• 공업화학
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• 제26권3호
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• pp.306-310
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• 2015

본 연구에서는 광 전기화학적 물 분해 전극 재료로 이용되는 산화철($Fe_2O_3$, hematite)을 표면적을 크게 하기 위하여 DC 열플라즈마 장치를 이용하여 나노입자로 합성한 후 전극을 제조 시 binder의 종류 및 조성을 다르게 하여 염기성 전해질에서 각각의 물 분해 효율을 측정하는 실험을 진행하였으며 질소 도핑을 통해 질소가 산화철의 광전기화학 반응에 끼치는 영향을 확인하였다. 산화철 전극을 제조하여 solar simulator를 이용한 LSV 실험을 통해 각 전극의 onset potential 및 설정한 전압 범위에서의 최대 전류밀도를 측정하였으며, 전극의 내구성 평가를 위하여 LSV 실험을 반복하여 진행하였다. CMC (carboxymethyl cellulose)를 50 : 1의 비율로 섞어 binder로 이용한 산화철 전극이 가장 높은 전류밀도인 $12mA/cm^2$의 전류밀도를 나타내었고, CMC를 20 : 1 비율로 섞은 binder를 이용할 시 $3mA/cm^2$의 초기 전류밀도를 가지고 약 20회의 반복 실험을 견뎌내는 내구성을 나타내었다. 질소의 도핑이 산화철 나노입자의 광 전기 화학적 반응에 끼치는 영향은 미미한 것으로 확인되었다.

• KSBB Journal
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• 제22권6호
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• pp.378-386
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• 2007

바이오센싱 디바이스는 본질적으로 생체인식소재와 신호전달장치로 구성된 집적화, 소형화된 분석시스템으로 많은 장점을 가지고 있다. 고민감도, 선택도, 단순성, 다성분 측정능력, 즉시측정능력 뿐 아니라 매우 작고, 고가의 장치가 필요없는 장점이 있다. 바이오센싱 디바이스의 개발을 위해서는 두 가지의 핵심요소기술이 필요하다. 이것은 생체인식소재모듈의 제작 (리셉터 개발 및 고정화기법)과 신호발생기술을 포함한 신호전달장치의 개발이다. 효소, DNA/RNA, 단백질, 세포 등의 다양한 생체인식소재가 바이오센싱 디바이스 제작을 위해 이용되어져 왔고, 신호전달시스템도 전기화학적, 광학적, mass sensitive transducer를 중심으로 매우 활발히 연구되어져 왔다. 본 고에서는 최근 개발된 바이오센싱디바이스에 대해 다루고, 향후 전망에 대해 논하고자 한다.

• 폴리머
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• 제35권1호
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• pp.35-39
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• 2011

본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지의 타소 지지체로 중형기공 실리카(SBA-15)를 이용한 전통적인 주형합성법을 이용하여 중형기공 탄소(CMK-3)를 합성하였다. 합성된 CMK-3는 추가적으로 비표면적과 물리적 성질을 증가시키기 위하여 활성화제로 수산화 칼륨 (KOH)양을 0, 1, 3, 및 4g으로 달리하여 활성화하였다. 그리고 활성화된 CMK-3(K-CMK-3)에 화학적 환원 방법을 이용하여 백금과 루테늄을 답지하였다. CMK-3에 담지된 백금-루테늄 촉매의 특성을 확인하기 위해 비표면적 장치(BET), X-선 회절분석법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미정(TEM), 유도결합 플라즈마 질량분석기(ICP-MS)를 이용하였다. 또한, 백금 루테늄 촉매의 전기화학적인 특성을 순환전류전압 실험으로 분석하였다. 결론적으로, 3 g의 KOH로 활성화된 CMK-3(K3g-CMK-3)가 가장 넓은 비표면적을 나타냈다. 또한, K3g-CMK-3의 높은 비표면적은 백금-루테늄의 균일한 분산과 함께 전기적인 촉매의 성능을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.327-327
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• 2012

사파이어는 우수한 광학적, 물리적, 화학적 특성을 가지고 있는 물질 중의 하나이며, 청색 발광특성을 나타내는 GaN와 격자상수, 열팽창 계수가 가장 유사할 뿐만 아니라 가격도 상대적으로 저렴하기 때문에 GaN 성장을 위한 기판으로 사용될 수 있다. 실제로 사파이어는 프로젝터와 전자파 장치, 군사용 장비 등 다양한 분야에 응용되고 있으며, 발광 다이오드(LED)를 위한 기판으로 활용됨으로써 그 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러나 사파이어 결정의 성장 중에 생길 수 있는 전위(dislocation)와 적층결함(stacking fault) 등의 결정 결함들은 결정 내에 존재하여 역학적, 전기적 성질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 사파이어가 청색 발광소자의 기판으로 사용되는 경우, 사파이어 기판 내부의 결정 결함은 증착되는 박막 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 사파이어의 보다 나은 응용을 위해서는 결정 결함에 대한 평가기술과 결함의 형성 메커니즘 등에 대한 이해가 필요하다. 특히, 결함의 정량적 평가 기술의 개발은 사파이어의 상용화에 중요한 핵심요소 중 하나이다. 결정을 산이나 염기 등을 이용하여 화학적 식각을 하게 되면 분자나 원자 간의 결합이 약한 부분이나 높은 에너지 상태에 있는 부분부터 반응을 하게 되는데, 이러한 반응을 통해 결정의 표면에 형성되는 것을 에치 피트(etch pit)라고 한다. 일반적으로 결정 내에 존재하는 전위는 높은 에너지 상태이므로, 이러한 에치 피트는 전위와 관련되어 있다. 따라서 사파이어 결정과 같은 결정질 물질은 표면의 식각을 통하여 관찰되는 에치 피트 등의 형상이나 반응성 등을 평가하여 결정 특성을 연구할 수 있다. 본 연구는 화학적 식각법으로 사파이어 결정의 특성을 평가하기 위하여 진행하였다. 사파이어 결정의 식각을 위하여 다양한 산-염기 용액들이 사용되었다. 식각 용액의 종류에 따른 사파이어 결정의 식각거동을 연구하고, 표면에 나타나는 형상을 연구하여 사파이어 결정의 구조적 특성을 파악하였다. 특히, 에치 피트 형성거동의 시간 및 온도 의존성에 관한 연구를 진행하였다.

• 전기화학회지
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• 제20권2호
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• pp.34-40
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• 2017

높은 출력의 장점을 가지는 전기이중층 커패시터 (EDLC: electric double layer capacitors)는 이차 전지와 더불어 차세대 에너지 저장장치로서 각광받고 있으나 낮은 에너지 밀도로 인해 그 사용처가 제한적이다. 본 연구에서는 EDLC의 에너지 밀도 향상 방법 중의 하나인 고전압화 구현 시 적합한 전해액을 연구하기 위해 AN (acetonitrile)용매에 $SBP-BF_4$ (spirobipyrrolidinium tetrafluoroborate), $TEA-BF_4$ (tetraethylammonium tetraflouroborate), $EMI-BF_4$ (1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)의 세가지 염을 각각 선정하여 다양한 전해액의 조성에 따른 전기화학 특성을 비교 평가하였다. LSV (linear sweep voltammetry)측정에서 1.5M SBP-BF4/AN 전해액은 넓은 전위영역에서 안정함을 보였고, 고전압의 환경 (3.0 V 이상)에서 다른 조합의 전해액들과 비교하여 가장 우수한 전기화학적 성능을 보였다. 또한, 장기적으로 안정적인 성능을 유지하기 위해 리튬이온전지시스템에서 기능성 첨가제 효과가 입증된 TMSP (tris(trimethylsilyl)phosphite) 첨가제를 적용 했을 때 고전압의 환경 (3.3 V)에서 10,000 cycle 후 93%의 높은 용량 유지율을 얻을 수 있었다.

• 공업화학
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• 제32권3호
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• pp.243-252
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• 2021

전기자동차(EV) 및 중대형 에너지 저장 장치(ESS)의 활용을 위한 차세대 에너지 저장 장치에 대한 요구가 증가함에 따라, 높은 출력 및 안정성 등의 특성을 갖는 리튬 이온 전지 개발이 시급한 과제로 떠오르고 있다. 리튬 이온 이차 전지의 성능은 주로 전극 재료의 물리/화학적 특성에 의해 결정되는데, TiO₂는 우수한 안정성 및 높은 안정성, 친환경적 특성으로 인해 현재 상용화된 탄소계 음극재를 대체할 수 있는 물질로 높은 관심을 받고 있다. 특히, 양극산화를 통해 제조된 자기 정렬된 TiO₂ 마이크로 및 나노 구조는 차세대 리튬 이온 이차 전지의 유망한 음극 소재 물질로 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 총설 논문에서는 양극산화를 통한 TiO₂ 나노 튜브 및 마이크로콘 구조 메커니즘 및 구조 발달에 영향을 미치는 인자에 대한 설명을 다루었다. 또한, TiO₂의 낮은 전기전도도 및 용량 한계를 극복하기 위한 TiO₂ 기반 복합체를 리튬 이온 이차 전지의 음극재로 활용한 연구를 소개하였다.

• 접착 및 계면
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• 제19권3호
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• pp.101-105
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• 2018

도시의 산업화와 인구의 빠른 증가로 인해, 지구상에서 여전히 7억 8천만명이 물자원 사용에 어려움을 격고 있으며, 이에 따라 깨끗하고 저렴한 물자원 확보 방안에 대한 관심이 집중되고 있다. 그러나, 현존하는 폐수처리 시스템은 낮은 공정효율, 높은 운영비용, 그리고 넓은 부지 요구 등의 다양한 이슈에 직면하여 있는 실정이다. 따라서, 저렴하고 효율적인 폐수 처리 시스템의 개발이 시급히 요구된다. 이러한 노력의 일환으로 rutile type $RuO_2$를 기반으로 한 DSA전극을 이용한 전기 화학적 방법에 기초한 폐수 처리 시스템을 제안하였고, 이를 성공적으로 시연하였다. 우리의 폐수 처리 시스템은 생활폐수의 경우, 생화학적 산소 요구량 (BOD), 화학적 산소 요구량 (COD) 및 총 유기탄소 (TOC) 제거 효율이 52.0 %, 77.8 % 및 65.6 % 로 우수한 특성을 보였다. 또한 축산 폐수의 경우, BOD, COD, 총 질소 (TN), 총 인 (TP)의 제거 효율이 각각 92.9 %, 75.6 %, 35.1 %, 100 %로 획기적인 감축 효과를 거두었습니다. 이 장치의 탁월한 제거 효율과 작은 크기를 고려할 때, rutile $RuO_2$로 코팅된 DSA를 사용한 전기화학적 폐수 처리는 생활 및 축산 폐수의 처리를 위한 유망한 방안이 될 수 있음을 제안하고자 합니다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.192.2-192.2
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• 2016

최근 차세대 휴대용 전자기기나 전기자동차의 상용화 연구가 활발히 이루어짐에 따라 리튬이온 배터리가 주력 에너지 저장장치로써 활발히 개발되고 있다. 이러한 리튬이온 배터리의 음극 물질로써 주로 탄소재료가 많이 사용되어 왔지만 낮은 이론용량 (372 mAh/g)으로 인하여 좀더 높은 용량을 가지는 금속이나 합금 등이 주목을 받게 되었다. 그 중에서도 주석이 탄소재료에 비해 3배 정도 높은 이론 용량 (993 mAh/g)을 가지고 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 주석의 경우 리튬이온 배터리의 충방전 과정 중에 급격한 부피 변화가 발생하여 음극이 손상되고 이에 따라 용량이 급격하게 감소하는 한계점이 있다. 이 한계를 극복하기 위한 많은 방법들 중 하나가 구리-주석 합금을 음극으로 사용하는 것이다. 구리는 비활성 금속으로 충방전 중의 부피 변화에 완충제 역할을 하고, 연성과 전기전도성이 있어서 배터리의 전기화학적 성능 또한 향상시켜 준다. 이에 따라, 본 연구에서는 주석이 풍부한 구리-주석 합금 도금을 통하여 구조적으로 튼튼한 리튬이온 배터리의 음극을 만들었고 그 성능을 확인하기 위하여 반쪽전지 실험을 통하여 500회 충방전 동안의 싸이클 특성 및 효율을 확인하였고 순환전압전류 실험 또한 진행하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.71-72
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• 2006

플라스틱 기판 위에 유도 결합 플라즈마 화학적 기상 증착장치 (Inductively Coupled Plasma Chemicai Vapor Deposition, ICP-CVD) 를 사용하여 실리콘 산화막 ($SiO_2$)을 증착하고, 엑시머레이저 어널링 (Excimer Laser Annealing, ELA) 과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해, 전기용량-전압(Capacitance-Voltage, C-V) 특성과 항복 전압장 (Breakdown Voltage Field) 과 같은 전기적 특성을 개선시켰다. 에너지 밀도 $250\;mJ/cm^2$ 의 엑시머 레이저 어닐링은 실리콘 산화막의 평탄 전압 (Flat Band Voltage) 을 0V에 가까이 이동시키고, 유효 산화 전하밀도 (Effective Oxide Charge Density)를 크게 감소시킨다. $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 항복 전압장은 6MV/cm 에서 9 MV/cm 으로 향상된다. 엑시머 레이저 어닐링과 $N_{2}O$ 플라즈마 전처리를 통해 평탄 전압은 -9V 에서 -1.8V 로 향상되고, 유효 전하 밀도 (Effective Charge Density) 는 $400^{\circ}C$에서 TEOS 실리콘 산화막을 증착하는 경우의 유효 전하 밀도 수준까지 감소한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.127.1-127.1
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• 2010

고체산화물연료전지는 고효율 및 무공해의 전기화학 에너지 변환장치로서, 최근 국내외에서 활발한 연구개발이 수행되고 있다. 특히, 고체산화물 연료전지 시스템의 조기 상용화를 위해 시스템의 작동온도를 약 $800^{\circ}C$ 이하로 낮추고 저가로 생산 할 수 있는 제조공정 개발에 대한 연구를 적극적으로 수행하고 있다. 본 연구에서는 고체산화물연료전지의 단위셀를 구성하는 연료극지지체 및 박막 전해질에 대해서 저가 양산의 테이프케스팅법 및 동시소성 공정, 그리고 연료극 지지체 전해질(anode-supported electrolyte)에 대한 공기극 페이스트 프린팅 제조공정에 대해 소개한다. 또한 고체산 화물연료전지의 제조공정 및 시간을 단축하기 위해 방전플라즈마 소결공법(SPS)에 의한 연료극 지지체 제조 공정, 단위셀의 성능 최적화를 위한 나노 스케일의 고성능 전해질 소재 분말합성 공정(crystallite size: 5~10nm, surface area : $100m^2/g$ 이상) 그리고 테이프케스팅에 의한 박막 전해질 제조 공정(thin film : $10{\mu}m$ 이하) 등 주요 단위셀 소재 및 부품의 제조공정 특성 그리고 단위셀의 전기화학적 특성(max. power density : 1.0 W/$cm^2$)에 대해 소개하며, 최종적으로 평판형 대면적 고체산화물연료전지(max. $20cm{\times}15cm$)의 단위셀 상용화 제조 기술 및 성능평가 기술에 대해서도 소개 할 예정이다.