• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.1-6
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• 2022

최근 웨어러블 디바이스에 대한 수요가 증가하면서 유연 전극 소재 개발에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히, 헬스케어용 웨어러블 센서들은 체온이나 심장 박동, 혈당, 혈중 산소 농도 등 신체 정보들의 실시간·지속적인 모니터링과 정확한 진단, 검출이 가능해야 하기 때문에 고성능 유연 전극 소재의 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 탄소나노튜브 섬유(carbon nanotube fiber; CNT fiber) 기반의 유연 전극 소재의 성능을 개선시키기 위해 CNT fiber 위에 전기화학적 중합(electrochemical polymerization) 공정을 통해 polyaniline (PANI) layer를 합성하고, 이에 대한 전기화학적 특성 분석과 비효소적 글루코스(glucose) 검출 특성을 확인하였다. 제작된 PANI/CNT fiber 전극의 표면 분석은 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 진행되었으며, 전극의 전기화학적 특성 및 글루코스에 대한 센싱 성능은 시간대전류법(CA)과 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스법(EIS)을 이용하여 분석되었다. PANI/CNT fiber 전극의 전기화학적 특성은 bare CNT fiber 전극에 비해 작은 electron transfer resistance와 낮은 peak separation potential, 증가된 전극 면적을 나타내며, 이런 향상된 특성들 덕분에 글루코스 검출에 대한 센싱 성능이 개선되었다. 따라서, 본 연구를 기반으로 다양한 나노구조체를 도입하고 접목을 통해 고성능 CNT fiber 기반의 유연 전극 소재 개발이 가능할 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.52-57
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• 2023

본 연구는 고성능 유연 전극 소재 개발을 위한 기초 연구로, 유연 전극 소재의 성능을 향상시키기 위해 금속 산화물 CuO nanoparticles (CuO NPs)를 도입하여 탄소나노튜브 섬유(carbon nanotube fiber; CNT fiber) 표면 위에 전기화학적 증착시켜 CNT fiber/CuO NPs 전극을 합성하고, 이를 전기화학적 비효소 글루코스 센서에 적용하였다. 이 전극의 표면 및 elemental composition 분석은 주사전자 현미경(SEM)과 에너지분산형 분광분석법(EDS)을 이용하였으며, 전극의 전기화학적 특성 및 글루코스에 대한 센싱 성능은 순환전압 전류법(CV)과 전기화학 임피던스법(EIS), 시간대전류법(CA)을 통해 조사되었다. CNT fiber/CuO NPs 전극은 CNT fiber의 우수한 특성과 함께 CuO NPs 도입에 따른 약 2.6배의 유효 전극면적(active surface area) 증가 효과와 11배 정도의 향상된 전자전달(electron transfer) 특성 및 우수한 전기적 촉매 활성(electrocatalytic activity) 덕분에 CNT fiber 유연 기반 전극의 글루코스 검출에 대한 성능이 개선되었다. 따라서, 본 연구를 기반으로 다양한 나노구조체를 활용한 고성능 유연 전극 소재 개발이 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.196-201
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• 2023

우리는 금속 산화물 CuO nanoparticles (CuO NPs)과 전도성 고분자 Polyaniline (PANI)가 접목된 CNT fiber 유연 전극(CuO NPs/PANI/CNT fiber 전극)을 개발하여 H₂O₂ 검출용 비효소적 전기화학센서에 적용하였다. CNT fiber 표면 위에 PANI와 CuO NPs을 전기화학적 합성/증착을 통해 제작된 CuO NPs/PANI/CNT fiber 전극은 주사전자 현미경(SEM)과 에너지분산형 분광분석법(EDS)을 통해 표면 분석이 수행되었으며, 순환전압 전류법(CV)과 전기화학 임피던스법(EIS), 시간대전류법(CA)을 이용하여 전기화학적 특성 및 H₂O₂ 센싱 성능이 분석되었다. CuO NPs/PANI/CNT fiber 전극은 대조군인 bare CNT fiber 전극과 비교하여 약 4.78배의 유효 표면적 증가를 보였으며, 약 8.33배의 전자 전달 저항(R_et) 감소로 인한 우수한 전기 전도성 및 효율적인 전자전달 등의 전기화학적 특성을 나타냈다. 이런 향상된 전극 특성은 CuO NPs와 PANI의 접목을 통한 시너지 효과에 기인한 것으로, 결과적으로 H₂O₂ 검출에 대한 센싱 성능이 개선되었다.

• 에너지공학
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• 제19권1호
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• pp.21-24
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• 2010

본 연구에서는 금속 전극사이에 팔라듐 나노선을 성장시키기 위해 직류와 이중전기영동 방법을 이용한 전기화학적 방법을 제안하였다. 팔라듐 나노선의 최적 성장 조건들을 파악하기 위해 교류의 인가 주파수 및 전압의 영향들이 조사되었다. 합성된 팔라듐 나노선들은 수백 나노미터의 직경과 $8\;{\mu}m$ 길이를 갖고 있으며, $1\;k{\Omega}$의 우수한 전기적 저항 특성을 보였다. 최종적으로 완성된 팔라듐 나노선들은 상온에서 수소 농도 100 ppm에서 2500 ppm의 범위에서 수소검출 평가를 수행하였으며, 수소센서에 적합한 우수한 검출 감도 및 응답시간을 보였다.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
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• 한국섬유공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.305-308
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• 2002

선택적인 이온센서의 개발은 환경적, 생리학적, 의학적 중요성에 의해 높은 관심을 받고 있다. 지금까지 전기 화학적인 검출, 형광검출, 그리고 다른 광학적인 방법들에 근거한 매우 다양한 이온센서들이 연구되어 왔다. 금속이온들의 선택적인 결합은 음이온들이나 중성물질 보다 상당히 쉽게 결합하기 때문에, 금속이온 인식을 위한 형광 화학센서들의 개발이 일찍부터 이루어졌다. (중략)

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1552-1554
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• 2002

본 논문에서는 실리콘을 기초로 한 포토다이오드를 제작하여 현재 바이오센서에서 이용되고 있는 luminol 화학 발광을 전기적으로 검출하였다. 우선, 실리콘 웨이퍼에 이온주입을 통해 p-n 접합을 형성하고 Al 전극을 형성시켜 포토다이오드를 제작하였다. PDMS을 passivation 막으로 사용하여 horseradish peroxidase(HRP) 농도 변화에 따른 발광의 최적조건과 luminol, HRP가 섞인 용액에 서로 다른 양의 과산화수소를 넣어 발광이 최대로 발생하는 혼합비를 측정하였다. 최종적으로 2mM luminol, 25U HRP 조건 하에서 과산화수소 농도에 따른 화학 발광을 측정하였으며, $10{\mu}M$부터 $500{\mu}M$ 범위의 과산화수소 농도 변화에 따른 포토다이오드의 감도는 단위 면적당 23.429pA/ ${\mu}M$이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.403.2-403.2
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• 2014

본 연구에서는 갭을 갖는 전극을 제작하고, 전극사이의 간격이 좁아짐에 따른 분석물질의 전기화학적 신호증폭현상을 확인하였다. 광 리소그래피와 전자빔 리소그래피를 이용하여 기본 전극을 구성하고 이를 바탕으로 전극의 표면에 금속의 환원을 유도함으로써 환원시간에 따라 전극이 점점 좁아지게 하는 방법을 이용하여 다양한 간격의 갭 전극을 제작하였다. 이와같은 방법으로 제작된 전극을 전기화학 신호분석장치에 연결하고, $2{\mu}m$의 간격부터 약 50 nm 까지의 다양한 전극 간격을 가지는 갭 전극 각각에 대한 전기화학적 신호를 분석하였다. 전극에 Ferricyanide 를 노출시켜 전극의 간격이 좁을수록 FeCN63-의 산화 환원에 따른 패러데이 전류가 증폭하는 것을 확인하였으며, 분석물질의 검출 한계 농도 또한 낮아짐을 확인하였다. 이러한 실험결과는 일정전위기의 순환전압전류법, 주사전자현미경, 원자힘현미경을 이용하여 분석되었다.

• 한국재료학회지
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• 제7권9호
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• pp.717-722
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• 1997

노후화된 고온설비의 안정성 및 효율적인 운전조건을 확보하고, 고온부재의 취성파괴 방지를 위해서는 재질열화의 정량적 평가는 매우 중요하다. 그러나 현장실기에서 기계적 성질의 평가를 위한 대량의 시험편 채취는 거의 불가능하다. 따라서, 실기부재의 강도에 영향을 미치지 않는 범위에서 플랜트 구조물의 재질열화 평가를 비파괴적으로 검출 평가할 수 있는 새로운 시험방법들의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 화력설비 부재의 다양한 탄소강을 대상으로 재질열화도 평가를 위한 전기화학적 양극분극시험법의 적용 가능성을 조사하였다. 또한 양극분극시험에 의한 재질열화평가 유효성을 조사하기 위해 전기화학적 시험결과를 입계부식시험결과와 비교.검토해 보았다.

• 분석과학
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• 제6권3호
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• pp.247-254
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• 1993

스트론튬을 비롯한 알칼리 토금속의 전기화학적 분석의 적용은 수용액상에서 DME(Drop Mercury Electrod)에 대한 환원이 어렵기 때문에 그 연구가 많지 않다. 본 연구에서는 지금까지 UV-VIS 흡광광도법에서 스트론튬의 분석에 이용되어 온 o-Cresolphthaleoxon을 가지고 이들 사이의 착물형성에 따른 전자이동을 이용하여 전기화학적 분석에 적용시켰다. 이 때 지지전해질의 선택, Accumulation Potential 등 전기화학적 분석에 영향을 미치는 실험조건 등을 조사하여 정량범위를 결정짓고, 분석시 공존 이온의 영향을 조사하였다. UV-VIS 흡광광도법의 경우 $100{\mu}g/L$로 검출감도가 좋지 못하였으나, 전기화학적 방법을 이용할 경우 $5{\sim}30{\mu}g/L$ 범위까지의 정량이 가능하였다.

• 전기화학회지
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• 제17권3호
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• pp.172-178
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• 2014

이 논문에서는 체내에 존재하는 작은 유기물의 하나인 마뇨산을 빠르고 정량적으로 검출하기 위하여 전기화학적 면역분석법을 이용하였다. 마뇨산은 톨루엔이 인체에 노출되었을 때의 주된 신진 대사 물질로서 대표적인 생화학적 지표물질이다. 톨루엔 노출에 대한 신속하고 정확한 관찰은 산업현장에서 건강관리를 위하여 매우 중요하다. 그래서 마뇨산을 빠르고 정확하게 검출하기 위하여 전기화학적 면역분석법을 실시하였다. 본 연구에서 제시하는 새로운 면역분석방법은 전기화학적 활성물질의 하나인 도파민을 측정물질인 마뇨산과 직접 공유결합을 통하여 항원이 포함된 복합체를 합성하였다. 전기화학적 측면에서 도파민은 두 개의 하이드록시기를 가지고 있어 매우 뛰어난 산화/환원 신호를 보인다. 또한 도파민-마뇨산 복합물도 뛰어난 산화/환원 신호를 보이기 때문에 면역 분석에 적합하다. 도파민-마뇨산 복합물과 마뇨산의 항체와의 균질경쟁반응을 전기화학적인 방법을 통하여 관찰하였다. 본 면역분석을 통하여 실시한 결과는 마뇨산의 농도가 0.010~2.500 mg/mL 까지 정량적으로 분석됨으로써 실제 면역 센서에 적용할 수 있음을 확인하였다.