• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1086_1087
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• 2009

본 논문에서는 과도 응답 특성에 따른 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)를 모델링하였다. 연료전지에 이러한 과도특성이 일어나는 것에 원인에 대하여 분석해보고, 실제 실험을 통해 과도특성이 일어나는 것을 확인하였다. 실험결과 파형을 분석하여 Matlab & Simulink를 이용하여 PEMFC의 과도 응답 특성을 모델링하였다.

• 대한화학회지
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• 제58권6호
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• pp.580-589
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• 2014

학생들이 특정 내용 영역을 설명할 때 사용하는 개념은 맥락의 영향을 받기도 하며, 맥락과 관계없이 일관적으로 유지되기도 한다. 이 연구의 목적은 중학생들이 특정 내용 영역에서 사용하는 입자 개념을 살펴보고, 학생들의 입자 개념에 미치는 맥락의 영향을 알아보는 것이다. 이를 위하여 학생들이 고체 상태와 수용액 상태의 전해질을 설명할 때와 수용액 상태의 서로 다른 전해질이 혼합되어 고체 상태의 앙금을 형성하는 현상을 설명할 때 입자를 어떻게 표현하는지 알아볼 수 있도록 검사지를 제작하였다. 중학교 3학년 학생들을 대상으로 '전해질과 이온' 단원의 수업이 끝난 후에 검사를 실행하고, 개발한 분류틀에 따라 학생들의 응답을 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 고체 상태와 수용액 상태의 전해질을 설명한 응답의 분석을 통해 학생들이 다양한 입자 개념을 가지고 각각을 설명하고 있음을 알 수 있었다. 둘째, 앙금 생성 반응을 설명하기 위해 학생들이 사용하는 입자 개념을 파악할 수 있었으며, 많은 학생들이 화학기호를 표현하는데 어려움을 갖고 있다는 것을 알 수 있었다. 셋째, 약 57%의 학생들이 과학적 개념을 일관적으로 적용하여 수용액 상태의 입자에 대해 전해질과 앙금 생성 반응을 설명하였고, 비과학적 개념을 가지고 있는 학생을 모두 포함했을 때 일관성 있는 설명을 제시한 학생들은 전체의 약 79%였다. 연구 결과를 바탕으로 학생들이 여러 맥락에서 입자에 대한 과학적 개념을 습득하는데 도움이 될 수 있는 방안을 제안하였다.

• 한국광물학회지
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• 제27권4호
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• pp.183-195
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• 2014

전기분해로 회수된 음극회수-금속분말의 광물학적 특성을 조사하기 위하여 전해질 종류, 전극간격 및 전류변화에 대하여 전기분해 실험을 수행하였다. 황산구리($CuSO_4{\cdot}5H_2O$) 분말에 대한 황산 및 소금 전해질 용액을 사용한 전기분해 결과, 소금 전해질 용액에서 Cu의 수율이 다소 높았다. XRD 분석결과, 전해질 용액의 종류에 따라 광종이 변화되었다. 즉 구리($Cu^0$), chalcanthite 및 cuprite 등은 황산 전해질 용액에서, 그리고 구리, nantokite 및 chalcanthite 등은 소금 전해질 용액에서 나타나는 것을 확인하였다. 특히 소금 전해질 용액에서, 전극간격 및 전류(또는 전류밀도)는 Cu 회수율, 양극무게 감소와 비례하였으나 양극부식 강도는 전류와 비례 그리고 전극간격과는 반비례하는 경향을 보였다. 미분쇄하지 않은 음극-회수 금속분말에 대한 XRD분석에서 구리결정의 평균크기는 전극간격의 감소 및 전류가 증가할수록 증가하였다. 수지상 구리가 형성되는 것으로 보아 전극/용액 경계면에서 물질전달은 확산에 의해 통제되는 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제29권6호
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• pp.395-400
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• 2016

최근에는 이온 전도도의 감소없이 높은 기계적 물성을 가진 구조 복합재를 개발하기 위하여 에폭시 매트릭스를 기반으로 하여 전해질을 함유한 다기능성 구조 전해질에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 구조 전해질의 최적 함량 및 소재 선정에 대해서는 많이 연구되고 있는 반면, 경화 거동에 따른 특성 분석에 관한 연구는 더디게 진행되고 있기 때문에 본 연구에서는 구조 성능과 에너지 저장 성능을 동시에 가진 고체 전해질을 함유한 에폭시 기반의 구조 전해질을 다양한 경화 시간 및 온도에 따라 제조하고 기계적 특성 및 이온 전도도 특성을 측정하였다. 그리하여 전해질의 열 분해가 일어나지 않는 온도 범위 내에서 에폭시가 충분히 경화할 수 있는 경화 조건을 통해 115 MPa와 $6{\times}10^{-5}S/cm$의 값을 동시에 가지는 구조 전해질을 얻었다.

• 한국가스학회지
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• 제19권1호
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• pp.57-63
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• 2015

0.5M $H_2SO_4$ 전해질과 0.5M NaOH 전해질 분위기하에서 전기화학적방법으로 수소주입시킨 TRIP 강의 수소주입과 수소침투에 따른 취성화 정도를 미소경도값의 변화로 조사하여, 각각의 전해질에 따른 취성화의 정도를 비교, 분석하였다. 실험결과, 2 종의 전해질에서 수소취성화의 정도는 산성전해질이 알칼리성전해질보다 수소침투와 확산에 더욱 민감한 것으로 조사되었다. 그러나 산성전해질이 알칼리성전해질에 비하여 빠른 수소침투의 영향으로 표면하 미소경도값이 높게 조사되었고, 두 전해질 모두에서 표면하 수소침투효과는 큰 것으로 나타났다. Subsurface zone에서의 수소취성화의 정도는 산성전해질의 경우 전류밀도의 영향보다는 주입시간이, 알칼리성 전해질의 경우 주입시간보다는 전류밀도가 수소취성화에 주요 인자로 생각되었다.

• 전기화학회지
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• 제11권1호
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• pp.51-58
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• 2008

고분자 전해질 연료전지의 성능향상을 위한 방법으로 유동채널의 형상을 변경한 많은 연구가 진행되어 왔으나 동일한 유동채널 형상에서 유동방향 변경에 따른 연구는 많이 진행되지 못하였다. 본 연구에서는 동일한 반응면적과 동일한 유동채널의 고분자 전해질 연료전지의 수소와 산소의 유동방향을 Co-flow에서 Counter-flow로 변경될 경우의 연료전지의 성능변화를 분석하기 위하여 연료극과 공기극이 포함된 3차원 수치해석모델을 개발하였다. 개발된 수치해석모델을 활용하여 Co-flow와 Counter-flow의 유동채널 내부의 압력손실, 반응물질의 농도분포, 고분자 전해질 막을 통한 Water Transport, 고분자 전해질 막의 이온전도도 및 I-V 성능곡선을 비교하였다. 그 결과 반응물질의 농도분포, Water Transport, 고분자 전해질 막의 이온전도도가 우수한 Counter-flow 유동조건에서의 성능이 Co-flow 유동조건에 비하여 더욱 우수하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.69.1-69.1
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• 2018

산업 현장에서 자주 사용되는 알루미늄 합금은 순도가 높은 알루미늄에 비해 경제성, 기계적 성질이 우수한 장점이 있다. 하지만 이런 합금들은 물리적, 화학적 성질이 순수 알루미늄과 달라 양극산화와 같은 표면처리가 쉽지 않다. 양극산화는 표면처리 기술의 대표적인 방법 중 하나로 인위적으로 산화피막을 형성하는 기술이다. 순도가 높은 알루미늄은 산성 전해질에서의 양극산화를 통해 다공성 산화피막을 형성할 수 있으며 그 구조로 인해 내식성, 내마모성 등 기계적, 화학적인 다양한 장점이 있다. 하지만, Mg, Si, Cr과 같은 성분이 함유된 알루미늄의 경우 산성 전해질에서 산화물을 형성되지 않는다. 본 연구에서 기존의 산성 전해질에서의 양극산화 방법이 아닌$K_2HPO_4$를 함유하는 고온의 글리세롤 전해질을 사용하여 양극산화를 진행하였다. 사용한 알루미늄은 산업용으로 자주 사용되는 3000계열의 알루미늄을 사용하였으며 균일한 양극산화를 위해 샌드페이퍼를 통한 연마과정을 통해 표면을 평탄화 하였다. 이후 전기화학적 에칭 과정을 거쳐 표면에 있는 자연산화막을 제거하여 표면 분석을 용이하게 하였다. 양극산화는 10wt%의 $K_2HPO_4$/글리세롤 전해질에서 전해질의 온도와 인가 전압을 달리 하여 진행하였다. 결과 $150^{\circ}C$ 이상의 온도에서 알루미늄 합금의 양극산화를 확인할 수 있었고 $170^{\circ}C$의 온도에서 인가 전압을 20V로 하였을 때 가장 정렬된 다공성 구조를 얻을 수 있었다. 본 연구 결과를 통해 산업용 알루미늄 합금의 양극산화를 통해 다공성 나노구조 산화물을 형성 시킬 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권6호
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• pp.1591-1596
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• 2020

고분자를 기반으로 하는 고체전해질은 용이한 가공성, 재료의 유연성뿐만 아니라 배터리, 슈퍼커패시터를 포함하는 이차전지 등 다양한 전기화학 소자에 응용이 가능한 소재로서, 기존 전해질의 낮은 이온전도도 및 전기화학적 안정성을 향상시키기 위하여 다양한 이온성 액체 기반의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 이온성 액체의 높은 이온전도성, 넓은 전기화학 안정성, 열적 안정성을 활용한 고분자 전해질은 다양한 전자소자에 활용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이온성 액체의 종류와 비율의 최적화를 통하여 고분자 기반의 고체 전해질을 제조하고 전기화학적 성능을 분석하여 이차전지를 포함한 다양한 전자 소자에 응용이 가능한 이온성 액체 기반의 전해질을 개발하고자 하였다. 이온성 액체의 비율을 최적화를 통하여 제조된 고분자 기반 고체 전해질의 이온 전도도는 1.46-2 S/cm로 확인되었다. 이온전도도가 향상된 이온성 액체와 고분자 기반의 고체 전해질은 다양한 이차전지에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권4호
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• pp.1253-1258
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• 2019

고분자를 기반으로 하는 고체 전해질은 수퍼커패시터, 배터리, 센서, 액추에이터 등 다양한 전기화학 소자에 응용이 가능한 소재로써, 기존 고분자 전해질의 낮은 이온전도도를 향상시키기 위해서 다양한 이온성 액체 기반의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 이온성 액체의 높은 전기적 특성 및 전기화학적, 열적 안정성과 고분자의 우수한 기계적인 강도를 활용한 젤 상태의 고체 전해질인 이온젤은 차세대 웨어러블 및 플렉시블 전자소자에 응용되어 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 이온성 액체와 고분자 기반의 고체 전해질을 제조하고 특성을 분석하여 탄소나노복합체 기반의 전극에 적용하여 다양한 전자소자에 응용이 가능한 이온전도도 및 안정성이 향상된 이온성 액체 기반의 고체 전해질을 개발하고자 한다. 제조된 고체전해질은 전기화학적 임피던스법을 이용하여 이온 전도도를 측정하여 보았으며 이온성 액체를 첨가하여 제조한 고체전해질의 이온 전도도가 1.26 × 10^-1 S/cm 로 확인되었다. 또한 제조된 고체 전해질을 이용하여 전고체형 수퍼커패시터를 제조하여 전기화학적 특성을 비교하여 보았으며, 수퍼커패시터의 전기화학적 특성 역시 이온성 액체를 첨가하여 제조된 고체 전해질을 사용하였을 때 향상된 전기화학적 특성을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.4013-4018
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• 2014

염료감응형 태양전지 상대전극부에 Au/Pt 이중 촉매층 적용에 따른 전해질과의 반응안정성 확인과 에너지변환효율 변화를 확인하기 위해 $0.45cm^2$ 면적을 가진 glass/FTO/blocking layer/$TiO_2$/dye/electrolyte/50nm Pt/50nm Au/glass 구조의 소자를 준비하였다. 비교를 위해 평탄한 유리기판 위에 증착된 100nm 두께의 Pt 상대전극을 채용한 소자도 동일한 방법으로 확인하였다. 솔라 시뮬레이터와 퍼텐쇼 스탯을 통해 단락전류밀도, 개방전압, 필팩터, 에너지변환효율의 광전기적 특성을 확인하였다. Au/Pt 이중층과 전해질의 반응을 확인하기 위해 광학현미경을 통해 전해질 주입 후 0~25분 후 이중층의 미세구조를 확인하였다. 광전기적 특성 분석 결과, 평탄한 유리기판 위의 단일층 Pt의 에너지변환효율은 4.60%를 나타내고 시간 의존성이 없었다. 반면, Au/Pt의 경우 전해질 주입 직 후, 5분 후, 25분 후의 에너지 변환 효율이 각각 5.28%, 3.64%, 2.09%로 시간이 지남에 따라 감소하였다. 광학현미경 분석을 통하여, 전해질 주입 직 후, 5분 후, 25분 후의 부식면적이 각각 0, 21.92, 34.06%로 Au와 전해질이 반응하여 부식되는 것을 확인하였고, 이를 통해 Au/Pt가 전기적으로 시간이 지남에 따라 촉매활성도와 효율이 감소하는 것을 확인하였다. 따라서 염료감응태양전지에 Au/Pt 촉매는 단기적으로는 기존 Pt only보다 우수하였으나 장기적으로는 전해질과의 안정성이 미흡함을 확인하였다.