• Journal of Advanced Navigation Technology
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• v.14 no.3
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• pp.426-431
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• 2010

68% of the manufacturing costs of solar cell wafer can be attributed to the slurry. The recycling of slurries is mandatory for reducing the costs of manufacturing wafering production, and the disposal of industrial waste, as well as for cutting down pollution levels. Slurries are currently being recycled using the centrifuge(decanter) method. However, this method is less than optimal as it does not completely remove the fine particles, leading to low quality. Also, be cause of the incomplete separation from the oil, it causes the impurities in the dried slurries. This study aims to develope a new recycling technology that overcomes the flaws of the centrifuge by utilizing chemicals. It will provide a total solution to the crucial process of recycling slurries in the making of solar cell wafer, by increasing the efficiency and renewable rate.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.297-297
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• 2012

Parylene 코팅은 다결정인 고분자 유기물에 열을 가하여 기화시켜 진공상태에서 피사체를 코팅하는 것으로 마이크로 두께 단위의 유전체 증착하는 것이다. Parylene 코팅은 주로 Display를 비롯한 태양전지, 반도체 등에서 다양한 산업분야에서 이용되며, 이 때 외부로부터 침투하는 수분을 방지하고, 전기적 절연 및 불순물로부터 피사체를 보호하여 기계적인 안정성을 목적으로 사용된다. Display와 태양전지는 빛을 이용하는 분야로써 Parylene을 투과하여 들어오는 빛의 전달효율에 따른 영향이 크게 고려되어진다. 빛의 전달효율을 높이기 위해서는 Parylene의 높은 투명도가 중요한 요소로 작용한다. 본 연구에서는 Parylene 코팅 박막의 투명도 상승을 위해 증착 시 다양한 진공조건으로 실험을 진행하였다. Parylene 코팅 시, 진공도에 따른 투명도를 평가하기 위해 Substrate로는(100%)투과율을 가지는 재질의 glass를 이용하였다. Parylene 종류로는 반도체분야에 주로 이용되는 C-type의 Parylene Polymer 사용하였다. 증착 조건으로는 $7{\sim}8{\times}10^{-2}$ Torr, $4{\sim}6{\times}10^{-2}$ Torr, $2{\sim}3{\times}10^{-2}$ Torr의 각각 다른 진공 조건에서 120분간 증착시켜 Parylene 코팅막을 형성하였다. 또한 높은 투습방지력을 가짐과 동시에 고투명도 유지에 대해 신뢰성평가를 하기위해 각 조건별로 1회, 3회, 5회 반복 증착하였다. 제작된 각 시편의 투명도 측정을 위해 광도계(DX-100, TAKEMURA)를 이용하여 빛의 투과율을 관찰하였다. 그 결과 진공도 $2{\sim}3{\times}10^{-2}$ Torr, $4{\sim}6{\times}10^{-2}$ Torr, $7{\sim}8{\times}10^{-2}$ Torr순의 시편이 높은 투과율을 나타내었으며, 그 중 $2{\sim}3{\times}10^{-2}$ Torr의 1회 증착 한 시편이(97%)로 가장 높은 투과율을 나타내었다. 반대로 $7{\sim}8{\times}10^{-2}$ Torr의 5회 증착 한 시편이(78%)로 가장 낮은 투과율을 보였다. 따라서 진공도가 높을수록 투명도가 상승하며, 증착횟수가 늘어날수록 투명도가 감소하는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과로 Parylene 코팅의 진공도에 따른 투명도를 평가함으로써 Parylene 코팅 증착조건 최적화를 위한 기초자료로 이용될 것이라 사료된다. 또한 후속 연구로써 substrate의 온도조절과 시료량의 조절이 이루어진다면 좀 더 효율적으로 최적화된 박막형성이 가능할 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.566-566
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• 2013

종래의 흑연 위주 연료전지 분리판에서 최근 고분자 전해질 막 연료전지가 높은 전력, 낮은 작동 온도로 자동차 산업에서 상당한 주목을 받고 있다. 분리판의 기술적 요구사항은 높은 전기 전도도, 높은 내식성, 가스 밀봉성, 경량성, 가공성, 저비용 등이다. 후보 물질로는 전기 전도성을 갖는 질화물계가 고려되고 있다. 기판으로는 스테인레스강이 가장 유력하며 Fe에 첨가된 Ni, Cr이 존재하므로 Cr 또는 CrN를 박막의 형태로 전자빔 증발법, 마그네트론 스퍼터링법으로 고속 증착하려는 시도가 있었다. 본 연구에서는, 스테인리스 강박(0.1 mm 이하)에 보호막으로 CrN을 선택하고 고속, 고품질증착을 위해서 새로운 방법인 스퍼터 승화법을 개발하였다. 박막의 품질을 개선할 수 있는 고밀도 유도 결합 플라즈마 영역 내에 Cr 소스를 직류 바이어스 함으로써 가열 및 스퍼터링이 일어나도록 하였다. 5 mTorr의 Ar 유도 결합 플라즈마를 2.4 MHz, 500 W로 유지하면서 직류 바이어스 전력을 30 W (900 V, 0.02 A) 인가하고, $N_2$의 유량을 0.5, 1.0, 1.5 SCCM로 변화를 주어 반응성 증착 공정의 결과로 얻어지는 CrN 박막의 특성을 분석하였다. N2의 유량이 증가할수록 $Cr_2N$이 감소하고, CrN이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 부식성과 접촉저항을 측정하였다. 부식 전위는 N20 SCCM 보다 모두 상승하는 것을 확인하였고, $N_21$ SCCM에서 부식 전류 밀도가 2.097E-6 (at 0.6V) $A/cm^2$로 나타났다. 접촉저항 에서는 시료 당 3군데(top, center, bottom)를 측정하였다. 전기전도도 측면에서 가장 좋은 결과는 $N_21$ SCCM 일 때 $28.8m{\Omega}{\cdot}cm^2$의 접촉저항을 갖는 경우였다. 미국 에너지성의 기준은 부식 전류밀도 1.E-6 $A/cm^2$이하, 접촉 저항 $0.02{\Omega}m^2$이므로 매우 근접한 결과를 보이고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.186-186
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• 2013

종래의 흑연 위주 연료전지 분리판 개발되어 최근 고분자 전해질 막 연료전지가 높은 전력, 낮은 배기 가스 배출, 낮은 작동 온도로 자동차 산업에서 상당한 주목을 받고 있다. 요구사항은 높은 전기 전도도, 높은 내식성, 낮은 가스 투과성, 낮은 무게, 쉬운 가공, 낮은 제조비용이다. Thin film Cr 장비로 저항가열 furnace, sputter 등이 사용된다. 연료전지 분리판의 고전도도, 내부식성 보호막의 고속 증착을 위한 새로운 증착원으로 스퍼터 - 승화형 소스의 가능성을 유도 결합 플라즈마에 금속 봉을 직류 바이어스 함으로써 시도하였다. 유도 결합 플라즈마를 이용하여 승화증착 시스템을 사용하여 OES (SQ-2000)와 QMS (CPM-300)를 사용하여 $N_2$ flow에 따른 유도 결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화증착 시스템을 사용 하여도 균일한 공정을 하는 것을 확인 하였다. 5 mTorr의 Ar 유도 결합 플라즈마를 2.4 MHz, 500 W로 유지하면서 직류 바이어스 전력을 30 W (900 V, 0.02 A) 인가하고, $N_2$의 유량을 0.5, 1.0, 1.5 SCCM로 변화를 주어 특성을 분석하였다. MID (Multiple Ion Detection) mode에서 유도결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화 증착 장비를 사용하여 CrN thin flim 성장시켰고, deposition rate은 44.8 nm/min으로 얻을 수 있었다. 또한 $N_2$의 유량이 증가할 수록 bias voltage가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. OES time acquisition을 이용한 공정 분석에서는 $N_2$ 유량을 off 하였을 때 Ar, Cr의 중성 intensity peak이 상승하였고, 시간 경과에 따라 sublimation에 의한 영향이 없는 것을 확인 할 수가 있었다. XRD data에서는 질소 유량이 증가함에 따라 $Cr_2N$이 감소하고, CrN이 증가하는 것을 확인할 수가 있었다. 결정배향성과 Morphology는 다결정 재료의 경도에 영향을 주는 인자이다. CrN 결정 구조의 경우는 (200)면이 경도가 제일 높은데 (200)면에서 성장한 것을 확인 할 수 있었다. 잔류가스 분석 결과로는 일정한 Ar의 유량을 흘렸을 때 $N_2$의 변화량이 비례적인 경향이 보이는 것을 확인 할수 있었다. 또한 $N_2$가 흐르면서도 유도 결합 플라즈마를 이용한 스퍼터-승화 증착 시스템을 사용하면 일정한 공정을 하는 것을 확인 할 수 있었다. 질소의 분압이 유량에 따라서 $3.0{\times}10^{-10}$ Torr에서 $1.65{\times}10^{-9} $Torr까지 일정한 비율로 증가한다. 즉, 이 시스템으로 양산장비 설계를 하여도 가능 하다는 것을 말해준다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.468-468
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• 2017

최근 기후변화로 인해 수자원 위험요소인 가뭄 및 홍수피해가 증가하고 있으며, 인구증가에 따른 수량감소로 수자원관리가 더욱 어려워지고 있는 실정이다. 효율적인 수자원관리 및 기후변화 대응을 위해 세계 물시장은 점점 증가하고 있으며, 이에 따라 국내기업 또한 해외사업 진출을 추진하고 있으나, 사업에 필수적인 기상, 수문 등 기초자료의 부재로 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 국내기업의 해외사업 진출 시 필요한 기상, 지형, 수문, 인문 사회 등 기초자료를 제공하는 글로벌 수자원정보제공시스템(Global Water Bank, GWB)을 설계 및 개발하고자 한다. 국내 외 예비타당성보고서 및 국내에서 수집 가능한 국외 정보현황을 분석하여 자료 제공인자를 도출하였으며, 이를 토대로 시스템 내 제공항목을 기상, 지형, 수문해석, 인문 사회, 기후변화 자료로 구분하였다. 해외시장 진출범위를 고려하여 자료의 공간적인 범위를 전지구로 설정하였으며, 전지구 자료의 가용성을 검토하여 제공자료를 구축하였다. 기상자료는 NCDC (National Climate Data Center)의 관측 지점자료와 APHRODITE (Asian Precipitation - Highly-Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation) 격자자료를 수집하였으며, 오 결측 자료는 품질검토를 수행하여 보정하였다. 지형자료의 경우 USGS (U.S. Geological Survey)의 DEM, FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations)의 토양도, UMD (University of Maryland)의 토지피복도를 구축하였다. 수문자료는 GRDC(Global Runoff Data Centre)의 관측 지점자료를 수집하였으며, 미계측 지역의 수문자료 구축을 위해 VIC(Variable Infiltration Capacity) 수문모형을 활용하여 $0.5^{\circ}$ 공간해상도의 격자 유출량 자료를 생산하였다. 인문 사회자료로 World Bank의 국가별 통계자료를 수집하였으며, 구축된 각 자료는 GWB 시스템을 통해 제공된다. 시스템의 시범운영을 위해 아시아 지역을 대상으로 GWB- 버전을 개발하였으며, 시범지역 내 관측자료와 비교분석하여 자료의 활용성을 검증하였다. 추후 GWB 시스템은 해외진출 사업 우선지역 선정 근거로 활용될 수 있는 가상수 및 물산업지수 등의 추가정보를 제공하고 타 지역으로 확대적용 예정이다.

• Clean Technology
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• v.24 no.4
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• pp.357-364
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• 2018

Studies on the production of biogas from third generation biomass, such as micro- and macroalgae, have been conducted through experiments of various scales. In this paper, we investigated the feasibility of commercialization of integrated combined heat and power (CHP) production using biogas derived from macroalgae, i.e., seaweed biomass. For this purpose, an integrated CHP plant of industrial scale, consisting of solid oxide fuel cells, gas turbine and organic Rankine cycle, was designed and simulated using a commercial process simulator. The cost of each equipment in the plant was estimated through the calculated heat and mass balances from simulation and then the techno-economic analysis was performed. The designed integrated CHP process produces 68.4 MW of power using $36ton\;h^{-1}$ of biogas from $62.5ton\;h^{-1}$ (dry basis) of brown algae. Based on these results, various scenarios were evaluated economically and the levelized electricity cost (LEC) was calculated. When the lifetime of SOFC is 5 years and its stack price is $$225kW^{-1}$, the LEC was 12.26 ¢ $kWh^{-1}$, which is comparable to the conventional fixed power generation.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.33 no.4
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• pp.343-351
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• 2022

Lithium-ion batteries (LIBs) are considered promising energy storage devices with good performance such as high energy density, slow self-discharge rate, high rate charge capacity, and long battery life. However, the application of these LIBs in the high-energy density electric vehicle and large device industries poses a major safety problem. In order to solve this problem, developing a material having high thermal stability and intrinsic safety is the ultimate solution for improving the stability and electrochemical performance of LIBs. This review introduced a surface modification technology of a separator to overcome the stability problem of a commercial separator, and summarized and summarized the research trends using the modified separator for a lithium-ion battery. Based on this, the future prospects for the separator development by surface modification were discussed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.406-407
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• 2008

지난 8년간 세계 태양광 시장은 연평균 40% 이상 성장하여 2006년 200억 불 규모로 초고속성장을 지속하고 있으며 2010년 1,300억 불, 2012년에는 2,000억 불에 이를 것으로 전망되며, 2015년에는 메모리반도체 시장규모를 추월할 것으로 예상된다. 국내 태양광 산업은2004년 이후 적극적인 기술개발 및 보급정책의 결과 2008년 현재 산업 기반이 조성되었으며 수출산업으로 전환단계에 있다. 태양광 분야는 반도체/디스플레이 시장과 같이 기술력과 자금력을 보유한 소수의 기업이 이익을 독점하는 구조로서 2007년 상위 5개국이 전체 생산량의 85%를 차지하는 실정이다. 이것은 우리가 조기에 기술 및 규모를 확보하지 못할 경우 추후 경쟁에서 매우 불리함을 인식하고 실리콘 소재 기술력의 국산화 및 박막형 태양전지의 양산화 조성 등 세부기술의 분류를 나열하고 2-3년 이내에 상용화 가능한 요소기술, 4-5년 이내에 양산구동력을 구축할 수 있는 핵심기술, 10년 이내에 글로벌경쟁력을 갖출 수 있는 원천기술력을 발굴하고 정부-기업-연구소(대학)가 공동의 지원책을 강구하여 융합된 미래 글로벌 기술력을 확보한 신성장 동력원으로 가치창출 요소를 발굴할 필요성이 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.51-59
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• 2005

수소 분리막의 적용 분야는 석탄가스, 천연가스, 메탄가스 혼합기체이며, 고온/고압 및 수소농도가 낮은 혼합기체에서 고순도의 수소를 제조하는 곳이다. 특히 치밀질 세라믹 멤브레인은 고온에서 가스화한 석탄가스나 차세대의 쓰레기 처리 기술인 가스화 용융처리에서 생긴 고온가스로부터 고순도의 수소를 분리할 수 있다. 분리한 수소는 고온을 유지하기 때문에 연료전지 발전에 최적이다. 종래의 연료전지는 발전을 위해서 수소의 가열이 필요했으나 이것이 불필요하게 되어 발전 전체의 효율이 향상된다. 석유화학 산업에서 발생하는 혼합기체에서 수소를 분리하여 사용하고 남은 기체는 연료로 재사용할 수 있다. 분리막의 재질로는 고분자계가 개발되고 있으며 고분자 지지체에 백금이나 로듐과 같은 촉매를 코팅하는 방법이다. 이는 기공의 제어가 용이하고 대량생산이 가능한 장점이 있지만 고온에서 사용이 불가능하고 입자상 물질에 의해 분리막의 손상이 문제가 되고 있다. 이에 비해 치밀질 세라믹 멤브레인은 세라믹의 특성에 의해 고온 및 고압에서도 적용이 가능하며, 실온이나 저압의 조건에서도 적용이 가능한 특징을 가진다. $900^{\circ}C$의 고온에서 적용시 세라믹 멤브레인에는 특성열화가 없어 수명이 긴 장점을 가지게 된다. 수소가 포함되어 있는 기체에서 수소 만을 분리하는 방법은 흡착이나 분리막을 이용하는 방법이 일반적이며 흡착에 의한 방법은 일부 실용화가 진행되고 있다. 고효율의 수소를 분리하는 방법으로 분리막을 이용하는 방법이 있다. 현재 치밀질 수소 분리막의 연구는 외국(미국, 일본 등)에서도 초기 연구 단계이다. 국내에서도 이런 연구가 선행되어 외국과의 기술 격차를 줄이고 에너지 자원에 대한 확보가 필요하기 때문에 이 연구가 수행되었다. 치밀질 멤브레인의 소재로는 proton 및 전자전도가 가능한 소재로서 Ba-Ce-Y계를 기본조성으로 하여 내구성과 전기전도도를 향상시키기 위해 Ca, La, In, Yb를 치환하였다. 제조한 재료의 물리화학적 특성을 평가하였고, 수소여과 장치를 이용하여 여과 효율을 평가하였다.

• Bulletin of Korea Environmental Preservation Association
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• s.389
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• pp.8-24
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• 2010

도시생활과 관련된 교통 주택부문의 온실가스 배출량은 43%를 차지하고 있어 도시에서의 온실가스 저감대책 마련이 시급하며, 저탄소 녹색성장의 시대적 요구에 따라 기후변화 위기에 적극적으로 대응할 수 있는 저탄소 녹색도시 조성이 필요한 실정이다. '저탄소 녹색도시'는 지구온난화 등 기후변화의 주요 원인인 이산화탄소의 배출을 획기적으로 감축하고, 지속가능한 도시기능을 확충하면서 자연과 공생하는 도시를 말한다. 최근의 '저탄소 녹색도시'는 기존의 녹색도시와 또 다른 양상을 보이고 있다. 자원순환과 신재생에너지원의 도입을 주장하고, 탄소상쇄를 위한 에너지 및 자원절감 전략을 중요시 하고 있다. 선진국에서는 이미 주거단지내 소비되는 난방과 전력은 단지내에서 생산되는 신재생에너지를 활용하고 있으며, 모든 주택의 지붕위에 태양광 패널을 설치하고 단지 내 열병합 자가발전소에서 산업폐기물을 소각하여 에너지를 생산함으로써 제로 에너지(Zero Energy)를 실현하고 있다. 선진국 뿐 아니라 전 세계의 이목이 '저탄소 녹색도시'에 집중되고 있으며 저탄소 녹색도시를 조성해야 하는 것은 선택이 아닌 의무가 되고 있다. 우리나라도 2020년 그린홈 100만호 보급을 목표로 주택분야 보급가능 신재생 에너지원을 태양열, 지열, 소형풍력, 연료전지 등으로 다양화하여 안정적 보급 기반을 확보해 가고 있다. 녹색도시를 조성하기 위해서는 저탄소 주택, 저탄소 에너지, 녹색교통, 생태녹지, 물 및 자원순환등 핵심요소들의 적용방안이 검토되어져야 한다. 이에 본지에서는 "저탄소 녹색도시의 해외사례와 국내 적용방향", "그린홈 100만호 보급사업 그간 성과와 발전방향", "온라인 전지자동차의 기술 개발 동향" 내용에 대하여 살펴보고자 한다.