• 접착 및 계면
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• 제22권4호
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• pp.153-157
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• 2021

이차원 탄소 동소체인 그래핀은 기존 재료보다 우수한 기계적, 전기적 특성을 지니고 있다. 특히, 그래핀의 전하이동도는 실리콘 대비 100배가량 높다고 알려져 차세대 전자소자의 핵심재료로 각광을 받고 있다. 하지만, 그래핀은 외부 환경의 변화에 매우 민감하여 수분 혹은 산소에 취약하여 그래핀 기반 전자소자의 안정성이 취약하다는 단점이 존재하기에 이를 해결하기 위해 다양한 시도가 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 그래핀 전계효과 트랜지스터의 절연막을 전사시에 사용되는 고분자 층의 표면 에너지를 조절하여 안정성을 크게 향상시키는 연구를 수행하였다. 절연층으로 쓰인 고분자의 표면 에너지가 낮아짐에 따라 물 분자 혹은 산소와 같은 대기중의 불순물 흡착을 효과적으로 제어함으로써, 안정성을 향상시킬 수 있었다.

• 공업화학
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• 제7권3호
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• pp.416-423
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• 1996

Co(II), Ni(II), Cu(II) 및 Mn(II)의 네자리 Schiff base 전이금속 화합물들이 첨가된 1.5 M $LiAlCl_4/SOCl_2$ 전해질 용액에서 $SOCl_2$에 관한 전기 화학적 환원 반응을 조사하였다. 이들 전이 금속(II) 착물들은 먼저 전극 표면에 흡착된 후 촉매로써 작용하였으며, 각각의 전이 금속(II) 착물들의 촉매 화합물에 대해 $SOCl_2$를 환원시킬 수 있는 최적 조건의 농도를 나타냈다. 촉매가 첨가된 전해질 용액에서 $SOCl_2$의 환원 반응에 대한 환원 전류는 최고 150% 정도 증가하였다. 주사 속도가 증가함에 따라 $SOCl_2$의 환원 전류는 증가하였고 환원 전위는 음 전위 방향으로 이동되었으며, $SOCl_2$의 환원 과정은 확산 지배적인 반응으로 진행되었다.

• 전기화학회지
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• 제26권4호
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• pp.71-79
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• 2023

본 연구에서는 세공충진막 제조를 위해 활용되는 다공성 지지체의 친수화 처리를 위해서 음이온성, 양이온성, 비이온성 계면활성제를 사용하였으며, 계면활성제 종류, 농도 및 함침 시간에 따른 친수화 정도를 확인하였다. 또한 친수화 처리한 지지체를 이용하여 세공충진형 음이온교환막을 제조하고 이온전도도를 비교하여 최적의 친수화 조건을 선정하였다. 본 연구에서 사용한 이온성 계면활성제의 경우에는 함침 적용 농도가 3.0 wt% 이상일 때 함침 초기부터 다른 농도(0.05, 0.5 및 1.0 wt%)에 비해 급격하게 친수화가 진행되는 것을 관찰할 수 있었다. 그에 비해 분자량이 상대적으로 큰 비이온성 계면활성제의 경우는 친수화 진행이 원활하지 않은 것을 관찰할 수 있었다. 친수화 정도와 음이온교환막의 이온전도도와의 상관성이 나타나지 않았는데, 이러한 이유는 다공성 지지체의 친수화 공정 시 과도한 친수화 과정은 다공성 지지체의 소수 표면에 계면활성제가 과도하게 흡착하게 되어 기공률 감소가 커지게 되고 이를 통해 이온을 교환할 수 있는 고분자 전해질의 함량이 낮아지게 됨으로써 막의 전기적 저항을 크게 증가시키는 결과를 초래하게 되는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.161-161
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• 2010

n-type 반도체 특성을 띄는 $SnO_2$ 나노선은 가스 센서, 투명 소자, 태양광 전지 등으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 화학기상증착법으로 성장한 $SnO_2$ 나노선으로 폴리이미드 (PMDA-ODA: PI) 박막을 게이트 절연막으로 이용한 전계효과트랜지스터를 플렉서블 기판에 제작하고 전기적 특성을 분석하였다. 전자 전달 특성 곡선으로부터 n-형의 반도체 특성을 확인하였으며, 대부분의 산화금속 나노선에서와 같이 매우 큰 전기적 히스테리시스가 관찰되었다. 산화금속계통 나노선 소자의 히스테리시스는 나노선 표면에 산소 및 물 분자가 흡착되어 생기는 전자 갇힘 현상이 가장 큰 원인으로 알려져 있는데, 이러한 히스테리시스를 조절하거나 없애는 것은 소자의 특성 향상에 있어 매우 중요하다. 한편 PI 절연막에는 느린 분극 현상을 만드는 OH 반응기가 존재하기 때문에 나노선과는 반대 방향의 히스테리시스를 보일 것으로 예상된다. 본 연구에서는 제작된 $SnO_2$ 나노선 FET에서 PI 게이트 절연막의 경화 정도에 따른 히스테리시스를 조사하였다. FT-IR 측정에 따르면, PI 필름에 존재하는 OH 반응기는 PI를 경화시킴에 따라 감소하였으며 전기적인 히스테리시스도 감소하였다. 따라서, 절연막을 경화시키지 않았을 때는 PI 내부에 다량의 OH 반응기가 존재하여, PI의 히스테리시스가 나노선 히스테리시스보다 더 크게 작용하여, 전체적으로는 PI의 특성인 반시계 (counterclockwise) 방향의 히스테리시스를 나타내었다. 한편, 절연막을 완전히 경화시키면, OH 반응기는 대부분 사라지고 나노선의 히스테리시스만 발현되어 소자는 시계방향의 히스테리시스를 보였다. 이러한 실험결과를 통해, PI 박막을 $250^{\circ}C$ 에서 약 7분간 경화시켰을 때 나노선과 절연막의 히스테리시스가 가장 이상적으로 상쇄되어 전체적으로 히스테리시스가 매우 작아진 것을 관찰할 수 있었다. 이는 향후 나노선 FET의 안정적인 응용에 매우 유용한 결과로 활용될 것으로 예측된다.

• 멤브레인
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• 제26권5호
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• pp.337-350
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• 2016

향후 우리 사회의 혁신적 변화를 가져올 휴대용 전자기기, 전기자동차 및 스마트 그리드 에너지 저장장치 등의 비약적인 발전에 따라, 그 전원으로서 리튬이차전지에 대한 관심이 더욱 증대하고 있다. 본 총설에서는, 리튬이차전지 핵심 소재 중 하나인 분리막에 대해 기공 구조 및 물리화학적 물성 관점에서 고찰하고, 이와 함께 최신 연구 동향을 소개하고자 한다. 리튬이차전지 분리막은 양극과 음극 사이에 위치하는 다공성 막으로서, 두 전극 간의 전기적 단락을 방지하고, 이온의 흐름을 가능하게 하는 기능을 갖는다. 분리막 자체는 전지 내 전기화학 반응에는 직접적으로 참여하지 않으나, 앞서 언급한 기능들에 의해 전지 성능 및 안전성에 큰 영향을 끼친다. 최근 들어, 이러한 분리막의 기본 특성 이외에, 전지 안전성 강화 및 금속 이온 흡착 등을 비롯한 다양한 기능 부여를 위한 노력들이 활발히 진행되고 있다. 본 총설에서는 현재 상업화된 폴리올레핀 분리막에 대한 이해를 토대로, 개질 폴리올레핀 분리막, 부직포 분리막, 세라믹 복합 분리막 및 화학 활성 분리막 등으로 대표되는 최신 분리막 기술들을, 차세대 전지 개발 방향과 관련 지어 기술하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권5호
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• pp.433-441
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• 2007

본 논문에서는 질산염 이온의 환원을 위한 Sn의 흡착 또는 전착을 가지는 Sn-modified Pt 전극의 안정성이 평가되었다. 전극의 불안정성의 원인을 찾기 위하여 전극이 접하는 용액과 전극에 가해지는 전압에 따른 Pt 표면에서 Sn의 전기화학적 및 재료적 변화가 조사되었다. 제작된 Sn-modified Pt 전극 표면의 Sn은 hydroxide 형태로 존재하여 물, 특히 산 용액에서 방치하는 것에 의해서도 용해되어 쉽게 전극의 활성이 감소되었으며, 질산염 이온의 환원 시 전극에 $Sn(OH)_2$와 Sn의 산화-환원 평형 전압 보다 음의 전압이 가해질 때 전극 표면의 Sn hydroxide는 Sn으로 환원되어 Pt 전극 내부로 고체 확산되었고, 이는 Sn-modified Pt 전극의 활성을 감소시켰다. Sn의 고체 확산은 전극에 가해주는 전압에 비례하였다. Sn을 Pt에 코팅시키기 위하여 UPD 조건에서 흡착하는 것 보다 많은 Sn을 Pt 표면에 붙일 수 있는 Sn을 Pt에 전해 전착시키는 것이 질산염 이온의 환원하는 동안 전극의 건전성을 유지하는데 유리하였다.

• 공업화학
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• 제21권1호
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• pp.87-92
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• 2010

탄소전극으로만 구성된 단위 셀(CDI)과 음극 표면에 양이온교환막을 결합한 단위 셀(MCDI)을 제작하여 탈염실험을 수행하였다. 실험결과 탈염속도와 탈염량은 셀 전위가 증가할수록 선형적으로 증가하였다. 그러나 동일한 탄소전극을 사용했음에도 불구하고 MCDI 셀이 CDI 셀보다 높은 탈염효율을 보였다. 셀 전위를 0.8~1.2 V로 변화시키면서 실험한 결과 흡착량은 셀 전위에 따라 MCDI 셀이 CDI 셀보다 33.1~135% 정도 증가하는 것으로 나타났다. 또한 전류효율에서도 MCDI 셀은 80% 정도를 나타낸 반면 CDI 셀은 40% 이하의 전류효율을 나타내었다. MCDI 셀에서 탈염효율이 높은 원인은 흡착 및 탈착전위가 인가되었을 때 전극 표면의 전기이중층과 bulk 용액 사이에서 이온들이 선택적으로 이동하기 때문인 것으로 사료된다.

• 멤브레인
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• 제26권4호
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• pp.310-317
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• 2016

리튬이온 이차전지는 리튬이온이 이동하면서 전기화학적 충방전사이클을 완성하는 에너지변환장치를 의미한다. 리튬이온 이차전지는 높은 에너지밀도와 낮은 자가방전률, 상대적으로 긴 수명주기 등 다양한 장점을 갖는다. 최근 전기차 수요증가는 고용량 리튬이온 이차전지 개발을 촉진하고 있으나 음극에서의 dendrite 형성으로 인한 전기적 단락 현상과 전지 폭발 문제와 같은 심각한 안전문제를 야기한다. 또한, 리튬이온 이차전지 구동시 상승된 온도에서 폴리올레핀계열(예 : 폴리에틸렌과 폴리프로필렌) 격리막의 열수축 문제가 발생한다. 이와 같이 낮은 열 안정성은 리튬이온 이차전지의 성능과 수명의 감소로 이어진다. 본 연구에서는 폴리올레핀계열 함침격리막 제조를 위한 중요한 소재로서 술폰화 폴리아릴렌에테르술폰 랜덤 공중합체를 사용하였으며, 제조된 격리막을 이용하여 dendrite 형성과 관련된 금속이온 흡착 능력과 리튬이온전도성, 열적 내구성이 평가되었다.

• 대한화학회지
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• 제53권5호
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• pp.553-559
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• 2009

Metal organic frameworks (MOF)과 유사하게 금속과 유기물로 이루어진 골격 물질 중 제올라이 트와 유사한 구조를 갖는 zeolitic imidazolate framework (ZIF)를 처음으로 마이크로파(MW)를 이용하여 합성하였다. ZIF 중 잘 알려진 ZIF-8을 전통적인 전기 가열(CE)과 마이크로파 조사로 합성하였으며 ZIF-8은 $140{\sim}180^{\circ}C}$의 범위에서 용이하게 얻을 수 있었다. MW 합성에 의해 ZIF-8을 신속 하게 합성할 수 있었으며 결정 크기는 전통적인 합성에 비해 전반적으로 감소하였다. $140{^{\circ}C}$에서의 합성 결과 전통 적인 합성에 비해 MW에 의해 약 5배의 반응 속도가 증가함을 알 수 있었고 4시간 이내에 합성 반응이 종료됨을 알 수 있었다. MW로 얻어진 ZIF-8은 CE에 의한 ZIF-8에 비해 증가된 표면적과 세공부피를 가 졌다. 얻어진 모든 ZIF-8은 질소 흡착 실험 결과 type-I 흡착 등온선을 보였고 미세 세공을 가짐을 알 수 있었다. FTIR 및 TGA 결과 두 방법으로 얻어진 ZIF-8은 서로 유사한 결합 및 열적 특성을 보였다.

• 공업화학
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• 제7권5호
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• pp.992-998
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• 1996

Citrate process로 제조한 $La_{1-x}Ca_xCoO_3$에서 Ca이 20mole% doping된 perovskite oxide가 산소환원반응에 대해 가장 높은 전류밀도와 specific activity를 보여주었으며 cyclic voltammogram에서 carbon만으로 제조된 전극에서보다 carbon과 Perovskite oxide를 혼합한 전극에서 높은 산소흡착/탈착전류를 보였다. 입자크기분포와 소결효과에 의해 $900^{\circ}C$, 5시간 공기중에서 소결한 $La_{0.8}Ca_{0.2}CoO_3$가 산소환원반응에 대한 전기화학적 촉매특성이 우수하였다.