• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.51-51
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• 2011

1991년 스위스연방기술원(EPFL) 화학과 교수 Michae Gratzel이 발명한 염료감응 태양전지 (DSSC)는 값싼 원료와 저가공비 면에서 가장 경쟁력 있는 기술의 하나로 큰 기대를 받고 있다. 염료감응 태양전지의 특징은 전극기판의 재료나 염료를 바꿈으로서 형상이나 색체에 다양성을 갖도록 할 수 있다. 일반적인 염료감응 태양전지의 원리는 태양광이 염료 분자에 흡수, 염료는 여기상태가 되어 전자를 n형 반도체인 $TiO_2$의 전도대로 흘리고, 전자는 TCO전극으로 이동하여 외부 부하에 전기 에너지를 전달하고 상대전극으로 이동, 염료는 $TiO_2$에 전달한 전자 수만큼 전해질로부터 전자를 공급 받아 원래의 상태로 돌아가게 되는 원리에 의하여 발전된다. 전해질로는 $I^-/I_3^-$와 같이 산화-환원 종으로 구성되어 있으며, $I^-$ 이온의 source로는 LiI, NaI,이미다졸리움 요오드 등이 사용되며, $I_3^-$는 이온은 $I_2$를 용매에 녹여 생성시킨다. 전해질 매질은 acetonitrile과 같은 액체 또는 PVdF와 같은 고분자가 사용될 수 있다. 액체형의 경우 산화-환원 이온 종이 매질 내에서 신속하게 움직여 염료의 재생을 원활하게 도와주기 때문에 높은 에너지 변환 효율이 가능하지만, 전극 간의 접합이 완벽하지 못할 경우 누액의 문제를 가지고 있다. 반면, 고분자를 매질로 채택할 경우에는 누액의 염료는 없지만 산화-환원 종의 움직임이 둔화되어 에너지 변환 효율에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 따라서 고분자 전해질을 사용할 경우에는 산화-환원 이온 종이 매질 내에서 신속하게 전달 될 수 있도록 설계하는 것이 필요하다. 본 연구는 염료감응 태양전지에서 가장 큰 문제가 되고 있는 고체 전해질의 산화-환원 이온 종이 매질 내에서 신속하게 전달 될 수 있도록 dimethylsulfoxide solvent 에 녹말 일정량을 녹여 Starch-$I_2$ complex 를 시켜주므로, 광 전압{\cdot}{\cdot}$전가 증가되었으며, 전지의 안정성이 향상되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.22-22
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• 2010

최근 염료감응형 태양전지(DSSC)는 광변환효율 측면에서 향상 가능성이 높으며, 전기화학적 반응을 바탕으로 하므로 생산단가가 낮아 차세대 태양전지로 관심을 모우고 있다. 염료감응형 태양전지에 있어서 주요 구성성분 중의 하나는 다공성 산화물 광전극 재료이다. 다양한 반도체 물질과 비교할 때 $TiO_2$는 전도대의 위치와 전자이동성 면에서 비교적 적합하며, 유기물과의 흡착성 및 안정성 측면에서 대단히 우수하다. 염료감응형 태양전지의 $TiO_2$ 광전극이 갖추어야 할 요건은 표면적이 넓어서 염료 흡착량이 많아야 하며, 전자전달 및 전해질 이동을 위한 효율적 구조이어야 한다. $TiO_2$ 광전극 제작을 위한 재료로서는 나노입자가 널리 이용되며, 입자의 크기는 20 nm 부근이 적합한 것으로 알려져 있다. 본 발표에서는 나노입자 외에 나노막대, 나노섬유, 나노튜브, inverse-opal 구조 등과 같이 지금까지 연구되고 있는 $TiO_2$ 나노구조 관련연구를 소개 한다. 한편으로 효율적 전극구조를 제작하려면 $TiO_2$ 나노구조 제어 외에도, 투명전극과 $TiO_2$ 전극과의 계면층(interfacial layer) 제어, 빛의 효율적 이용을 위한 산란층(scattering layer) 및 $TiO_2$ 전극에서 전해질로의 전자손실 억제를 위한 blocking layer 도입 등이 필요하다. 이에 대한 기본개념을 설명하고 다른 연구자의 연구결과를 소개한다. 본 연구실의 연구 결과인, 메조 포러스 구조, 다공성 속빈구 구조와 구형구조체를 합성하고 이를 염료감응형 태양전지에 응용한 내용을 소개한다. 다공성 속빈구의 경우, 산란층으로 대단히 우수한 결과를 나타내었고, 다공성 구형구조체는 광전극 주재료로 적합한 특성을 나타내었다. 즉, 다공성 구형구조체를 적용한 광전극은 표면적이 대단히 넓고 또한 효율적 동공구조가 형성되어 전해질 이동에도 매우 효율적이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.273.2-273.2
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• 2016

전기적인 장치를 필요로 하는 분야의 빠른 발전에 따라 그 기본이 되는 에너지 저장소자에 관한 연구가 많은 관심을 불러일으키고 있다. 특히, 다양한 에너지 저장 소자 중 기존의 배터리 보다 높은 에너지 밀도와 빠른 충전/방전 속도, 그리고 상대적으로 긴 수명을 가진 슈퍼커패시터에 관한 연구가 많이 이루어 지고 있다. 나노구조를 가진 슈도용량성 물질을 전극에 합성시키는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 수열합성법이나 전기화학적증착 방법 같이 인위적인 바인더를 사용하지 않고 직접 전극 표면에 합성시키는 방법이 있고, copecipitation이나 졸겔 방법으로 나노구조를 합성한 후 인위적인 바인더를 사용하여 전극 표면에 합성 시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 짧은 시간에 물질을 합성시킬 수 있고 인위적인 바인더를 사용하지 않아 더욱 뛰어난 전기적인 특성을 보이는 전기화학적증착 방법을 이용하여 spherically shaped CuO를 전도성 직물에 직접 합성시켜 전기적인 특성을 연구하였다. 유연한 전도성 직물에 합성된 spherically shaped CuO 는 뛰어난 전기화학적 가역성, 상대적으로 높은 비정전용량, 그리고 많은 사이클 테스트에서도 높은 안정성을 보였다. 이처럼 손쉬운 방법으로 유연한 전도성 직물에 합성된 metal oxide 나노구조는 슈퍼커패시터 뿐만 아니라 염료감응형 태양전지, 다양한 종류의 센서 등 많은 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.412-412
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• 2016

염료감응 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)는 식물의 광합성원리와 매우 유사한 작동원리를 갖고 있는 전지이며, 간단한 구조, 저렴한 제조단가, 친환경성 등의 등의 장점으로 인하여 많은 관심을 모으고 있다. 이러한 염료감응 태양전지는 빛을 받아들인 염료분자가 전자-홀 쌍을 생성하며 전자는 반도체 산화물을 통해 이동되고 전해질의 산화환원 과정을 통해 염료 분자가 다시 환원되는 순환메커니즘을 따르고 있다. 일반적으로 염료감응 태양전지는 밴드 갭 에너지가 큰 반도체 산화물을 포함하는 작업전극, 산화환원 반응을 통해 전자를 염료로 보내는 전해질, 환원 촉매역할을 하는 상대전극으로 구성되어 있다. 특히, 상대전극으로는 우수한 촉매특성과 높은 전도성을 갖는 백금이 가장 많이 이용되고 있지만 가격이 비싸고 요오드에 취약하기 때문에 상용화에 큰 장애물이다. 따라서, 백금을 대체하기 위해 저가의 탄소나 고분자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 그 중 탄소나노섬유(carbon nanofiber, CNFs)는 높은 표면적과 뛰어난 화학적 안정성으로 촉매효율을 증대시킬 수 있어 촉매물질로서 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 상대전극에 탄소나노섬유기반 복합체를 합성하였고, 성공적으로 저가격 및 고성능의 염료감응 태양전지를 제작하였다. 이때, 지지체인 탄소나노섬유는 전기방사법을 통해 합성하였으며, 수열합성법을 이용하여 금속산화물을 담지하였다. 이렇게 제작된 탄소나노섬유-Fe2O3 복합체는 scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy 통해 구조적, 화학적 특성을 평가하였으며 전기화학적 특성 및 광전변환 효율을 분석하기 위해 cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, 그리고 solar simulator를 사용하였다. 본 학회에서 위와 관련된 더 자세한 사항에 대해 논의할 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.521-522
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• 2008

21세기를 접하면서 산업전자 분야의 비약적인 발전과 함께 과학문명은 눈부시게 발전해 나아가고 있다. 이것의 원천은 바로 전기(Electric)이다. 우리는 풍요로운 삶 자체를 전기 공급에서 누리고 있으며 또 비극적인 사태를 맞이할 때도 있다. 즉, 전기기기를 이용하면 원하건 원치 않건 전자기파가 발생이 된다 이것이 자연현상이며 전자기파는 IT, BT, CT를 비롯하여 산업 전체에 많은 영향을 미치고 있다. 일반적으로 우리가 말하는 전자기파 장해의 기본 요소는 노이즈원(잡음원), 경로매체, 피해장치 등으로 구성되는 데 잡음원(Noise Source)은 각종 시스템에서 구성되고 있는 전자기 에너지의 발생원으로 볼 수 있으며 이 발생원에서 경로매체(금속:전도성, 대기중:전파성 등)를 통하여 피해장치(전기전자통신기기류)에 방해를 주고 있는 상태를 전자기파 장해라고 설명할 수 있다. 전자기파 잡음원에서 경로를 거쳐 전자기파에 대하여 피해장치가 안정된 상태로 동작하도록 규정하는 용어 즉, 전자파 양립성 또는 적합성 (EMC : Electro Magnetic Compatibility))이란 용어를 가지고 전기 전자 통신기기에서 발생되는 불필요한 전자파와 전자파 내성시험을 만족하도록 의무화하고 있다. EMC 는 EMI (불요 전자파 또는 전자파 간섭 : Electro Magnetic Interference) + EMS (전자파 내성 : Electro Magnetic Susceptibility) 2가지 시험을 함께 전자파 적합성 (EMC) 시험으로 표현되고 있다. 전자파 적합성 시험의 목적으로 EMl는 전도성 또는 전파성에 대한 주파수 대역(잡음)을 보호하기 위한 것이 목적이고 EMS는 프로세서가 내장된 기기류의 오동작을 방지하기 위하여 감응평가를 하는 것이다. 즉, 감응(Susceptibility)이란 어떤 장비나 시스템이 전자기파 장해에 쉽게 영향을 받는 것을 뜻하는 데 전자파 장해를 견디면서 본래의 기능을 충분하게 발휘하며 동작할 수 있는 능력을 말한다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.2 no.4
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• pp.232-236
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• 1999

A solar cell based on dye-sensitized photoelectric conversion was studied by electrochemical and spec-trofluorometric methods for the purposes of enhancing its efficiency and stability of $TiO_2$ solar cells. Nanocrystalline $TiO_2$ was used to prepare photoelectrodes, and photosensitizing dyes such as malachite green oxalate, basic blue3, rhodamine B, and bromocresol purple were chosen as sensitizers. Electrochemical oxidation potentials and absorption and emission wavelengths of dyes were used to determine energy levels of the dyes. By comparing excited energy levels of the dyes with the conduction band edge potential $(E_{c,s})\;of\;TiO_2$ calculated by using the flat-band potential $(E_{fb})\;of\;TiO_2$, properties of a dye required to fabricate a high efficient photosensitizing solar cell with high short-circuit current $(J_{sc})$ were suggested. Enhanced stability of photocurrent was obtained by coating a $TiO_2|ITO$ electrode with Polypyrrole that Possibly Prevented the recombination between the conduction band electrons and oxidized dyes and suppressed the direct electrode redox reactions of dyes on ITO.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.10 no.2
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• pp.125-133
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• 2001

Conducting polymer sensors show high sensitivity when exposed to volatile organic compounds gases at room temperature. The 8 sensor array using by polypyrrole and polyaniline has been fabricated by chemical polymerization for measuring sensing characteristics of VOCs gases. Conducting polymer was polymerized by using distilled pyrrole, aniline as a monomer and ammonium persulfate (APS) as an oxidant and dodecylbenzene sulfonic acid (DBSA) as a dopant. Dedoped film was synthesized by reverse voltage and redoped film was synthesized by using 1-octanesulfonic acid sodium salt as another dopant in electrochemical cell. The sensitivity and reversibility were influenced by doping, dedoping, redoping and thickness for the polypyrrole and polyaniline. We investigated the relation between the structure of conducting polymer and sensitivity of these sensors through the analysis of scanning electron microscope (SEM), scanning probe microscope (SPM) and $\alpha$-step.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.2
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• pp.227-233
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• 2009

Recently, dye-sensitized solar cell (DSSC), one of the solar cells, has been widely investigated. Studies on DSSCs can be classified into 4 fields such as $TiO_2$ nanocrystalline materials, dyes, electrolytes and conductive plate. In this work, $TiO_2$ nanoparticles for dye adsorption were synthesized, and added into the photo-electrode paste with different phosphor types and contents. Then, the influence of phosphor additives on the conversion efficiency of DSSCs was investigated. It was found that the maximum conversion efficiency was 8.81% when 0.5% of YAG phospher having the particle size of 400 nm was used.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.12 no.2
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• pp.184-192
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• 2001

In this paper, we analyze the result of the conduced emission and susceptibility tests performed on the KOMPSAT-I ETB Platform. The ETB platform consists of the EM (Engineering Model) boxes developed to perform the electrical functional test. During the conducted emission test, we measured the instant waveform in time domain when each switch was turn on, and spectrum of the noise in the frequency range of 10 Hz up to100 MHz fur the steady state of the ETB. During the conducted susceptibility test, no malfunction and no serious damage of the electronic box were observed when a simulated noise waveform was applied to the DC power bus. The simulated waveform was obtained by adding the 6 dB-system margin to the worst case waveform measured from the conducted emission. This test was performed as co-development of the KOMPSAT-I with TRW in USA.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.30 no.2
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• pp.258-263
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• 2013

New conducting polymers containing heterocyclic ring with carbazole, EDOT and benzobisthiazole were synthesized and characterized by organic spectroscopic methods. Potentiometric ion-selective membrane electrodes (ISMEs) have been extensively used for ion analysis in clinical, environmental, and industeial fields owing to its wide response range (4 to 7 orders of magnitude), no effect of sample turbidity, fast response time, and ease of miniaturization. Considerable attention has been given to alternative use of room temperature vulcanizing (RTV)-type silicone rubber(SR) owing to its strong adhesion and high thermal durability. Unfortunately, the high membrane resistance of SR-based (ISMs)(2 to 3 higher orders of magnitude compared to those of poly(vinyl chloride)(PVC)-based ones) has significantly restricted its application. Herein we demonstrate a new method to reduce membrane resistance via addition of new conducting polymer into the SR-based ISMs.