• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.681-682
• /
• 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.

• 대한화학회지
• /
• 제30권4호
• /
• pp.341-344
• /
• 1986

전도도법을 이용하여 trans-[Cr$(en)_2Br_2]^+$ 와 trans-$[Cr(tn)_2Br_2]+^$의 수화반응에 대한 속도상수를 온도와 압력을 변화시키면서 측정했다. 이 때 수화반응의 속도상수는 온도가 증가함에 따라 증가했고 압력이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 이 반응의 활성화부피는 모두 양의 값으로 그 범위는 trans-[Cr$(en)_2Br_2]^+$ 과 trans-$[Cr(tn)_2Br_2]+^$에 대해 각각 1.98~2.30 c$m^3$/mole 및 1.30 ∼ 1.92c$m^3$/mole 이었으며 활성화 엔트로피는 작은 음의 값을 가졌다. 이들 결과로 보아 이 착물들의 수화반응의 메카니즘은 $I_d$매카니즘인 것으로 추정된다.

• 대한화학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.375-381
• /
• 1987

trans-[Cr(tn)$_2Cl_2]^+$ 및 trans-[Cr(en)(tn)Cl$_2]^+$ 이온의 수화반응속도를 분광광도법을 이용하여 온도의 압력을 변화시켜 가면서 측정하였다. 활성화부피는 모두 음의 값을 가졌으며. 이들 착이온의 경우 그 범위는 -1.7 ∼ -2.9cm$^3$mol$^{-1}$이었다. 활성화엔트로피 및 활성화압축류 계수는 작은 음의 값을 가졌다. 이러한 열역학적 결과로부터 이들 착이온의 수화반응은 교환회합 메카니즘으로 진행됨을 추정할 수 있다. 한편 각중첩모형 체제내에서 가상적 중간체의 총 안정화에너지를 고려하여 반응경로와 전이상태의 구조에 대한 정보를 얻을 수 있는데 추정한 메카니즘과 실험적으로 관찰된 결과가 일치함을 알았다.

• KSBB Journal
• /
• 제22권4호
• /
• pp.260-264
• /
• 2007

본 실험에서는 마이크로어레이 형태로 펩타이드와의 공유결합에 의한 고정화를 시키기 위해 유리 칩의 표면을 아민기에서 thiol기로 개질하였다. 펩타이드의 lysine기와 thiol기와의 공유결합반응에는 12시간 정도의 반응시간이 필요하였고 실온보다는 35$^{\circ}C$가 유리함을 확인하였다. Trypsin-FITC와의 반응을 통해 trypsin 결합부위를 가진 target 펩타이드가 control 펩타이드보다 더 높은 형광 신호를 나타냄을 확인하였고, 이를 통해 target 펩타이드를 마이크로어레이 상에서 식별할 수 있었다. 이 trypsin-FITC와의 결합 친화도 차이를 별도의 QCM 실험을 통해서도 확인하였다. 또한 작은 부피의 spot과 높은 농도의 펩타이드 용액이 더욱 높은 표면형광신호를 생성함을 확인하였다. 본 실험을 통해 펩타이드 마이크로어레이 칩 개발을 위한 기초 조건을 확립하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.215.1-215.1
• /
• 2010

가스 하이드레이트는 작은 고체 부피 내에 막대한 양의 가스를 저장할 수 있다는 특성으로 인하여, 최근 천연가스 혹은 메탄의 저장 매체로 활용하기 위한 연구가 활발히 진행중에 있다. 하지만 실제 응용을 위해서는 미세구조 분석이 수행되어 하이드레이트 형태로 저장할 수 있는 정확한 저장 용량을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 여러가지의 고리형 에테르, 고리형 에스테르 및 고리형 케톤 화합물들을 테스트하여 메탄 가스와 반응하는 6가지의 새로운 sII 혹은 sH 하이드레이트 형성제를 파악하였다. 또한 새로이 발견된 형성제 모두에 대하여 하이드레이트 상평형도 측정하였다. 얻어진 상평형 데이터는 하이드레이트 안정영역과 게스트 분자 크기 간에 뚜렷한 상관관계가 있음을 입증하였다. 아울러 형성된 하이드레이트 샘플은 고체 분말 X-선 회절과 고체상 13C NMR 분석을 수행하여 하이드레이트 구조와 게스트 포집률을 조사하였다. 마지막으로, 비슷한 화학 구조식을 갖고 있음에도 2-methyltetrahydrofuran과 3-methyltetrahydrofuran, 혹은 4-methyl-1,3-dioxane과 4-methyl-1,3-dioxolane은 서로 다른 하이드레이트 결정 구조를 보여 주었는데, 이러한 차이는 하이드레이트 결정 구조를 결정짓는 게스트 분자 크기, 즉 임계 게스트 분자 크기를 파악하는 데에도 매우 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이라 판단된다.

• 대한화학회지
• /
• 제29권5호
• /
• pp.472-477
• /
• 1985

전도도법을 이용하여 $cis-[Co(en)(NH_3)_2Cl_2]^+$ 착이온의 아세톤-물 혼합용매에서 온도, 압력 및 용매의 조성변화에 따른 속도상수를 구하였다. 속도상수의 변화로 부터 열역학적 파라미터들을 구하여 이 반응의 메카니즘을 규명하고, 용매의 조성변화에 따른 반응속도상수의 변화를 조사하여 메카니즘을 재확인 하였다. 수화반응의 일차반응 속도상수는 1기압 25$^{\circ}$C의 순수물 용매에서는 3.47 ${\times}10^{-4}$/sec이고 압력이 증가할 수록 감소하였으며 온도가 10$^{\circ}$C 증가함에 따라 약 3배정도 증가하였다. 한편 아세톤의 함량이 증가할수록 반응속도 상수는 감소하였다. 이 반응의 활성화 부피는 2.82~$8.2cm^3$/mole이며 활성화압축률과 활성화엔트로피는 작은 값들을 나타내므로 이 반응의 메카니즘은 전이상태에서 리간드인 $Cl^-$이온이 중심금속에서 떨어지는 것이$H_2O$가 결합하는 것보다 우세한$I_d$메카니즘일 것으로 추정하였다. 또한 Grunwald-Winstein식에서 구한 m값이 0.25정도로써 이미 $I_d$메카니즘으로 알려진 다른 코발트 착물의 값들과 잘 일치하고 있다. 자유에너지순환도를 이용한 메카니즘의 재확인으로 이 반응착물의 수화는 $I_d$메카니즘으로 진행된다는 것을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제10권3호
• /
• pp.226-232
• /
• 2000

침지노즐(SEN)의 재료로 사용되는 지르코니아/흑연 재질에서 용강 및 슬래그에 의한 침식의 형태를 살펴본 결과, 침식의 첫번째 기구는 부분안정화 지르코니아 내 안정화제인 CaO가 용강 및 슬래그에 의해 용해되면서 입방정 안정화 지르코니아가 단사정상으로 상전이하여 일어났는데, 상전이 시 부피팽창에 의한 균열이 발생하고 파괴가 진행되었고, 이로 인하여 미세 $ZrO_2$입자의 용해 및 탈락이 촉진되었다. 침식의 두 번째 기구는 슬래그가 큰 c-$ZrO_2$입자의 입계를 따라 침투하여 작은 입자들로 분리시키고, 작은 입자들이 용강과 슬래그에 탈락되어 진행되었다. 마지막 기구로는 입방정 지르코니아와 흑연이 반응하여 다공질의 미세한 ZrC 상을 형성하고, 이들이 slag에 용해되면서 침식이 진행되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제48권6호
• /
• pp.747-751
• /
• 2010

본 연구에서는 아임계 수 가수분해 공정을 이용하여 동결건조 된 미역(Undaria pinnatifida)으로부터 아미노산 생산 조건 및 생성된 물질의 특성에 대하여 고찰하였다. 가수분해 장치는 회분식으로 설계 되었으며, 반응기는 내경 4.6 cm, $200cm^3$ 부피 용량의 Hastelloy 276 강으로 제작된 것을 사용하였다. 반응기 내부에는 교반기가 부착되어 100 rpm으로 연속적으로 교반되도록 하였다. 시료는 동결건조 된 미역 파우더와 회수율 향상을 위해 부가된 1% acetic acid를 촉매로 한 반응용액을 1:100(w/v) 비율로 혼합시켜 반응을 진행시켰다. 반응물질의 혼합을 위해 100 rpm으로 일정하게 교반하였으며, 반응온도와 압력 변화에 따른 아미노산 생성 회수율을 고찰하였다. 실험조건은 온도 $180{\sim}374^{\circ}C$, 반응시간 1시간이었다. 총 아미노산 함량은 고온의 조건에 비해 저온에서 높은 함량을 나타내었으며 분자량이 작은 아미노산(glycine, alanine, serine 등)이 분자량이 큰 아미노산들보다 높은 함량을 나타내었다. 아미노산의 최대 회수율($290.84{\mu}g/mL$)은 $220^{\circ}C$, 촉매 첨가조건에서 분석되었다.

• Composites Research
• /
• 제17권6호
• /
• pp.44-51
• /
• 2004

에폭시 경화계에서 말단 관능기가 같은 선형아민 경화제의 주쇄에 포함된 에틸기에 결합된 질소원자 개수가 반응특성 및 열적, 기계적특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 빈용 에폭시수지인 DCEBF (diglycidyl ether of bisphenol F)를 DETA (diethylenetriamine), TETA (triethylenetetraamine) 그리고 TEPA (tetraethylenepentaamine)와 1:1 당량비로 경화하였다. 이 연구에서 DGEBF/아민계에서 경화제 주쇄의 질소원자 거수에 의하여 반응특성 및 열적성질, 기계적특성에 중대하게 영향을 미쳤다. 즉, 주쇄의 질소원자 개수가 작을수록 반응열이 많고 최대발열온도가 낮아졌다. 경화물의 경우 밀도와 최대반응전환률은 주쇄의 질소원자 개수와는 큰 관계가 없으나, 굴곡탄성률과 인장탄성률은 주쇄의 질소원자 개수가 작을 수록 크다. 그 외의 열안정성, 부피수축률(%), 유리전이온도, 인장강도, 굴곡강도는 주쇄의 질소원자 개수와는 일견 무관한 불규칙한 경향을 보인다. 이는 최대반응전환률(%)의 차이가 이러한 특성에 영향을 미치는 것을 나타낸다.

• 전기화학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.49-56
• /
• 2014

탄소가 코팅된 일산화규소(C-coated SiO) 전극에서 전해질 첨가제로서 lithium bis(oxalato)borate(LiBOB)의 영향을 조사하였다. 전해질 조성은 1.3M $LiPF_6$/ethylene carbonate (EC), fluoroethylene carbonate (FEC), diethyl carbonate (DEC) (5:25:70 v/v/v)이며, 여기에 LiBOB을 0.5 wt.% 첨가한 것과 첨가하지 않은 2가지 전해질을 사용하였다. LiBOB을 첨가하지 않은 전해질에서 C-coated SiO 전극은 초기에 저항이 작은 피막이 형성되어 결정질의 $Li_{15}Si_4$를 형성할 때까지 합금화가 진행되며 동시에 큰 부피 변화를 보였다. 따라서 입자의 균열이 발생하고, 전극의 저항이 증가하여 충방전이 진행됨에 따라 용량이 빠르게 감소하였다. 반면에 LiBOB이 첨가된 전해질에서는 초기에 LiBOB의 환원분해에 의해 저항이 큰 피막이 형성되어, 합금화 반응이 원활히 진행되지 못하였다. 따라서 결정질 $Li_{15}Si_4$도 생성되지 못하였고, 결과적으로 부피변화도 적게 발생하므로 입자의 균열과 전극 저항의 증가도 적게 나타났다. 이러한 효과로 싸이클 후반부에서 용량감소가 적었고, 싸이클 성능도 좋은 결과를 보였다. 반면 피막 저항에 의한 영향이 줄어드는 $45^{\circ}C$ 에서는 LiBOB 첨가에 관계없이 합금화 반응이 유사하게 진행되며 비슷한 싸이클 성능을 나타내었다.