• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.413-413
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• 2011

최근 전기, 전자, 반도체 산업의 발전으로 전 고상 박막리튬전지는 초소형, 초경량의 마이크로 소자의 구현을 위한 고밀도 에너지원으로 각광받고 있다. 현재 양극박막은 대부분LCO(LiCoO2)계열이 이용되고 있으나, 코발트는 높은 가격과 인체 유해성 뿐만 아니라 상대적으로 낮은 용량(~140 mAh/g)등의 단점을 갖고 있어 향후 보다 고용량의 양극박막이 요구된다. 3원계 양극활물질 LiMO2(M=Co,Ni,Mn,etc.)은 우수한 충방전 효율 과 열적 안정성 뿐 아니라 277mAh/g의 높은 이론용량을 갖고 있어 고용량 양극박막으로의 적용시 고용량 박막이차전지 제작이 가능하다. 본 연구에서는 전 고상 박막 전지의 구현을 위하여 RF 스퍼터링법을 사용하여 Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2 박막을 증착하였다. Li/MnCoNi의 몰 비율을 변화시켜 높은 전기화학적 특성을 갖는 분말을 합성하여 제조한 타겟으로 Pt/TiO2/SiO2/Si 기판위에 RF 스퍼터법을 이용하여 박막을 성장시켰다. 박막 증착 시 가스의 비율은 Ar:O2=3:1로 하고 증착 압력의 조절(0.005~0.02 torr)을 통하여 박막의 두께와 표면 특성을 조절하며 성장시켰다. 또한 박막을 다양한 온도에서($400{\sim}550^{\circ}C$) 열처리하여 결정화도와 전기화학적 특성을 측정하였다. 증착 된 박막의 구조적 특성은 X-ray diffraction(XRD) 과 scanning electron microscopy(SEM)로 관찰되었다. 박막의 전기화학적 특성 평가를 위하여 Cyclic voltammatry를 측정하여 가역성의 정도를 확인하고 WBC3000 battery cycler를 이용한 half-cell 테스트를 통하여 박막의 용량을 평가하였다.

• Clean Technology
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• v.23 no.2
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• pp.140-147
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• 2017

In this study, we performed numerical simulation for the catalyst regeneration process of diesel desulfurization reactor. We analyzed the changes in regeneration process according to purge gas flow rate, catalyst permeability, reactor size, and heat loss of reactor. We have found that the regeneration process is very much affected by temperature changes whereas it is hardly affected by catalyst permeability and porosity. We also estimated the regeneration time according to purge gas flow rate and initial temperatures and have found that increasing purge gas temperature is more effect for fast regeneration. The present results can be utilized to design a regeneration process of diesel desulfurization reactor for a fuel cell used in ships. Furthermore, the present work also can be used to design low sulfur diesel supply in oil refineries and therefore contribute to the development of clean petrochemical technology.

• Journal of Convergence for Information Technology
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• v.12 no.4
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• pp.338-344
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• 2022

It is necessarily required in developing Si-based anode materials for lithium ion batteries, and the related researches are actively working especially in Si-carbon composite material. On the other hand, the photovoltaic and semiconductor industries discard huge amount of Si resources, facing the environmental issue. In this study, recycled Si resource is adopted to obtain Si-carbon composite for LIB(Lithium-Ion Batteries). In order to improve high-capacity retention characteristics and cycle stability of a Si anode material for the LIB, two differenct composites having a mass ratio of silicon and pitch of 1:1 and 2:1 are synthesized and electrochemical characteristics of the anode material manufactured by simple self-assembly method. This result in excellent initial capacity with stable cycle life, and confirming the potential use of recycled Si material for LIB.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.29 no.3
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• pp.13-23
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• 2022

Demand and interest in electric vehicles are increasing rapidly due to environmental issues. Improving the performance of electric vehicles requires the development of automotive batteries and battery joining technologies. Aluminum alloys are the most widely used metals in the electric vehicle industry, and aluminum bonding is used in all processes comprising automotive batteries. Therefore, in this paper, based on the characteristics of aluminum and aluminum alloys and knowledge of various aluminum joining technologies, the main and the next generation bonding technologies used in automotive battery are reviewed. It also explains the structure of automotive secondary battery cells and the integration order of 'cell-module-pack' where joining is used in the process, also various environmental conditions that must be considered when joining.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.23 no.4
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• pp.171-176
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• 2023

In the modern society of the 21st century, portable electronic products using secondary batteries are continuously becoming lightweight and miniaturized. And along with this trend, we are active in the era of the Fourth Industrial Revolution, where we collect and share information in our daily lives using wearable electronic devices. Therefore, the role of secondary batteries that can be recharged while using small home appliances and digital devices is increasingly important. Along with this increase, secondary battery performance tests require various test methods such as characteristics, lifespan, failure diagnosis, and recycling. In addition, the construction of a battery test system to ensure the safety and proper functioning of the battery, along with guidelines and correct basic knowledge are being considered. Therefore, in this paper, we will examine the characteristics of the secondary battery Li-ion battery according to the charging and discharging scenarios directly connected to the performance of the battery.

• The Optical Journal
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• s.131
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• pp.68-74
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• 2011

올해 정책자금 운영규모는 3조2075억원으로 지난해보다 2.3% 증가했다. 특히 기술혁신형 창업 및 성장초기 기업육성을 위해 '창업 및 개발기술사업화자금(1조4000억원)'을 지난해보다 2200억원 늘렸고, 개발기술사업화자금(2580억원)도 1000억원 늘렸다. 올해부터 정책자금의 배분전략이 그간의 "Negative시스템(특정산업을 제외한 모든산업지원방식)"에서 '전략산업'을 종점 지원하는 방식인 "Positive시스템"으로 전환된다. 중기청은 특히, 녹색 신성장동력 산업 등 성장 가능성이 큰 7대 전략산업에 정책자금의 70%인 2조2천억원을 집중 투입할 계획이다. 이에 따라 태양전지 LED응용 IT융합 고부가식품산업(녹색 신성장동력산업), 금형 등에 정책자금이 집중 지원될 것으로 보인다. 이와 함께 우량기업 및 한계기업을 지원대상에서 제외하고 동일기업에 대한 편중지원을 제한하는 등 정책목적성을 대폭 강화할 예정이다. 자체 신용으로 민간금융 이용이 가능하나 저금리 혜택을 위해 정책자금을 이용하는 우량기업 및 생명연장식 한계기업 등에 대한 지원을 배제하고, 절감된 재원(약 3,000억원)은 전략산업의 창업초기기업에 종점 지원할 계획이다. 자세한 사항 및 정책자금 신청 희망기업은 중소기업진흥공단 홈페이지(www.sbc.or.kr) '정책자금 융자도우미'를 통해 신청요건 및 추천자금 등을 자가진단 후 신청하면 된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.21 no.1
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• pp.29-35
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• 2012

The Hydrogenated silicon nitride (SiNx:H) using plasma enhanced chemical vapor deposition is widely used in photovoltaic industry as an antireflection coating and passivation layer. In the high temperature firing process, the $SiN_x:H$ film should not change the properties for its use as high quality surface layer in crystalline silicon solar cells. Initially PECVD-$SiN_x:H$ film trends were investigated by varying the deposition parameters (temperature, electrode gap, RF power, gas flow rate etc.) to optimize the process parameter conditions. Then by varying gas ratios ($NH_3/SiH_4$), the hydrogenated silicon nitride films were analyzed for its optical, electrical, chemical and surface passivation properties. The $SiN_x:H$ films of refractive indices 1.90~2.20 were obtained. The film deposited with the gas ratio of 3.6 (Refractive index=1.98) showed the best properties in after firing process condition. The single crystalline silicon solar cells fabricated according to optimized gas ratio (R=3.6) condition on large area substrate of size $156{\times}156mm$ (Pseudo square) was found to have the conversion efficiency as high as 17.2%. Optimized hydrogenated silicon nitride surface layer and high efficiency crystalline silicon solar cells fabrication sequence has also been explained in this study.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.163-163
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• 2011

셀레늄(Selenium: Se) cracker cell을 이용하여 셀렌화한 $CuInSe_2$ (CIS)박막에 대해 연구한 결과를 발표하고자 한다. 화석연료의 과도한 사용으로 지구온난화라는 환경문제가 대두되면서 영구적이고 무상의 태양에너지 이용에 대한 필요성이 점차 높아지고 있다. 빛에너지를 전기에너지로 변화시키기 위한 태양전지는 재료에 따라 다양하게 개발되고 있으며 그 중 가장 주목을 받고 있는 것 중의 하나가 $CuInSe_2$을 광흡수층으로 하는 CIS 박막 태양전지이다. CIS 박막은 태양전지의 광흡수층으로 사용되는데 직접천이형 밴드구조를 가지고 있고, 약 $10^5$ $cm^{-1}$의 높은 광흡수계수를 가지고 있어 태양전지 광흡수층으로 적합한 물질로 각광받고 있다. CIS는 에너지 밴드갭이 ~1 eV로 실리콘과 유사한 밴드갭을 가지고 있으나 이는 Ga, Al을 In 대신 치환함으로 조절할 할 수 있다. 무엇보다도 sodalime 유리와 같은 저가의 기판위에 스퍼터와 같은 장치로 대면적 CIS 박막태양전지를 만들 수 있다는 것이 산업적인 면에서 장점으로 알려져 있다. 본 연구에서는 sodalime 유리기판 위에 스퍼터 방법으로 CIS 박막을 증착하고 Se cracker cell로 셀렌화하여 CIS 박막을 제조하는 것을 조사연구 하였다. 스퍼터를 이용하여 유리기판위에 Mo (Molybdenum)을 증착하고 그 위에 Cu-In-Se박막을 증착하였다. Cu-In-Se/Mo/유리기판 시료는 동일 챔버에서 Se cracker cell을 이용하여 셀렌화 처리 하였다. 물성비교를 위하여 Knudson-cell을 이용한 셀렌화도 시행하였다. Se cracker cell은 고체 Se를 가열하는 부분(R-zone)과 Se flux를 cracking 하는 부분(C-zone)으로 나누어져 있으며 C-zone은 700$^{\circ}C$로 고정하였다. 셀렌화 기판 온도는 425$^{\circ}C$로 고정하였고 Se cracker 온도는 330~375$^{\circ}C$까지 변화시켜 가며 CIS 박막을 제조하였다. 제조된 CIS 박막의 물성 조사는 사진, 현미경, SEM, EDX, XRD, Hall effects를 이용하였다. Se cracker cell로 셀렌화한 CIS 박막은 island 구조를 하고 있음을 알 수 있었다. CIS 박막의 island의 크기와 모양은 셀렌화시 R-zone 온도(Cu-In-Se 박막에 조사되는 셀레늄의 량)에 큰 영향을 받았다. 셀렌화시 셀레늄량이 적을 때는 island가 커지며 불균일해지고 셀레늄량이 많을 때 island가 작고 균일해지는 경향을 SEM을 통해 관찰할 수 있었다. X-ray 회절을 통해 셀레늄량이 적을 경우 CIS 결정이외의 결정이 박막내에 형성됨을 알 수 있었다. 학술회의에서 Se cracker cell을 이용한 셀렌화에 관한 보다 깊은 연구결과를 발표하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.395-396
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• 2011

본 논문에서는 30% 내외의 평균반사율을 가지는 다결정 실리콘 태양전지의 입사광 손실을 최소화하여 광전변환효율 극대화를 구현하기 위해서 SF6/O2 혼합가스를 이용한 RIE 표면 texturing 공정을 수행하였다. 현재 다결정 실리콘 태양전지는 다양한 방향의 grain을 가지기 때문에 단결정 실리콘에 적용되는 습식 식각 방식이 다결정 실리콘 표면 texturing에 적절하지 않은 것으로 알려져 있다. 이를 개선하기 위해서 이방성 식각 특성을 가지는 다양한 texturing 방법이 시도되고 있다. 대표적으로 기계적인 방식의 V-grooving, 레이저 grooving, 플라즈마 건식식각을 이용한 texturing 및 산 용액을 이용한 texturing 등의 연구가 보고되고 있다. 그 중에서 플라즈마 건식식각 방식의 하나인 RIE를 이용한 표면 texturing 공정이 간단한 공정과 산업계 응용의 용이성 때문에 활발히 연구되어 왔다. 특히 Sandia group과 일본 Kyocera사의 연구 결과에서는 그 가능성을 입증하고 있다. 본 연구에서는 공정의 단순화와 안전한 공정을 위해서 SF6/O2 혼합 가스를 이용하여 마스크 패턴 공정없이 RIE texturing 공정을 수행하였으며, RIE-textured 다결정 실리콘에 대해서 태양전지를 제작하여 표면 texturing이 광전변환효율에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 그 결과 SF6/O2 혼합 가스를 이용한 RIE texturing은 다결정 실리콘 표면에 주로 needle 구조를 형성하는 것을 확인하였다. 각 texturing 조건별 반사율의 차이는 needle 구조의 조밀도와 관련되는 것을 알 수 있었으며, 동일 공정 parameter 상에서 식각 시간 1, 2, 3, 4, 5분 기준 시간에 따른 표면 구조 분석 결과 seed 가 형성되고 그에 따라서 needle 형태로 식각되는 과정을 관찰하였다. 반사율은 분당 약 4%씩 낮아져 5분 식각 후 14.45% 까지 낮아졌으며, 표면 구조에서 폭은 약 30 nm로 모두 일정하며, 길이가 약 20, 30, 50, 80, 100 nm으로 증가되었다. 이 결과로 보아 seed로부터 needle 구조가 심화되어가는 것을 알 수 있었다. 시간에 따른 RIE texturing 후 제작된 태양전지는 효율이 1분 식각 기준 15.92%에서 약 0.35% 씩 낮아져 5분 식각 후 14.4%로 낮아졌다. Voc 는 texturing 시간에 관계없이 일정하며 Isc가 점점 감소되는 것으로 확인되었다. EQE 결과도 이와 동일하게 RIE texturing 시간이 길어질수록 전체 파장 범위에서 일정하게 낮아지는 것이 관찰되었다. Electroluminescence(EL) 이미지 결과 texturing 시간이 길어진 태양전지일수록 점점 어두운 이미지가 나타나 5분 식각의 경우 가장 어두운 결과를 나타내었다. 이런 결과는 한 가지 이유보다는 복합적인 문제로 예상되는데 궁극적으로는 RIE 공정 후 표면에 쌓인 charged particle들이 trap 준위를 형성하여 효율 및 공정상에 영향을 미친 것으로 보이며, 특히 잔류 O기가 불균일한 산화막을 형성하는 것으로 예상된다. 또한 EL 분석 결과를 볼 때 RIE texturing 공정이 길어질수록 불안정한 pn-junction을 형성하는 것을 확인하였으며, emitter 층 형성 후 PSG (phosphorous silica glass) 공정에서 needle의 상부 구조가 무너지면서 면저항이 증가된 결과로 분석된다. PSG 제거 후 측정된 면저항의 경우 3분 texturing 샘플부터 면저항이 약 4${\Omega}/sq$ 정도 증가됨을 확인하였다.

• Resources Recycling
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• v.32 no.6
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• pp.25-33
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• 2023

With the growth of the battery industry, a rapid increase in the production and usage of lithium-ion batteries is expected, and in line with this, much interest and effort is being paid to recycle waste batteries, including production scrap. Although much effort has been made to recycle cathode material, much attention has begun to recycle anode material to secure the supply chain of critical minerals and improve recycling rates. The proximate analysis that measures the content of coal can be used to analyze graphite in anode material, but it cannot accurately analyze due to the interaction between the components of the black mass. Therefore, in this study, thermogravimetric analysis of each component of black mass was measured as the temperature increased up to 950℃ in an oxygen atmosphere. As a result, in the case of cathode material, no change in mass was measured other than a mass reduction of about 5% due to oxidation of the binder and conductive material. In the case of anode material, except for a mass reduction of about 2% due to the binder, all mass reduction were due to the graphite(fixed carbon). In addition, metal conductors (Al, Cu) were oxidized and their mass increased as the temperature increased. Thermal analysis results of mixed samples of cathode/anode show similar results to the predictive values that can be calculated through each cathode and anode analysis results.