충방전 cycle 특성도 개선되는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.134-134
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• 2015

최근 액체 플라즈마에 대한 주된 이슈는 방전에 의해 발생하는 히드록실라디칼(OH-)과 버블이다. 액체 플라즈마를 이용한 다양한 응용분야에서는 히드록실라디칼에 주목하고 있다. 액체 플라즈마는 그래핀 파생물의 용액 친화도 향상을 위해 이용될 수 있다. 흑연이 포함된 과산화수소(H2O2) 용액에서 전기적인 방전으로 만들어진 히드록실라디칼로 그래핀 파생물의 용액 친화도를 향상시킨다. 이는 잠재적인 프린팅(printing) 기술 발전에 기대된다. 그리고 이 라디칼은 폐수에서 발암성의 트라이클로로아세트산(CCl3COOH)을 탈 염소하고 분해하는 역할을 하여 액체 플라즈마가 새로운 수처리 기술로 부상되고 있다. 또한 인체에서는 살균 작용을 하는 것 뿐만 아니라 단백질 고리를 끊는 역할을 하여 전립선 수술과 같은 인체수술에 적용될 수 있다. 최근 액체 플라즈마를 이용한 돼지 각막 임상수술에서 레이저와 필적할 정도로 매우 정밀하게 수술된 연구결과가 발표되어 인체 각막수술 적용에 기대된다. 이처럼 액체 플라즈마를 이용한 대부분의 응용분야에서 히드록실라디칼의 역할이 중요하다. 액체 플라즈마의 또 다른 이슈인 버블은 2가지의 역할을 한다. 첫 번째로 방전소스의 역할이다. 액체 속에 담긴 얇은 전극에 전압을 인가하면 전극 주변에서 강한 전기장의 발생으로 줄열(joule heating)에 의해 버블이 생성된다. 전극에서 버블이 생성되었을 때, 서로 다른 유전율을 가진 두 물질로 나누어진다. (버블 안은 공기로 상대 유전율 ${\varepsilon}r{\fallingdotseq}=1$, 용액은 ${\varepsilon}r{\fallingdotseq}=80$이다.) 시스템에 인가된 전압이 항복 전압(breakdown voltage)을 넘어서면 유전율이 상대적으로 낮은 버블내부에 강한 전기장이 걸리게 되어 방전이 일어난다. 만약 버블이 존재하지 않는다면 방전을 위해서 매우 높은 전압이 필요하다. 따라서 버블은 플라즈마 방전의 소스역할을 한다. 두번째로 버블은 전극의 부식을 방지하는 역할을 한다. 전극 부식은 주로 전기분해로 인한 산화반응에 의해 발생하는데 버블을 전극에 오래 머무르게 하면 부식을 방지할 수 있다. 이처럼 액체 플라즈마 시스템에서 버블의 역할들은 상당히 중요하다. 일반적으로 버블은 시스템에 인가하는 전원, 전극 극성 그리고 전압크기에 따라 거동이 달라진다. 시스템에 AC파워를 인가하면 버블은 주파수가 높을수록 전극에서 떨어지는 속도가 빨라지는 특성을 보인다. 핀 전극 극성이 음극일 때는 양극일 때보다 버블이 더 잘 생성된다. 또한 인가전압크기에 따라 거동이 달라지며 시스템에 같은 전압을 인가하여도 크기가 항상 같지 않고, 거동도 일관성을 보이지 않은 랜덤적인 모습을 보인다. 본 연구에서는 이 랜덤적인 버블의 거동을 정리하고 응용분야에서 중요하게 여기는 히드록실라디칼 생성에 대해 공부하기 위해 염류 용액(saline solution)에 핀(pin)-면(plane) 전극 구조를 설치하여 10Hz 주파수(1% duty cycle)를 가진 0-600V 구형펄스로 실험하였다. 실험을 통한 결과로서 랜덤적인 버블의 거동을 전극에서 버블이 떨어지는 속도와 플라즈마 특성에 따라 슈팅모드(shooting mode)와 유지모드(keeping mode) 2가지 모드로 분류하였다. 슈팅모드에서는 버블이 핀 전극에서 성장하지 못하고 빠른 속도로 떨어지는 모드로 플라즈마 방전이 잘 이루어지지 않는다. 반면 유지모드에서는 버블이 핀 전극에서 떨어지지 않고 지속적으로 성장한다. 이 모드에서는 펄스 시간 동안 하나의 버블로 연속적인 방전이 가능하다. 방전이 일어날 때 발생하는 히드록실라디칼의 생성은 버블 내부의 쉬스와 관련이 있다. 이 라디칼을 만들기 위해서는 높은 에너지가 요구되기 때문에 버블 내부의 쉬스(sheath)에서 만들어진다. 펄스 동안 쉬스는 주로 핀 전극 주변에서 유지되며 히드록실라디칼은 이곳에서 주로 만들어진다. 따라서 버블과 함께 쉬스도 성장하는 버블유지모드에서 슈팅모드보다 히드록실라디칼이 더 많이 생성된다.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.14 no.4
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• pp.33-37
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• 2009

Purpose: To examine the coloring condition of titanium spectacle frames with various colors by using anodization method. Methods: We made an anodization coater. Platinum plate with $3{\times}3cm^2$ was used for a cathode and titanium spectacle frame specimens was mounted on an anode in an electrolyte. An electric source device were designed to supply steady state current. The color of the coated spectacle frame specimens were measured by a spectrophotometer equipped with an integrating sphere. We use CIE $L^*a^*b$ color system as chromaticity coordinates. Results: The thickness of $TiO_2$ of titanium spectacle frame specimens was varied as controlling current flow time for electrodes. The specimens with various kinds of color as a walnut, a yellow brown, a navy blue, a blue, a light blue, a mung bean, a yellowish green, a light purple, a purple, a flower pink, a bluish green, an emerald, and a green color etc. were obtained. The values of CIE $L^*a^*b^*$ for these specimens were measured and analyzed to be changed clockwise in chromaticity coordinates as the thickness of $TiO_2$ increases. Conclusions: We identified the coloring mechanism by anodization method in titanium spectacle frame specimens.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.10
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• pp.967-972
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• 2003

The inner-diameter 5 cm cold hollow cathode ion source was designed for the high current density and the homogeneous beam profile of ion beam. The ion source consisted of a cylindrical cathode, a generation part of magnetic field, a plasma chamber, convex type ion optic system with two grid electrode, and DC power supply system. The cold hollow cathode ion sources were classified into standard type (I), electron output electrode modified type (II). The operation of the ion source was done with discharge current, ion beam potential and argon gas flow rate. The modification of electron output electrode resulted in uniform plasma generation and uniform area of ion beam was extended from 5 cm to 20 cm. Improved ion source was evaluated with beam uniformity, ion current, team extraction efficiency, and ionization efficiency.

• Membrane Journal
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• v.26 no.5
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• pp.337-350
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• 2016

Lithium-ion rechargeable batteries (LIBs) have garnered increasing attention with the rapid advancements in portable electronics, electric vehicles, and grid-scale energy storage systems which are expected to drastically change our future lives. This review describes a separator membrane, one of the key components in LIBs, in terms of porous structure and physicochemical properties, and its recent development trends are followed. The separator membrane is a kind of porous membrane that is positioned between a cathode and an anode. Its major functions involve electrical isolation between the electrodes while serving as an ionic transport channel that is filled with liquid electrolyte. The separator membranes are not directly involved in redox reactions of LIBs, however, their aforementioned roles significantly affect performance and safety of LIBs. A variety of research approaches have been recently conducted in separator membranes in order to further reinforce battery safeties and also widen chemical functionalities. This review starts with introduction to commercial polyolefin separators that are currently most widely used in LIBs. Based on this understanding, modified polyolefin separators, nonwoven separators, ceramic composite separators, and chemically active separators will be described, with special attention to their relationship with future research directions of advanced LIBs.

• Resources Recycling
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• v.6 no.3
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• pp.15-21
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• 1997

Flyash from a coal-hed power plan1 is produced approximtcly 3 million tons m 1996 and causes the serious environmentalpmblem due to the disposal in the ash pond. Flyash is an accepted additive in concrete where it adds strength, sulfate ateresistanceand reduced cost, provided acccptablc levcls of unbunrned carbon are mmtmed This papzr describes to investigate thc technicalfeasibility of a dry triboelcctrostatlcp roccss to scparate unburned carbon h m f lyash into economically valuable produck Puliclesof unburned carbon and flyash can be impded positivc and negative surface charzes. rcapeclively. with a copper tniochargcr dueto dirferences in the work function values of thc particles and the tnbacharger. and cm he separated by passing thcm throuph anexternal electic field. A laboratory s d e separation system consists of r sacw feeder for ash supply, a tniocharger, verticalcollecling copper plates, power supplies, a flow meter, and a fan. Separation tests taking into account separahian efficiency and ashrecovery showed that flyash recovery was sh-nngly dependent an thc tnbocharger geomzhy, elect"c ficld strength. flyssh s ~ c a,n dash feeding late. Optimal separation conditions were flyash size less than 125 Fm and electric field shcngrh of 200 kV1m. Ovcr 80%of the flyash with 7% lass on ignition was recovered at wrbon contznts less than 3%bon contznts less than 3%