• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.228-228
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• 2003

고강성 탄소섬유는 높은 비강도 및 고 강성 특성 때문에 탄소-탄소 복합재료의 가장 우수한 강화재로 각광을 받고 있다. 이 섬유는 미세 결정립의 높은 이방성을 나타내며, 이러한 높은 흑연화 특성은 기계적, 전기적, 전기적 그리고 화학적 특성 등을 좋게한다. 이러한 모든 방면에서의 우수한 특성 때문에 항공우주 재료분야에 의심 없이 가장 우수한 재료로 고려되고 있다. 이렇게 가벼우면서 고온강도가 요구되는 재료로써 탄소재료가 이용되면서 rocket의 nozzle이나 nosecone으로의 응용에는 고온 산화가 중요한 연구주제로 대두되어 왔다. 탄소재료의 산화반응은 결정구조 인자 및 그 배열에 가장 큰 영향을 받는다고 알려져 있는데, 출발원료 및 제조 조건에 따라 그 구조 및 배열이 현격하게 달라진다. 탄소재료의 구조 해석은 주로 TEM과 XRD를 이용해 왔다. 많은 연구자들은 오래 전부터 탄소재료 연구에 TEM에서 얻은 상이 불확실하고 문제가 있다고 보고하였고, 최근 TEM 장치의 발달과 더불어 실제 구조를 얻기가 가능함을 보여주고 있다 그러나 TEM 시편은 여전히 작고 시편으로부터 얻는 정보는 불과 nm 수준이다. 따라서 일반적으로 TEM으로 얻은 정량적인 정보는 불과 특정한 점에서의 정보이기 때문에 여전히 논란의 소지가 많다. XRD는 탄소재료의 미세구조 해석을 위하여 가장 널리 이용되는 분석기기이다.

• Journal of Korea Ship Safrty Technology Authority
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• s.34
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• pp.18-32
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• 2013

최근 선저 부착 생물에 관한 문제가 환경오염으로 확대되고 그에 따른 여러 가지의 선체 방오 방법 중 특히 주석(Sn)의 화합물질의 화학반응으로 따개비 등의 오염 요소를 방지하는 기존 방법이 수은, 구리 등의 유독성 화합물에 의해 임포섹스 유발과 그에 따른 2차 오염 확산의 요인이 되어 2012년 7월부터는 유기주석화합물(TBT) 도료를 사용한 신규 선박은 규제되는 등 그 심각성이 대두하고 있다. TBT는 매우 미량의 농도에서도 다양한 생물학적 저해영향을 일으키는 것이 알려져 이를 대체하기 위한 여러 화학물질이 개발됐다. 본 논문에서는 이러한 추세에 따라서, 유독성 화합물의 독성을 벗어나 저 전류의 고주파 고전압 펄스 에너지를 이용한 새로운 환경조성을 통해서 부착성 패류의 선저 부착에 대한 특성을 연구하였으며, 특히 환경오염 및 해양오염에 영향이 적은 방오시스템을 개발하고자 하였다. 또한 본 연구에서 적용된 고전압 펄스 시스템을 이용하여 선체의 부식정도를 저감 가능한 시스템을 구현을 위한 기초 실험과 현재 이슈화 되고 있는 선박평형수의 살균장치에 적용하는 파생연구들을 통하여 해양오염방지 요소들을 겨냥하여 후속연구를 위한 토대를 마련하고자 하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.29 no.6
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• pp.635-644
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• 2018

Lithium ion batteries have been broadly used in various applications to our daily life such as portable electronics, electric vehicles and grid-scale energy storage devices. Significant efforts have recently been made on developing electrode materials for lithium ion batteries that meet commercial needs of the high energy density, light weight and low cost. In this review, we summarize the principles and recent research advances in cathode and anode materials for lithium ion batteries, and particularly emphasize electrode material designs and advanced characterization techniques.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.27 no.2
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• pp.55-72
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• 2024

Secondary batteries are used as an essential renewable energy source in our lives, such as electric vehicles and energy storage systems (ESS), as an alternative to fossil fuels due to global warming. However, cases of battery fires and explosions have been reported due to thermal runaway in secondary batteries due to various causes such as overdischarge, high-speed charging and discharging, and external short circuit, and great efforts are being made to find solutions suitable for each cause. In particular, as cases presumed to be caused by the overcharging process have been reported, this review will examine the chemical reactions of secondary batteries that can occur during the overcharging process and discuss risk investigation methods to check and prevent them.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.211.2-211.2
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• 2016

그래핀은 본연의 우수한 물성으로 인하여 전자소자, 에너지 저장매체, 유연성 전도막 등 다양한 분야로의 응용가능성이 제기되었으나, 실제적인 응용을 위해서는 구조적인 결함을 최소화하며, 특성을 자유로이 제어하거나 향상시키는 공정의 개발이 요구된다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 전기적 특성을 제어하는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑은 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 표면에 흡착시켜 기능화 된 그래핀을 얻는 방법으로, 특정 가스 분위기에서 고온 열처리하거나 활성종들이 존재하는 플라즈마에 노출시키는 방법이 제시되었다. 특히 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 단시간의 처리로 도핑이 가능하고, 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 플라즈마내의 극성을 띄는 다양한 활성종들의 충돌효과로 인하여 구조적인 손상이 발생하여 오히려 특성이 저하될 수 있어 이를 고려한 플라즈마 공정조건의 설정이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마에 노출된 그래핀의 Raman 특성을 고찰함으로써 화학적 도핑과 구조적인 결함의 경계를 확립하고 구조결함의 형성을 최소화한 효율적인 도핑조건을 도출하였다. 그래핀은 물리적 박리법을 이용하여 300 nm 두께의 실리콘 산화막이 존재하는 실리콘 웨이퍼 위에 제작하였으며, 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 전극의 위치, 인가전력, 처리시간을 변수로 암모니아($NH_3$) 플라즈마를 방전하여 그래핀의 Raman 특성변화를 관찰하였다. 그래핀의 구조적 결함 및 도핑 효과는 라만 스펙트럼의 D, D', 2D밴드의 강도와 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. 그 결과, 인가전력과 처리시간에 따라 결함형성과 질소도핑 영역이 구분 가능함을 확인하였으며, 이를 바탕으로 결함형성을 최소화한 효율적인 도핑조건이 접지전위, 0.45 W의 인가전력, 처리시간 10초이며, 최적조건에서 계산된 도핑레벨은 $1.8{\times}10^{12}cm^{-2}$임을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.58-58
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• 2011

고밀도 플라즈마는 재료의 표면 처리, 박막의 증착, 식각 등에 집중적으로 응용되어 왔다. 주요이슈들은 전자기적 관점에서 바라본 전력 전달 메커니즘, 전자 충돌 과정을 포함하는 원자물리학적 과정들, 흡착, 탈착, 스퍼터링 등의 표면 화학 공정들이다. 각각을 이해하는 도구들은 주로 플라즈마 진단 장치(전기탐침, 분광기, 질량분석기, 전압-전류측정기)와 초고진공 표면 분석 장치(XPS, AES)및 실시간 표면 분광 해석기등이 이용되어 왔다. 여기에 유체 모델을 이용한 3차원 수치 해석이 가능해지면서 균일한 공정 결과를 얻기 위한 플라즈마 증착/식각 시스템 디자인 원리의 많은 부분의 이해가 진전을 이루고 있다. 본 발표에서는 고밀도 유도 결합 플라즈마 발생 시스템, 마그네트론 스퍼터링, 펄스 전원 등의 영향이 어떻게 박막 가공 시스템의 성능에 영향을 주고 있으며 이에 대한 해결 노력들이 갖는 학문적, 실제적인 의미에 대해서 고찰한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.383-383
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• 2014

최근 디스플레이, 태양전지 그리고 touch screen panels 등 optoelectronic 장치의 시장이 성장함에 따라 투명전극의 수요가 증가하고 있다. Indium tin oxide (ITO)의 좋은 특성 때문에 주로 투명전극에 많이 사용되고 있다. 그러나 화학적 안정성이 떨어지고, 휘어질 때 특성저하가 심하여 금속나노와이어, 탄소나노튜브, 전도성폴리머, 그리고 그래핀 등의 다른 투명전극의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서 그래핀은 높은 전자 이동도(200000 cm2v-1s-1)와 휘어져도 전기적 크게 변하지 않는 특성 때문에 유망한 투명 전도성 전극 (Transparent Conductive Electrodes, TCEs)으로 연구되어왔다. 또한 다양한 속성 가운데, 높은 광 투과성은 그래핀의 가장 큰 장점이다 [1]. 최근, 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD) 등 다양한 제조 방법이 대량 생산을 위해 개발되었다. 그러나 이 방법은 비용이 많이 들며, 과정이 상당히 복잡하고 높은 온도 (${\sim}1000^{\circ}C$)를 필요로 한다. 따라서 용매 기반의 환원된 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxides, RGOs)이 최근 주목 받고 있다. 그러나 RGOs의 면저항이 높아 전극으로서 사용이 제한된다. 따라서 전기적 특성을 향상시키는 방법으로 단일 벽 탄소 나노튜브 (Single-Walled Carbon Nanotubes, SWNTs)를 혼합하거나 화학적 도핑을 통하여 면저항을 크게 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 이런 화학적 도핑의 경우 박막이 공기 중에 직접 산소나 습기와 반응하여 전기적 특성이 저하되는 문제점을 가지고 있다 [2]. 이러한 문제를 해결하기 위해 AuCl3을 도핑한 박막에 내열성 및 내광성 등의 화학적 안정성이 뛰어난 PEDOT:PSS를 코팅하여 필름의 공기중의 노출을 막아 줌으로써 도핑의 안전성 및 전기적 특성을 최적화하였다. 본 연구에서는 간단한 dip-coating방법을 사용하여 4개의 RGO/SWNTs 박막을 흡착하였다. 다음으로 AuCl3를 도핑하여 면저항 $4.909K{\Omega}$, $4.381K{\Omega}$인 두 개의 샘플의 시간과 온도에 따른 면저항의 변화를 확인하였다. 그리고 필름의 도핑 안전성을 향상 시키기 위해 AuCl3를 도핑한 필름 위에 전도성 폴리머 PEDOT:PSS 코팅하여 면저항 $886.1{\Omega}$, $837.5{\Omega}$인 두 개의 샘플의 시간과 온도에 따른 면저항의 변화를 확인하였다. AuCl3 도핑된 필름의 경우 공기 중에 150시간 노출 시 72%의 면저항 증가가 발생하였지만 PEDOT:PSS가 코팅된 필름의 경우 5%의 면저항 증가가 나타나 확연한 차이를 보였다. 또한 AuCl3 도핑한 필름의 경우 $150^{\circ}C$에서 60시간동안 공기중에 노출되었을 때 525%의 면저항 증가가 발생하였지만 PEDOT:PSS가 코팅된 필름의 경우 58%의 면저항 증가를 나타내었다. 이것은 PEDOT:PSS가 passivation역할을 하여 필름이 공기에 노출된 부분을 막아주어 도핑된 필름의 면저항의 변화를 줄여 주었음을 알 수 있다.

• Clean Technology
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• v.27 no.4
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• pp.277-290
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• 2021

A supercapacitor, also called an ultracapacitor or an electrochemical capacitor, stores electrochemical energy by the adsorption/desorption of electrolytic ions or a fast and reversible redox reaction at the electrode surface, which is distinct from the chemical reaction of a battery. A supercapacitor features high specific power, high capacitance, almost infinite cyclability (~ 100,000 cycle), short charging time, good stability, low maintenance cost, and fast frequency response. Supercapacitors have been used in electronic devices to meet the requirements of rapid charging/discharging, such as for memory back-up, and uninterruptible power supply (UPS). Also, their use is being extended to transportation and large industry applications that require high power/energy density, such as for electric vehicles and power quality systems of smart grids. In power generation using intermittent power sources such as solar and wind, a supercapacitor is configured in the energy storage system together with a battery to compensate for the relatively slow charging/discharging time of the battery, to contribute to extending the lifecycle of the battery, and to improve the system power quality. This article provides a concise overview of the principles, mechanisms, and classification of energy storage of supercapacitors in accordance with the electrode materials. Also, it provides a review of the status of recent research and patent, product, and market trends in supercapacitor technology. There are many challenges to be solved to meet industrial demands such as for high voltage module technologies, high efficiency charging, safety, performance improvement, and competitive prices.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.26 no.6
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• pp.82-92
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• 2022

This study aims to investigate the effect of total electrochemical cell resistance (TECR) on electrochemical impedance (EI) measurements of reinforced concrete (RC) by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) using a three-electrode system. A series of experimental study is performed to measure electrochemical behavior of a steel bar embedded in a concrete cube specimen, with a side length of 200 mm, in various experimental conditions. Main variables include concrete dry conditions, coupling resistance between sensing electrodes and concrete surface, and area of the counter electrode. It is demonstrated that EI values remains stable when the compliant voltage of a measuring device is sufficiently great compared to the potential drop caused by TECR of concrete specimens. It is confirmed that the effect of the coupling resistance of TECR is far more influential than other two factors (concrete dry conditions and area of the counter electrode). The results in this study can be used as a fundamental basis for development of a surface-mount sensor for corrosion monitoring of reinforced concrete structures exposed to wet-and-dry cycles under marine environment.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.20 no.4
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• pp.289-296
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• 2001

The effects of HRT and effluent time on removals of pollutants in the electrochemical pilot were investigated. COD removal after 8 hour electrochemical reaction time in HRT 30 and 60 minutes were higher than that of 15 minute HRT. Turbidity removal was 90% or greater regardless of conditions during effluent time. Removals of T-N and T-P during effluent time in HRT 30 and 60 minutes were $71{\sim}74%$ and $85{\sim}98%$, respectively. To evaluate the combination of activated sludge process and continuous electrochemical as pretreatment, the removal efficiencies of pollutants was investigated. In two treatment processes of a single activated sludge system and a electrolysis pilot plus activated sludge systems, SVI and MLSS during effluent time were kept with $82{\sim}112$ and $1,230{\sim}1,750$ mg/L, respectively. COD removal was approximately 90% at early effluent time for both treatment systems, but COD removal in a single activated sludge was slightly decreased as effluent time went by, compared with the single activated sludge COD removal was slightly increased in the early stage of the electrolysis plus activated sludge system. Turbidity removal during effluent time was higher than 95% for both treatment systems. T-N removals during effluent time in a single activated sludge system and a electrolysis pilot plus activated sludge systems were $62{\sim}74%$ and $72{\sim}86%$, respectively. T-P removal in a electrolysis pilot plus activated sludge systems was increased by 9% at early effluent time and 15% after 72 hours of effluent time in compared with a single activated sludge system.