• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.11
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• pp.885-890
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• 2015

Nanomaterials possess unique mechanical, physical, and chemical properties. They are small, and have an ultrahigh surface area, making them suitable for air filter applications. Electrospinning has been recognized as an efficient technique for fabricating polymer nanofibers. In order to determine the optimum manufacturing conditions, the effects of several electrospinning process parameters on the diameter, orientation, and distribution of polyacrylonitrile (PAN) nanofiber are analyzed. To improve interlaminar fracture toughness and suppress delamination in the form of laminated non-woven fibers by using a heat roller, the performances of filter efficiency and pressure drop achieved with PAN nanofiber air filter are evaluated experimentally.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.59 no.5
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• pp.413-422
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• 2015

Proton exchange membrane (PEM), which transfers proton from the anode to the cathode, is the key component of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Nafion is widely used as PEM due to its high proton conductivity as well as excellent chemical and physical stabilities. However, its high cost and the environmental hazards limit the commercial application in PEMFCs. To overcome these disadvantages, various alternative polymer electrolytes have been investigated for fuel cell applications. We used densely sulfonated polymers to maximize the ion conductivity of the corresponding membrane. To overcome high swelling, dipole-dipole interaction was used by introducing nitrile groups into the polymer backbone. As a result, physically-crosslinked membranes showed improved swelling ratio despite of high water uptake. All the membranes with different hydrophilic-hydrophobic compositions showed higher conductivity, despite their lower IEC, than that of Nafion-117.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.12 no.2
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• pp.173-180
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• 2009

In order to develop a novel polymer electrolyte membrane for direct methanol fuel cell (DMFC), styrene monomer was graft-polymerized into poly(tetrafluoroethylene perfluoropropyl vinyl ether) (PFA) film followed by a sulfonation reaction. The graft polymerization was prepared by the $\Upsilon$-ray radiation-grafting method. Subsequently, sulfonation of the radiation-grafted film was carried out in a chlorosulfonic acid/1,2-dichloroethane (2 v/v%) solution. The chemical, physical, electrochemical and morphological properties of the radiation-grafted membranes (PFA-g-PSSA) were characterized by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The water uptake, ionic conductivity, and methanol permeability of the PFA-g-PSSA membrane were also measured. The cell performances of MEA prepared with the PFA-g-PSSA membranes were evaluated and the cell resistances were measured by an impedance analyzer. The MEA using PFA-g-PSSA membranes showed superior performance for DMFCs in comparison with the commercial Nafion 112 membrane.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.71-71
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• 2017

플라즈마를 이용하는 건식 식각 또는 박막 증착 장비(PECVD)의 경우 웨이퍼에 rf bias를 인가하여 이온의 에너지와 입사각을 조절한다. 종래에는 웨이퍼의 가장 자리 3 mm영역을 공정 대상에서 제외하는 exclusion area로 지정하였으나 점차 공정 기술의 발달로 2 mm 이내로 감소하고 있다. 따라서 웨이퍼의 가장 자리에서 발생하는 전기장의 방향 및 크기 변화를 조절할 수 있는 기술의 개발이 필요하게 되었으며 그중 핵심적인 부품이 Si 또는 SiC로 제작되는 edge ring이다. Focus ring이라고도 불리는 이 부품은 웨이퍼 상에서 반경 방향으로 흐르는 가스의 유속이 가장 자리에 근접하면 빨라지는 현상과 이에 의해 식각/증착 화학 반응 속도가 증가하는 문제를 완화하기 위한 것과 적절한 전기 전도도를 부여함으로써 가장 자리의 전기장 분포를 최적화 할 수 있는 새로운 설계 변수로 활용할 수 있다. 스퍼터링의 경우에도 웨이퍼 중앙과 주변 부는 마그네트론 음극의 회전 링과의 입체각이 차이가 나므로 가장 자리의 경우 트렌치나 홀의 내측이 외측에 비해서 증착막의 두께가 얇아지는 문제가 있으며 건식 식각의 경우 홀의 형상이 수직에서 벗어나는 경향이 발생할 수 있다. 또한 사용 시간에 비례해서 edge ring의 형상이 변화하는데 상대적으로 고가품이어서 교체 주기를 설정하는 보다 합리적 기준이 필요하다. 본 연구에서는 전산 유체 역학 모델을 사용하는 ESI사의 CFD-ACE+를 활용하여 edge ring의 형상과 재질이 갖는 영향을 전산 모사하기 위한 기초 작업을 그림 1과 같이 진행하였다. 2D-CCP model에 Ar 가스를 가정하고 비유 전율 10내외 전도도 $0.1/Ohm{\cdot}m$정도의 재질에 대한 용량성 결합 플라즈마에 대해서 계산을 하고 이 때 기판에 인가되는 고주파 전력에 의한 이온의 입사 에너지 분포 및 각도 분포를 Monte Carlo 방법으로 처리하여 계산하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.46-46
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• 2008

스텔스 기능을 가진 군사용 항공기는 레이다 망의 추적을 피하기 위해 일반 냉각수 대신에 절연유를 냉각매체로 사용한다. 그러나 절연유는 물에 비하여 열전달특성이 매우 낮기 때문에 항공기 전기전자 기기/부품 발열부를 효과적으로 냉각시키지 못하는 한계성을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 나노유체(Nanofluid) 개념을 이용하여 절연유에 알루미나 및 질화알루미늄 나노분말을 미랑 분산시킨 나노절연유를 제조하고 이것의 열전달특성을 순수 절연유의 그것과 비교 평가함으로써, 냉각특성이 크게 개선된 새로운 냉매로서의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 다만 나노절연유를 제조함에 있어서 가장 큰 장애물은 오일에 대한 분산성 확보에 있기 때문에, 비드밀 및 초음파를 이용한 나노분말 응집체의 습식분산 및 분산제를 이용한 친유성 표면개질을 동시에 수행함으로써 장시간 안정된 분산성을 확보하도록 노력하였다. 나노유체의 열전도도 및 대류열전달계수는 비정상열선법을 이용하여 측정하였으며, 유체 속의 분말 분산 상태는 원심력을 이용한 분산안정성 평가장치 및 cryo FE-SEM을 이용하여 확인하였다. 또한 분말 형상이 대류열전달에 미치는 영향을 조사하기 위하여 알루미나 나노분말은 구상과 침상의 분말을 모두 사용하였고, 질화알루미늄 외에 다이아몬드 나노절연유도 함께 제조, 평가함으로써 냉각 및 절연특성, 그리고 물리화학적 안정성이 우수하고 실적용 가능성이 가장 높은 재료를 도출하고자 하였다.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.14 no.4
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• pp.237-242
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• 2014

In this study, surface characteristics and corrosion behaviors have been investigated in addition to Zr elements on the low elastic modulus Ti-30Ta alloy. Low elastic modulus Ti-30Ta-xZr(x : 3, 7 and 15 wt %) alloys were prepared by arc melting and then heat treated at $1000^{\circ}C$ for 24 hrs in an argon atmosphere. Microstructures of the alloys were examined by field emission scanning electron microscope(FE-SEM) and X-ray diffractometer(XRD). Electrochemical experiments were performed using a conventional three-electrode configuration with a sample working electrode, a high density carbon counter electrode and a saturated calomel reference electrode. According to the result of polarization behavior in the Ti-30Ta-xZr alloys, the current density of homogenized Ti-30Ta-15Zr in the passive region was lower than the other alloys.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.16 no.3
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• pp.99-110
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• 2013

Redox flow batteries are attractive energy-storage devices for renewable energy and peak-power energy control. Even though some prototypes are available already, many new materials are under development for new battery systems. In this reports, redox pairs and theirs properties are explained, by which one can understand issues with redox pairs, such as contaminations, cross-over, ionic selectivity, and solubility. Batteries that have the same redox pairs in both electrode compartments can be operated longer than those with different redox pairs due to the prevention form the cross-contamination. There are undivided redox flow batteries that have no membrane, which is another direction improving cycle life of the batteries.

• Membrane Journal
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• v.26 no.5
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• pp.337-350
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• 2016

Lithium-ion rechargeable batteries (LIBs) have garnered increasing attention with the rapid advancements in portable electronics, electric vehicles, and grid-scale energy storage systems which are expected to drastically change our future lives. This review describes a separator membrane, one of the key components in LIBs, in terms of porous structure and physicochemical properties, and its recent development trends are followed. The separator membrane is a kind of porous membrane that is positioned between a cathode and an anode. Its major functions involve electrical isolation between the electrodes while serving as an ionic transport channel that is filled with liquid electrolyte. The separator membranes are not directly involved in redox reactions of LIBs, however, their aforementioned roles significantly affect performance and safety of LIBs. A variety of research approaches have been recently conducted in separator membranes in order to further reinforce battery safeties and also widen chemical functionalities. This review starts with introduction to commercial polyolefin separators that are currently most widely used in LIBs. Based on this understanding, modified polyolefin separators, nonwoven separators, ceramic composite separators, and chemically active separators will be described, with special attention to their relationship with future research directions of advanced LIBs.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.104.1-104.1
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• 2011

가볍고, 유연성(flexibility)을 갖는 박막(thin film)형 플랙서블 태양전지(flexible solar cell)는 상황에 따른 형태의 변형이 가능하여, 휴대가 간편하고, 기존 혹은 신규 구조물의 지붕(rooftop)등에 설치가 용이하여, 차세대 성장 동력 분야에서 각광받고 있다. 그러나 아직까지 플랙서블 태양전지는 제작시 열에 의한 기판의 변형, 기판 이송시 너울 현상, 대면적 패터닝(patterning) 기술 등 많은 어려움 등으로 웨이퍼나 글라스 기판에 제조된 태양전지 대비 낮은 광전환 효율을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 플랙서플 태양전지 성능개선을 위해 3.5세대급 ($450{\times}450cm^2$) 스퍼터(sputter), 금속유기 화학기상장치 (MOCVD), 플라즈마 화학기상장치 (PECVD), 레이저 가공장치 (Laser scriber)를 이용하여 a-Si:H/a-SiGe:H 이중접합(tandem)을 갖는 태양전지를 제작하였고, 광 변환효율 특성을 평가하였다. 전도도(conductivity), 라만(Raman)분광 및 UV/Visible 분광 분석을 통하여 박막의 전기적, 구조적, 광학적 물성을 평가하여 단위박막의 물성을 최적화 했다. 또한 제작된 태양전지는 쏠라 시뮬레이터 (Solar Simulator)를 이용하여 성능 평가를 수행하였고, 상/하부층의 전류 정합 (current matching)을 위해 외부양자효율 (external quantum efficiency) 분석을 수행하였다. 제작된 이중접합 접이식 태양전지로 소면적($0.25cm^2$)에서 8.7%, 대면적($360cm^2$ 이상) 8.0% 이상의 효율을 확보하였으며, 성능 개선을 위해 대면적 패턴 기술 향상 및 공정 기술 개선을 수행 중이다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• v.1 no.1
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• pp.175-180
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• 2015

A facile soft chemical synthesis route is used to grow nano-buds of copper hydroxide [$Cu(OH)_2$] thin films on stainless steel substrate[SS]. Besides different chemical methods for synthesis of $Cu(OH)_2$ nanostructure, the chemical bath deposition (CBD) is attractive for its simplicity and environment friendly condition. The structural, morphological, and electro-chemical properties of $Cu(OH)_2$ thin films are studied by means of X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), field emission scanning electron microscopy (FESEM), cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge-discharge (GCD) measurement techniques. The results showed that, facile chemical synthesis route allows to form the polycrystalline, granular nano-buds of $Cu(OH)_2$ thin films. The electrochemical properties of $Cu(OH)_2$ thin films are studied in an aqueous 1 M KOH electrolyte using cyclic voltammetry. The sample exhibited supercapacitive behavior with $340Fg^{-1}$ specific capacitance. Moreover, electrochemical capacitive measurements of $Cu(OH)_2/SS$ electrode exhibit a high specific energy and power density about ${\sim}83Wh\;kg^{-1}$ and ${\sim}3.1kW\;kg^{-1}$, respectively, at $1mA\;cm^{-2}$ current density. The superior electrochemical properties of copper hydroxide ($Cu(OH)_2/SS$) electrode with nano-buds like structure mutually improves pseudocapacitive performance. This work evokes scalable chemical synthesis with the enhanced supercapacitive performance of $Cu(OH)_2/SS$ electrode in energy storage devices.