• KSBB Journal
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• v.20 no.2 s.91
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• pp.123-128
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• 2005

We have addressed two important issues of immunosensing biochips, including the construction of antibody functionalized suface for efficient affinity reactions and the development of a signal registration strategy that converts biospecific reactions into highly quantifiable electrochemical and/or optical signals. The developed immunoassay reaction is an integrated version of enzyme-mediated immunoprecipitaion reaction, which is widely used in immunohistochemistry, and electrochemical signaling reaction. For the evaluation of analytical performance of fabricated immunosensing biochips, signaling for mouse IgG in antiserum was conducted. Applications of the developed strategy have been found for the evaluation of histology chemicals and for the signal amplification for array-type biochip analysis.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.462-462
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• 2009

$CeO_2$는 고체 산화물 연료전지 (SOFC, soild oxide fuel cell)의 전해질 재료와 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 슬러리 재료, 자동차의 3원 촉매, gas sensor, UV absorbent등 여러 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 위의 활용범위 외에 $CeO_2$의 구조적 안정성과 빠른 $Ce^{3+}/Ce^{4+}$의 전환 특성을 이용하여 lithium ion battery의 anode 재료로서 전기화학적 특성을 알아보고자 실험을 실시하였다. $CeO_2$ 합성에 사용되는 전구체인 cerium carbonate의 형상 및 크기, 비표면적과 같은 물리화학적 특성이 $CeO_2$ 분말의 특성에 직접적인 영향을 주기 때문에 전구체의 합성 단계에서 입자의 특성을 조절하였다. 전구체 합성의 출발원료로 cerium nitrate hexahydrate 와 ammonium carbonate를 사용하였고 반응온도 및 농도 등을 변화시켜 입자의 형상 및 결정상을 fiber형태의 orthorombic $Ce_2O(CO_3)_2{\cdot}H_2O$와 구형의 hexagonal $CeCO_3OH$의 세리아 전구체를 합성하였다. 이를 $300^{\circ}C$에서 30분 동안 하소하여 전구체의 입자형상을 유지하는 cubic $CeO_2$를 합성하고 X-ray diffraction, FE-SEM, micropore physisorption analyzer 분석을 통하여 입자의 결정상과 형상, 비표면적 등을 비교 분석하고 $Li/CeO_2$ couple의 충,방전 용량과 수명특성을 비교 분석하여 $CeO_2$의 전기화학적 특성을 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.322-322
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• 2013

$CO_2$를 $CH_4$와 열 및 전기화학적인 반응을 통해 고농도의 CO 및 $H_2$로 구성된 합성가스로 효율적으로 전환시키기 위해, 반응가스 주입용 간극형 노즐을 가진 비이송식 직류 열플라즈마 토치 시스템을 설계, 제작하고 다양한 조건에서 이 두 가스의 개질 실험을 수행하였다. 설계 제작된 간극형 노즐과 리액터 내 고온 반응 영역을 활용한 $CO_2$ 및 $CH_4$ 반응가스의 효율적인 처리를 통하여, 최고 70% 이상의 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환율과 최고 80% 이상의 CO 및 $H_2$선택도를 달성할 수 있음을 확인하였다. 또한, 상기 조건의 경우, 플라즈마 입력 전력 10.6 kW 대비 49 lpm 의 반응가스 처리량을 통하여 얻은 것으로 최고 2.5 mmol/kJ 이상의 Specific Energy Requirement (SER) 조건도 만족할 수 있음을 보였다. 특히, 제안된 막대 음극-반응 가스 주입구를 가진 양극 노즐 플라즈마 토치의 경우, $CH_4$ 반응가스를 음극에 직접 닿지 않도록 간극을 통해 주입하게 함으로써, 반응 가스 분해에 의한 음극 등 전극 부식을 최소화하면서도 고에너지 전자가 풍부한 아크 컬럼에 의해 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환 반응을 효율적으로 일으킬 수 있어 효율적인 $CO_2$ 및 $CH_4$ 개질을 위한 열플라즈마 토치 시스템의 개발이 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.47 no.5
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• pp.519-530
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• 2009

Reducing the emission of carbon dioxide, which is the main contributor to the green house effect, is becoming a global hot issue. Great attention has been thus given to utilization of carbon dioxide rather than just capturing and isolating it because it could convert carbon dioxide to high-value chemicals. In this paper, recent research trends are investigated on the catalytic conversion of carbon dioxide to syngas in the context of $CH_4$, dry-reforming, trireforming, and the electro-catalytic conversion of carbon dioxide through SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) system. Research trends for utilizing syngas to high-value-added useful products, mainly fuel such as DME(Dimethyl Ether) are also discussed.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.4
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• pp.91-97
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• 2023

Electrochemical (EC) CO₂ reduction is a promising method to convert CO₂ into valuable hydrocarbon fuels and chemicals ecofriendly. Here, we report on a facile method to synthesize surface-controlled SnO₂/Cu(OH)₂ nanowires (NWs) and its EC reduction of CO₂ to HCOOH and CO. The SnO₂/Cu(OH)₂ NWs (-16 mA/cm²) showed superior electrochemical performance compared to Cu(OH)2 NWs (-6 mA/cm²) at -1.0 V (vs. RHE). SnO₂/Cu(OH)₂ NWs showed the maximum Faradaic efficiency for conversion to HCOOH (58.01 %) and CO (29.72 %). The optimized catalyst exhibits a high C1 Faradaic efficiency stable electrolysis for 2 h in a KHCO₃ electrolyte. This study facilitates the potential for the EC reduction of CO₂ to chemical fuels.

• Clean Technology
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• v.28 no.1
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• pp.9-17
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• 2022

Electrochemical carbon dioxide (CO₂) reduction technology, one of the promising solutions for climate change, can convert CO₂, a representative greenhouse gas (GHG), into valuable base chemicals using electric energy. In particular, carbon monoxide (CO), among various candidate products, is attracting much attention from both academia and industry because of its high Faraday efficiency, promising economic feasibility, and relatively large market size. Although numerous previous studies have recently analyzed the GHG reduction potential of this technology, the assumptions made and inventory data used are neither consistent nor transparent. In this study, a comparative life cycle assessment was carried out to analyze the potential for reducing GHG emissions in the electrochemical CO production process in a more transparent way. By defining three different system boundaries, the global warming impact was compared with that of a fossil fuel-based CO production process. The results confirmed that the emission factor of electric energy supplied to CO₂-electrolyzers should be much lower than that of the current national power generation sector in order to mitigate GHG emissions by replacing conventional CO production with electrochemical CO production. Also, it is important to disclose transparently inventory data of the conventional CO production process for a more reliable analysis of GHG reduction potential.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.261-261
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• 2012

반도체 공정에서 단위소자의 고속화를 구현하기 위한 금속배선공정에 사용되는 금속재료가 최근에 Al에서 구리로 전환됨에 따라, 향후에는 모든 디바이스가 구리를 주요 배선재료로 사용할 것으로 예측되고 있다. 이러한 구리 배선재료의 도입은 미세화와 박막화라는 관점에서 습식 방법임에도 불구하고 전기도금 방법이 반도체 구리 배선공정에 적용되는 획기적인 변화를 이끌어냈다. 이에 전기도금 방법으로 생산된 구리박막에 대한 요구사항이 증가되고 있다. 전기도금으로 구리박막을 성장시킴에 있어 도금 전해액, 유기첨가제, Anode 물질의 변화는 전착된 구리 박막의 미세구조 및 화학적 구조와 전착률, 비저항 등의 물리적 전기적 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다. 본 연구에서는 Anode 물질 변화에 따라 Anode 표면에 형성된 불순물막(Passivation layer) 및 전착된 구리박막의 특성을 조사하였다. Anode는 soluble type과 insoluble type으로 나누어 실험을 진행하였다. Anode 물질 변화에 따른, 구리 박막의 물리적 특성을 조사하기 위하여 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)로 화학조성 및 불순물에 대해 분석하였다. 그리고 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)를 이용하여 전착박막의 두께를 조사 하고 AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 표면 거칠기를 측정하였다. 또한 전기적 특성을 조사하기 위해 4-point probe를 사용하여 구리 전착박막의 표면저항(sheet resistance)을 측정하였다.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.3
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• pp.14-27
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• 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.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.14 no.2
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• pp.110-116
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• 2011

Ru black was used for cathode catalyst in polymer electrolyte membrane fuel cell which showed low performance at the initial test. However, it was observed that the performance of Ru black cathode was dramatically enhanced after certain kind of experiment compared with initial one. It might be due to an electrochemical treatment in which a voltage was applied to the Ru cathode for constant period time. When a constant potential of 0.1 V was applied to Ru cathode for 30 min, the fuel cell performance of Ru cathode showed the best results. In order to investigate the effect of electrochemical treatment on the performance enhancement, the characteristics of electrochemically treated Ru black was compared with that of Ru black which was reduced under $H_2$ atmosphere. From XRD results, it was turned out that Ru black was not completely converted to metallic Ru by electrochemical treatment, but it is sufficient to be one of reasons for the performance enhancement. According to the results of CO stripping voltammetry, it was observed that some Ru was removed from Ru electrode by electrochemical treatment which might have a bad effect on the fuel cell performance. The removal of some Ru from as-received Ru black by electrochemical treatment is also another reason for the enhancement of fuel cell performance.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.33 no.6
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• pp.203-209
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• 2023

Cobalt sulfide nanocomposites were synthesized through a simple hydrothermal method as anode materials for sodium ion batteries (SIBs). In this work, a cobalt sulfide nanoparticle (CoS-NF) and a cobalt sulfide nanocomposite integrated with reduced graphene oxide (CoS@G-NC) were fabricated for electrochemical energy storage performance of battery. The as-prepared CoS@G-NC electrode exhibited reversible and stable cycle performance (62 % after 30 cycles at current density of 200 mA g^-1). The improved electrochemical property was attributed to the small grain growth and uniform distribution of cobalt sulfide during synthesis, which maximized the diffusion pathway for sodium ions and effectively suppressed the delamination and volume expansion of cobalt sulfide during the conversion reaction. The results provide promising anode materials for next-generation SIBs.