• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.161-164
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• 2007

연료전지의 상용화 시점에 이르러 내구성에 대한 기술 확보가 점점 더 부각되고 있다. 현재 연료전지의 내구성을 감소시키는 1차적인 요인은 핵심부품인 촉매, 전해질막, MEA(Membrane & Electrode Assembly) 등에 의한 것이며 2차적인 요인은 운전 시스템 및 환경 등에 의해 결정되어진다. 특히, 연료전지자동차는 이동용, 가정용, 발전용에 비하여 부하변동이 극심한 조건에서 운전되기 때문에 연료전지 시스템의 내구성 확보에 많은 제어기술이 요구된다. 본 연구에서는 연료전지자동차 운전조건(Driving mode)을 부하변동 기준에 의한 고전류, 중전류, 저전류의 3가지 모드로 분류하였다. 각각의 운전조건에서 일정 cycle마다 성능곡선을 측정하여 10만 cycle 이상의 반복운전을 수행하였으며 측정된 성능곡선을 empirical equation에 적용하여 시간에 따른 overvoltage 인자에 대한 분석을 하였다. 운전시간이 증가함에 따라 고전류 모드의 경우 activation overvoltage 인자 중 current density loss가 증가하여 OCV가 급격히 감소하였으나 내구성은 저전류 모드에 비하여 높게 나타났다. 저전류 모드의 경우 고전류 모드와 상반된 결과를 보였으며 성능감소요인은 activation 및 ohmic overvoltage의 점차적인 증가에 의한 것으로 분석되었다.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.12 no.12
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• pp.235-243
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• 2021

As environmental problems accompanied by industrialization have emerged worldwide, solar and wind energy have entered the stage of commercialization, especially in Korea. In addition, research on improving aesthetics using solar cells is being actively conducted. Examples include developing a transmissive solar cell and developing a solar cell with flexibility and color. Therefore, in line with the upward trend of solar cell development and solar cell-based public facility installation, we will present guidelines for designing public facilities using solar cells to improve aesthetics. First of all, components were derived to increase the suitability of solar cell application through literature surveys on solar cells and case studies on public facilities using solar cells. Next, through prior research on public facility guidelines, we established evaluation principles and drafted design guidelines. Based on this, a Delphi survey was conducted on a group of experts to verify its validity. Design guidelines for solar cells application measures to improve the final public design aesthetics were derived. The goal is to improve the public facilities using solar cells, through Accessibility and cognition, Usability, Shape and aesthetics, Sustainability and energy efficiency, Continuity with the urban landscape. And it is expected that this data will be used to improve the aesthetics of public design using solar cells in the future.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.3 no.3
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• pp.18-31
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• 2017

박막 태양전지 기술은 현재 가장 큰 시장점유율을 보이고 있는 결정질 Si 태양전지의 차세대 후보로서 큰 관심을 받고 있다. 결정질 Si 태양전지보다 높은 효율로서, 저가로 생산할 수 있는 수준을 목표로 하여 $Cu(In,Ga)Se_2$ (CIGS) 를 비롯한 다양한 종류의 박막 태양전지들이 개발되고 있는데, 이 글에서는 최근에 범용성 초저가 박막 태양전지로 각광을 받고 있는 kesterite 박막 태양전지에 대해서 살펴보기로 한다. 가장 많이 연구되는 kesterite구조의 $Cu_2ZnSn(S,Se)_4$ (CZT(S,Se)) 박막 태양전지는 차세대 태양전지의 유력 후보군인 화합물태양전지 중에서 CdTe와 CIGS 그리고 새롭게 떠오르고 있는 페로브스카이트 등에 비해 범용 무독성 원소를 광흡수층으로 사용한다는 장점을 가지고 있지만 아직까지는 이들보다 효율이 낮아 상용화하기에는 좀 더 시간이 필요할 것으로 판단된다. CZT(S,Se)계 박막 태양전지의 기본적인 물성, 공정, 분석법 등을 알아보고 고효율을 달성하는 방법에 대하여 제시하고자 한다. 공정에 대한 상세한 최근 동향과 설명은 최근 한국공업화학회 소식지에 실린 강진규 박사의 리뷰논문을 참고하였다.

• Product Safety
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• s.64
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• pp.28-31
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• 1998

미래 전자산업의 핵은 반도체, 디스플레이, 전지 등 3가지이다. 이 중 전지는 환경보호의 요구가 절실해지는 미래에는 대체 에너지로 이용될 것으로 전망되어 새로운 에너지원으로서의 그 필요성이 점차 대두되고 있다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.54.1-54.1
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• 2009

유기 태양전지는 전도성 고분자를 사용하고, 상온 공정이 가능한 초저가의 태양전지로서 주목 받는 태양전지이다. 하지만 변환 효율이 낮아 효율 향상이 큰 이슈가 되고 있다. 본 실험에서는 유기 태양전지의 효율 향상을 위해서 나노 임프린트 리소그래피 및 핫엠보싱 리소그래피 방법을 사용하여 미세 기능성 패턴을 형성하였다. 나노 임프린트 리소그래피 및 핫엠보싱 리소그래피는 나노미터급 크기의 고해상도 패턴을 빠르고 경제적으로 형성할 수 있는 가장 유망한 차세대 리소그래피 기술로써, 이를 이용한 미세패턴 구조의 형성으로 인해 다양한 기판의 투과도 향상을 확인 할 수 있었다. 또한, 태양전지 기판에 적용함으로써 향상된 광학적 특성으로 인해 태양전지 효율 향상을 확인 할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.138.1-138.1
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• 2010

정부는 그린홈 100만호 보급 사업에서 연료전지의 보급 목표를 2010년 200대 2011년 300대, 2012년 500대로 결정하였고 이에 따라 2012년까지 누적 보급대수가 1000대에 달할 전망이다. 본 연구에서는 현재 상업화 되어있는 국내업체의 1kW급 가정용 연료전지 시스템을 2009년에 도입되는 것으로 가정하여 경제성평가를 수행하였다. 분석의 편의상 2009년 서울 지역 난방면적 $100m^2$을 기준으로 전제하였고, 대표가정의 전기와 열수요는 CES 소형 열병합 사업 타당성 분석 프로그램(GS파워, 2006)을 활용하여 구했다. 비용의 경우 기존 보일러의 설비가격은 60만원이며 연료전지시스템의 설비가격은 1200만원이다. 다만 연료전지의 고가 소모품인 스택은 2007년 발간된 한국에너지 기술연구원의 신재생에너지 경제성평가 보고서를 인용하여 스택의 수명은 5년, 교체비용은 1000만 원이나 5년마다 30%의 비용 하락을 전제하였다. 또한, 연료전지시스템의 수명을 20년으로 가정하였으며 할인율은 5.5%를 가정하였다. 한편, 가정용 연료전지의 최적 운전방안을 찾기 위해서 기존 설비를 이용한 비용과 전기추종운전, 열추종운전의 시뮬레이션을 수행한 뒤 세가지 결과를 시간대별로 비교함으로써 최적의 시간대별 운전방식을 선택하는 복합추종운전의 비용을 분석하였다. 시뮬레이션결과, 기존 설비 이용 시 에너지 비용은 1,934,864원으로 분석된 반면 연료전지를 이용한 전기추종은 1,123,691원, 열추종은 1,180,425원, 복합추종은 1,121,174원으로 계산되었다. 한편 편익면에서는 복합추종운전시 813,690원의 편익이 발생하는 것으로 분석되었으며 B/C ratio의 결과는 0.405로 현재로서는 연료전지 시스템이 경제성이 없는 것으로 분석되었다. 따라서 정부는 연료전지의 보급목표와 민간 주도의 자생적인 시장형성을 촉진하기 위해서 단순 설치 보조금 이외에 연료전지시스템과 스택의 비용을 획기적으로 저감 시킬 수 있는 기술개발을 촉진하는 정책 병행이 필요해 보인다.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.23 no.1
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• pp.30-41
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• 2020

최근 전기차, 신재생에너지 등장 등으로 중대형 이차전지 시장이 확대되면서, 리튬 이온 배터리 안전성 이슈 관련 고안전성 전해액 소재에 대한 관심이 높아졌다. 다양한 고안전성 전해액 시스템 중, 상온 이온성 액체는 비발화성, 낮은 증기압 특성으로 많은 관심을 받고 있다. 뛰어난 물리적 특성에도 불구하고 리튬 이온 배터리의 전해액으로 사용되기 위해서는 전도도 및 전기화학 안전성, 전극 계면 거동이 전기화학 성능을 얻는데 만족되어야 한다. 많은 종류의 상온 이온성 액체들이 분자 구조 설계 및 양극/음극 전해액 사용, 전지 내 부품 안전성 확보 등의 다양한 접근 방법들로 연구가 진행되어 왔다. 향후 지속적인 전지 안전성의 이슈에 대한 중요성 증대로 상온 이온성 액체에 대한 연구 역시 더 활발해질 것으로 기대되며, 본 기고문에서는 다양한 상온 이온성 액체들이 전지 시스템에 적용된 연구동향에 대해서 정리하고 소개하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.90.1-90.1
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• 2011

연료전지 분리판은 연료, 공기, 수분이 흐를 수 있는 채널들이 포함되어 있으며, 전지들에 의해서 생산되는 전류를 흐르게 할 수 있는 전기전도성을 가져야 할 필요가 있다. 일반적인 금속판들은 연료전지 스택 내의 산성 분위기에 존재해야 하기 때문에 표면 부식이 쉽게 발생한다. 그라핀(graphene)은 우수한 전기전도성을 가지고 있을뿐만 아니라 물리화학적 내식성 및 내구성을 가지고 있어 연료전지 분리판으로서 응용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 일반적으로 널리 사용하고 있는 스테인리스강(stainless steel)을 모재로 사용하였으며, 그라핀을 전기분무법(electro spray coating)으로 코팅하여 스테인리스강의 내식성 및 전기전도성을 동시에 향상시키고자 하였다. 그라핀은 에탄올을 용매로 사용하여 분산하였으며, 분산제로 소량의 다이페닐다이에톡시실란(diphenyldiethoxysilane)을 첨가하여 코팅용액을 제작하였다. 코팅공정은 15kV 전압을 가하여 1시간동안 코팅을 진해하였으며, 그라핀-스테인리스강 모재의 미세구조를 전자현미경과 광학현미경을 통하여 관찰하였다. 또한 X-선 회절분석법을 이용하여 그라핀의 결정구조를 분석하였다. 한편 스택의 내부와 유사한 산화성 분위를 모사하기 위해 $80^{\circ}C$의 0.1N $H_2SO_4+2ppm\;F^-$ 용액에서 내식성 실험을 수행하였고, 면간접촉저항도 측정하였다. 그라핀이 코팅된 스테인리스강 시편은 고분자전해질 연료전지 분리판의 요구조건을 만족하였으며, 연료전지 분리판으로서의 적용가능성을 확인하였다.

• Journal of the KSME
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• v.30 no.6
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• pp.555-563
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• 1990

연료전지 발전시스템은 발전효율이 높고, 공해물질이 없는 등 많은 장점을 갖는 에너지생산 방 식에 따라 장래의 이용이 크게 기대되고 있다. 현재 연구개발에 많은 성과를 보이고 있는 미국. 일본에서는 인산형 연료전지의 상업화를 위해 수 MW급의 발전시스템의 신뢰성 실험을 진행 중에 있으며 용융탄산염형 연료전지, 고체산화물형 연료전지의 기초연구를 거의 완성한 단계에 있다. 국내에서도 연료전지발전은 화력발전의 한계, 발전연료의 다원화에 따른 천연가스의 수 입이용이 대폭 확대될 전망임에 따라 이용의 필요성이 많이 대두되고 있다. 특히 많은 섬과 산간지방 등 고립분산지역을 갖고 있는 국내 여건으로 볼 때, 송전. 배전시설이 필요 없는 온사이 트형 연료전지 발전설비가 설치될 경우 많은 이점을 가져올 수 있기 때문에 동 분야의 연구개 발이 필요한 상황이다. 전력은 국가의 핵심에너지로서 전력생산기술의 자립은 매우 중요하다. 특히 우리나라도 선진화되면서 새로운 첨단기술의 도입에 의한 에너지생산기술의 확보가 선진 국들의 기술보호정책에 의해 장애를 받고 있다. 연료전지기술의 경우도 일본이 동 분야를 국 책과제로 지정한 뒤 각 기업이 연구개발에 나서고 있는데, 이미 1980년대 초에 미국과 기술제휴 를 하면서 아시아지역 전체에 대한 전매권을 확보한 상태이며, 다른 타국과의 기술제휴 및 기 술이전을 거부한 채 실용화를 위한 경제성 확보의 시기를 기다리고 있다. 이와 같은 이유로 극복하기 위해 집중적인 투자를 확대하여 독자적인 기술을 확보해야한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.160-165
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• 2009

연료전지 분리판은 연료전지 스택을 구성하는 부품 중에서 가장 많은 수량이 사용되는 부품의 하나로서 연료전지의 출력밀도(Power Density, W/L), 비출력(Specific Power, W/kg) 및 가격($/kWe) 관점에서 가능한 저가의 소재 및 제조공정으로 경량, 박형화가 이루어져야 하는 핵심 부품이다. 이러한 저가의 경량, 박형화 분리판 개발의 전제조건은 연료전지 스택에서 요구하는 다양한 물성, 장기수명 및 신뢰성은 나타내는 내구성을 만족해야 하는 것이다. 이렇듯 연료전지 분리판은 다음과 같은 요구 조건을 만족해야 한다. 높은 전기전도도, 전기화학적 부식 저항성, 화학적 안전성, 가스 기밀성, 기계적 강도 및 가공성 등이라 하겠다. 본 연구에서는 분리판의 요구 조건을 만족할 수 있는 분리판을 제작하기 위하여 고분자 복합소재(PCB; Printed Circuit Board)를 이용하여 전기도금을 통해 Cu/Au(1st PCB 분리판)과 Cu/Ni/Au(2st PCB 분리판)을 코팅하여 분리판을 제작하였다. 제조된 분리판을 이용하여, 접촉저항, 부식특성, 가스 기밀성, 기계적 강도를 분석하였으며, 단위전지를 제작 하여 상용 Graphite 분리판과 성능을 비교분석하였다.