• 공업화학
• /
• 제30권4호
• /
• pp.389-398
• /
• 2019

수소에너지는 화석연료의 사용으로 인해 나타나는 기후변화의 문제를 해결할 수 있는 방안일 뿐 아니라 산업용 전력 생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지로 인식되고 있다. 수소제조 방법 중 물의 전기분해를 이용한 방법이 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있으며, 수소를 물로부터 직접 제조하는 방법은 화석연료 이용 제조 방법과 비교하여 보았을 때 지구환경 오염물질인 메탄, 이산화탄소 등의 배출이 없다. 본 총설은 수소제조 방법 중 하나인 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(alkaline water electrolysis, AWE), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis, PEMWE)에 대해서 분석하고 최근 연구 중인 탄화수소 전해질막의 동향 및 전해질막의 문제점인 크로스오버현상에 대해 설명하였다.

• 공업화학
• /
• 제33권4호
• /
• pp.343-351
• /
• 2022

리튬이온 전지(lithium-ion batteries, LIBs)는 높은 에너지 밀도, 느린 자가방전율, 고율 충전 능력 및 긴 배터리 수명 등의 좋은 성능으로 촉망받는 에너지 저장 장치로 꼽힌다. 그러나 고에너지 밀도의 전기자동차 및 대형 디바이스 산업에서 이러한 LIBs의 적용은 큰 안전 문제를 일으키고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 열적 안정성 및 내재적 안전성이 높은 재료를 개발하는 것이 LIBs의 안정성 및 전기화학적 성능을 향상시키는 궁극적인 해결방법이다. 본 총설에서는 상용 분리막의 안정성 문제 극복을 위한 분리막의 표면 개질 기술을 소개하였으며 이를 이용하여 개질된 리튬이온 전지용 분리막을 활용한 연구 동향을 요약, 정리하였다. 또한 이를 기반으로 표면 개질에 따른 분리막에 대한 향후 전망을 논의하였다.

• 공업화학
• /
• 제2권4호
• /
• pp.311-329
• /
• 1991

산화주석전극 위에 LB 법에 의해 단분자층상으로 흡착된 양친매성 Os 착체의 전기화학적 거동을 살펴보았다. 또한 단분자막형태로 흡착된 redox 종의 전극반응의 이론식을 가역, 비가역, 준가역파에 대하여 검토하였고, 이들막이 진공증착된 $SnO_2$ 전극 위로 전이될 때, 그 전극에서 흐른 전체 전하를 cyclic voltammogram 의 그림적분법에 의해 구하였다. 그리고 이들 단분자막을 이용한 전자이동 중개반응의 응용면도 $Fe^{2+}$, TEMPOL 등을 이용해 해석하였다. 이들 측정된 cyclic voltammogram을 이론식으로부터 유도하여 분자들간의 상호작용 parameter를 고려해서 simultation 하였다. 이들로부터 구해진 parameter 들은 측정된 cyclic voltammogram 과 거의 일치함을 확인할수 있었다. 마지막으로 LB 법을 이용한 최근의 연구동향 및 응용분야를 소개하였다.

• 공업화학전망
• /
• 제24권3호
• /
• pp.14-27
• /
• 2021

수소 에너지는 환경 문제를 최소화하고 고갈되는 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원으로 각광을 받고 있다. 수소연료전지는 이러한 수소를 에너지원으로 사용하고 수소를 전기에너지로 전환하여 그 부산물로 물을 만드는 대표적인 친환경 전기화학 장치이다. 고분자 전해질막 연료전지는 수소이온교환 특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지로 막전극집합체의 전극층은 촉매가 포함된 고분자 전해질막 연료전지의 주요 요소 중의 하나이다. 소재개발 측면에서 고분자 전해질막 연료전지 전극층 핵심 소재의 물성 발현 원리 등을 이해하고 최적화된 소재 설계를 위해서는 원자레벨에서의 소재 설계 접근법이 필요하다. 따라서 실험적인 연구가 어려운 부분과 원자단위에서의 물질 현상에 대한 이해 그리고 연구 개발의 효율성 증진을 위해 전산재료과학(computational materials science) 기술이 광범위하게 활용될 수 있다. 본 기고문에서는 고분자 전해질막 연료전지에서의 전극층 소재에 대한 분자동역학 기반의 전산모사 활용과 연구동향에 대하여 소개하고자 한다.

• 공업화학
• /
• 제32권3호
• /
• pp.229-236
• /
• 2021

금속 유기 골격체는 최근 20년간 센서, 촉매, 에너지 저장과 같은 많은 응용분야에서 관심을 받아온 물질이다. 이 물질을 합성하기 위해 수열 합성, 유기용매열과 같은 합성법이 제시되어 왔으나, 그 공정이 복잡하면서 고비용·장시간이 소요된다는 문제점이 제기되어 왔다. 이를 해결하기 위한 전기화학적 합성법이 새롭게 제시되었는데, 간단한 준비절차와 특정한 온도·압력 조건 없이 합성할 수 있어 기존 합성법의 단점을 보완한다는 특징이 있다. 이에 본 총설논문에서는 전기화학적으로 합성 가능한 금속 유기 골격체의 종류와 전기화학적 합성 메커니즘을 다루고 있다. 전기화학적 합성법을 통해 형성된 금속 유기 골격체를 적용한 응용분야 연구동향을 정리하였다.

• 전기저널
• /
• 통권280호
• /
• pp.64-70
• /
• 2000

파워디바이스는 산업$\cdot$전력$\cdot$교통$\cdot$정보 등 여러 분야에서 사용되고 그 기기들의 성능은 이 파워디바이스의 성능에 의해 크게 좌우된다. 특히 고도 정보화시대가 되는 21세기에는 전력수요가 점점 더 증가될 것이기 때문에 인버터화 등에 의한 생에너지 대책과 클린에너지 등에 의한 신에너지의 창출이 중요한 과제가 되고 있다. 한편, 지구환경 보호면에서 전기자동차 등의 환경고려형 장치의 보급이 활발해질 것이 예상된다. 이와 같은 사회환경 속에서 파워 일렉트로닉스를 지탱하는 소자로서 파워디바이스는 점점 더 그 역할의 중요성이 커지고 있다. 최근의 파워디바이스로서는 디스크리트, 모듈, IPM(Intelligent Power Module)등 여러 가지의 디바이스가 출현하고 있는데 그 성능을 결정하는 중심이 되는 것이 파워디바이스 칩이다. 파워디바이스 칩 자신도 급속히 진화하여 현재는 MOS계 파워디바이스 칩이 주류를 이루고 있다. 그 중에서도 사용하기 쉽다는 면에서 MOSFET와 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 주로 실용화되고 있으며, 미세가공기술과 라이프타임 제어기술의 진전에 따라 현저한 성능개선이 진행되고 있다. 한편, 공업용 대용량인버터나 전력응용에서 요구되는 고내압$\cdot$대용량 영역에서는 당분간 저손실이라는 의미에서 바이폴라계의 사이리스터형 디바이스가 주류로 사용되고, 이 영역에서는 GTO에 대체하는 소자로서 GCT(Gate Commutated Turn-off)사이리스터가 개발되어 그 응용이 확대될 것이 기대되고 있다. 또한 전압형 인버터장치에서는 IGBT와 GCT등의 스위칭디바이스와 함께 환류용 다이오드(FWD)가 필요하며 이 FWD의 특징 개선도 스위칭디바이스의 개선과 병행하여 추진되고 있다.

• 공업화학
• /
• 제21권2호
• /
• pp.188-194
• /
• 2010

전해살균수는 수도물에 식염이나 염산 등의 전해보조제를 첨가시킨 수용액을 전기분해하여 유용한 기능을 갖게 한 수용액이다. 전해살균수는 살균을 목적으로 한 식품위생관리에 사용되는 것으로, 강산성전해수, 미산성전해수 및 차아염소산나트륨수로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 살균효과를 지닌 전해살균수의 제조원리, 장단점 분석과 함께 연도별, 국가별, 출원인별, 기술종류별로 기술동향 특허분석을 하였다.

• 공업화학
• /
• 제35권4호
• /
• pp.273-283
• /
• 2024

플라스틱 폐기물 처리에 대한 환경문제가 심각하게 대두되면서 생분해성 고분자를 이용한 지속 가능한 생태계 구축에 대한 관심이 높아지고 있다. 생분해성 고분자는 미생물의 효소작용을 통해 물질이 생화학적으로 분해되는 고분자를 의미하며, 현재 다양한 구조와 특성을 갖는 생분해성 고분자가 연구되고 있다. 특히, 생분해성 고분자의 생분해속도와 기계적 특성을 조절하기 위한 고분자 혼합에 대한 연구도 활발히 보고되고 있다. 아직 규모의 경제에 도달하지 못한 생분해성 고분자 산업은 일반 석유유래 고분자 대비 가격경쟁력을 갖추지 못하고 있으며, 이를 극복하기 위해 다양한 고부가 가치 산업(분리막, 전기 전자 소재, 의료 등)으로 응용분야를 확장하고 있다. 본 총설에서는 대표적인 생분해성 고분자의 종류 및 생분해성 고분자 혼합연구, 그리고 응용 분야에 대한 최근 연구 동향을 정리하였다.

• 공업화학
• /
• 제35권3호
• /
• pp.182-191
• /
• 2024

Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂ (NCM)은 전기 자동차 시장의 확대, 더 높은 용량과 긴 수명, 저렴한 가격을 충족하는 리튬이온 배터리 개발을 위해 집중적으로 개발되고 있는 양극재이다. 기존의 NCM을 발전시킨 고니켈 NCM (high-nickel NCM)은 니켈 함량을 80% 이상으로 높임으로써 높은 에너지 밀도로 개선된 성능과 원가가 높은 코발트의 감소로 가격 경쟁력을 확보하였다. 이러한 고니켈 NCM은 높아진 니켈의 함유량 때문에 잔류 리튬(residual lithium) 문제가 커지고, 이는 배터리 성능 저하와 안정성에 문제를 야기한다. 잔류 리튬을 제거하는 방식은 세척(washing), 도핑(doping), 코팅 (coating) 등의 여러 방식이 있지만, 본 논문에서는 잔류 리튬을 없애고, NCM의 성능 향상 및 안정성을 증가시키는 코팅에 대한 다양한 개발 동향을 중점적으로 최근 연구를 살펴보고자 한다.

• 공업화학
• /
• 제24권4호
• /
• pp.337-343
• /
• 2013

멤브레인 반응기는 멤브레인과 반응기를 결합하여 반응과 분리의 단위공정을 하나로 결합함으로써 전체공정을 단순화하고 반응효율을 높이고자 하는 혁신 기술로써, 멤브레인을 이용한 생성물의 선택적 제거를 통해 열역학적 평형을 뛰어넘는 전환율, 부반응물 생성 억제에 의한 반응 효율 및 선택성을 향상시킬 수 있다. 특히 이온전도성 세라믹을 이용한 멤브레인 반응기는 연료전지의 개발, 고순도 산소/수소의 분리/정제, 이산화탄소의 전환 및 다양한 화학제품제조에 까지 응용될 수 있기 때문에 시장의 확대와 더불어 크게 발전할 수 있을 것으로 기대된다. 본 총설에서는 수소이온 전도성 세라믹 멤브레인 반응기에 대한 연구동향과 다양한 응용분야 및 향후 전망 등에 고찰해 보고자 한다.