• 청정기술
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• 제30권3호
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• pp.220-227
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• 2024

고용량 및 고에너지 밀도의 리튬 이온 전지 수요가 증가함에 따라 기존 흑연 음극을 대체할 고용량 실리콘 음극이 주목받고 있다. 하지만, 실리콘은 충·방전 동안 ~360%의 큰 부피 팽창 및 낮은 이온 전도도와 전기 전도도로 인해 저조한 수명 및 율속 특성을 나타낸다. 해당 문제를 해결하기 위해, 본 연구에서는 Pluronic-F127을 활용한 단일 분무 열분해 공정을 통해 코어@쉘 구조의 실리콘@탄소 나노 분말(Si@C NPs)을 합성한다. 분무 용액 내 Pluronic-F127은 실리콘 나노 입자/dextrin 응집체 형성 억제와 동시에 열분해됨으로써 나노 분말 합성에 기여한다. 또한 dextrin으로부터 유래된 비정질 탄소는 실리콘 입자 표면에 코팅되어 소재 내 전자 이동 경로 역할과 실리콘 나노 입자간 전기적 접촉을 강화한다. 그 결과, Si@C NPs는 1.0 A g^-1에서 50 사이클 후 1,912 mA h g^-1의 방전 용량 및 높은 율속 특성(3.0 A g^-1에서 방전 용량 1,493 mA h g^-1)을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 제시한 분무 열분해 공정 기반 실리콘@탄소 복합 나노 분말 합성 전략은 실리콘 음극 소재 성능 향상에 새로운 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.57.2-57.2
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• 2009

퍼클로레이트 이온($ClO_4^-$)는 자연적으로 혹은 인공적으로 만들어지며 퍼클로릭산이나 암모늄 퍼클로레이트나, 포타슘 퍼클로레이트 혹은 소듐퍼클로레이트 염의 형태로 존재하며, 물에 아주 잘 녹고, 끓여도 제거되지 않으며, 활성 탄소와 같은 광물에도 흡착 되지 않는 성질로 인해, 기존 물리적인 정수 방법으로는 제거하기 어렵다. 또한 우리 몸에 흡수되면, 요오드가 갑상선에 흡수되는 작용을 방해하여 갑상선 기능장애를 초래한다. 이러한 퍼클로레이트 이온의 제거방법으로는 이온교환법이나 생물학적 방법 등이 개발되어져 있으나, 제거 시스템에 이동 및 안전한 농도까지 제거 등의 문제점으로 인한 퍼클로레이트 이온을 환원시키는 촉매 환원 반응에 의한 퍼클로레이트 이온 제거 기술 개발이 필요하다. 이런 촉매 환원에 필요한 수소 환원제를 발생시키기 위해서, 본 연구에서는 Carbon felt 위에 DC magnetron sputtering에 의한 thin film $TiO_2$과 regine을 이용한 powder $TiO_2$ 시편을 제작하였다. 이렇게 제작 된 $TiO_2$/Carbon felt의 미세구조 및 특성은 XRD, SEM, UV-vis-NIR 등을 통하여 분석하였다. UV 조사에 의해 $TiO_2$/Carbon felt 시편의 산소와 수소 발생과 DC bias의 걸어주었을 때 산소와 수소 발생 차이 등을 비교하였고, 이에 따른 퍼클로 레이트 이온의 분해 영향을 알아보았다.

• 보존과학회지
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• 제20권
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• pp.55-65
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• 2007

석탑 표면 흑화현상에 영향을 끼치는 탄소를 평가하기 위하여 석탑표면의 흑색층을 분석하였다. 원소분석기를 이용하여 총탄소량을 측정하였으며. 원소탄소와 유기탄소는 시료를 산처리하여 탄산염탄소를 제거한 후 OC/EC 탄소분석기를 이용하여 분석하였다. 이들 석탑 표면 흑색시료에서 검출된 원소탄소의 함량은 0.52%로 원소탄소 자체만으로 석탑 표면의 흑화현상을 설명하기에는 충분치 않은 양이나 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. 석탑 흑색표면 내 원소탄소의 기원을 살펴보기 위해 석탑주변의 대기미세먼지 (PM-10)를 포집하여 성분을 검토하였다. 대기미세먼지 중에서 가장 높은 비율을 차지하고 있는 것은 이온성분으로 38.4%였으며 토양지각성분이 16.6%. 탄소성분이 38.4%로 측정되었다. 대기의 높은 원소탄소함량(13 wt.%)은 석탑 흑색표면에서 검출된 원소 탄소의 기원으로 판단된다. 대기중의 토양성분 또한 석탑 흑색표면이 함유하고 있는 규산염광물의 기원으로 추정되며, 석탑표면에 축적되어 표면을 어둡게 하는 역할을 한다.

• 대한화학회지
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• 제25권1호
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• pp.21-25
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• 1981

바륨과 수은이온의 분포계수에 미치는 부틸알코올의 영향이 양이온 교환수지, Dowex 50w-x8, 200~400 mesh와 염산, 부틸알코올 및 물을 포함하는 용액 사이에서 연구되었다. 바륨과 수은의 분포계수는 <뱃치>방법에 의하여 측정하였다. 금속이온들의 분포계수는 일반적으로 부틸알코올 분자내의 탄소의 가지수가 증가함에따라 감소하였다. 이것은 바륨과 수은의 분포계수에, 부틸알코올의 물에 대한 용해도와 입체적인 성질이 영향을 미치고 있음을 보여 준다.

• 한국광물학회지
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• 제26권3호
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• pp.151-160
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• 2013

유기탄소와 Cr(VI)와의 반응을 연구하여 위하여 컬럼 실험을 실시하였다. 컬럼 실험은 거름토의 유기탄소와 수용액 속의 Cr(VI)와의 반응 후 시간별로 채취한 컬럼의 유출수와 반응 후 컬럼에 남은 고체물질에 대하여 화학분석과 SEM 관찰을 실시하였다. 컬럼에 공급된 Cr(VI)은 초기 유출수에서는 검출되지 않다가 약 8 PV (pore volume) 후 급격한 농도 증가를 보이며 공급수의 농도(20 mg/kg)까지 높아져 본 실험 조건에서 초기에 유기탄소와 Cr(VI)과의 반응에 의하여 일정 기간 동안 제거됨을 보인다. 전반적으로 유출수에서 측정된 양이온과 음이온의 농도는 $PO_4$를 제외하고 초기에 증가하였다가 시간이 지나면서 감소하는 경향을 보인다. 대부분의 이온들이 공급수에는 검출되진 않았거나 매우 낮은 농도임을 감안하면 이 이온들은 주로 유기탄소에서 유출된 것으로 판단된다. SEM 관찰결과 Cr은 유기탄소 표면에 Fe와 함께 공침되었음을 보이고 일부 침전물에 Mn, Ni, Co 등과 같은 금속들이 함께 함유되어있음을 보여준다. 이는 유기탄소 표면의 환원환경에서 Cr(VI)가 환원이 되어 $Cr(OH)_3$로 침전되면서 $Fe(OH)_3$와 같이 공침하였음을 보여주며 Fe의 존재가 Cr의 침전에 있어서 매우 중요함을 지시한다. 추후 용해성 Fe와 Mn과 같은 원소들이 더 이상 용출되지 않으면 Cr(VI)는 더 이상 침전 반응으로 제거되지 않는다. 다른 이온들과 달리 $PO_4$의 경우 초기 유출수에서 감소를 보이고 추후에 농도가 증가하는데 이는 유기탄소에 포함되어 있던 $PO_4$가 유출된 후에 Cr과 Fe의 침전물에 효과적으로 흡착이 되고 침전물이 더 이상 생성되지 않게 되면 원래 유기탄소로부터 용해되어 나온 $PO_4$의 농도로 회귀되어 일정한 값을 보이는 것으로 생각된다.

• 대한화학회지
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• 제25권5호
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• pp.300-305
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• 1981

콩깻묵과 들깻묵을 각각 인산화 및 술폰화하여 이온교환체를 만들었다. 이렇게 만든 40-60 매쉬의 이온교환체를 사용하여 여러농도의 염산과 알코올 혼합용매에서 이온교환용량, 몇가지 금속 이온에 대한 흡착능 및 분포계수를 알아보았다. 깻묵 이온교환체의 이온교환용량은 4 meq/g 이상이었으며, 깻묵 이온교환체에 대한 금속이온은 일반적으로 pH가 증가함에 따라 증가하였다. 특히 술폰화된 콩깻묵 이온교환체에서는 Co(II)가 높은 흡착을 나타내었다. 또한 분포계수는 여러 금속에 있어서 알코올 용매분자의 탄소수가 증가하거나 히드록시기의 수가 증가함에 따라 감소한다. 이는 알킬기의 입체이성 현상이나, 리간드의 인력이 크게 작용했기 때문인 것으로 보인다. 만들어진 콩깻묵 이온교환체는 시판되는 이온교환체와 거의 비슷한 이온교환능을 가지고 있음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.25-34
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• 2003

탄소 원자 간의 interaction potential로서 Tersoff에 의해 제안된 반 경험적인 potential을 이용하여 고경질 탄소박막의 합성 거동을 전산 모사하였다. 고에너지의 탄소익사를 diamond (100) 표면에 충돌시켜 고밀도의 비정질 탄소박막을 만들 수 있었으며, 전산모사에 의해 합성된 탄소 박막의 물성과 Shin 등이 발표한 filtered cathodic arc 공정에 의해 합성된 탄소의 물성을 비교하였다. ta-C 합성 실험에서 관찰된 바와 같이 최적의 에너지 영역에서 다이아몬드에 가장 유사한 물성의 필름이 합성되었으며, 이때의 입사원자 에너지인 50 eV 는 실험적으로 최적의 필름이 얻어지는 조건에서의 탄소이온 에너지와 유사하였다. 전산모사에 의해 합성된 박막은 비정질이었으며, 다이아몬드 lattice에 해당하는 short range order를 가지긴 있었다. 그러나, 최적의 에너지 조건에서는 2.1 $\AA$의 거리의 준안정 site에 탄소들이 많이 존재하는 것을 알 수 있었는데, 이는 필름 표면의 국부적 급냉효과가 최대가 되는 조건과 일치하였다. 이러한 결과는 다이아몬드상 카본필름의 합성에 있어서, 고 에너지의 탄소인자가 충돌하면서 발생하는 국소적인 열에너지의 증가가 가장 빨리 제거되는 조건에서 최적의 물성을 가지는 경질탄소 필름이 형성되는 것을 보여주고 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.118.2-118.2
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• 2016

몇몇의 박테리아들은 바이오필름을 형성하여 그들 스스로를 보호한다. 하지만 바이오필름으로 인해 악취와 질병 등의 문제가 많이 발생되고 있기 때문에 바이오필름을 형성하는 박테리아의 성장을 효율적으로 억제하기 위해 은 나노, 구리 나노입자들이 포함된 다양한 나노스케일의 재료들에 대한 연구가 활발히 진행되어오고 있다. 이들 연구의 주된 목표는 체내에서 독성은 나타내지 않으면서 항균성을 증가시키는 것에 있다. 특히, 구형으로 이루어진 나노입자와 높은 종횡비를 가지는 탄소나노튜브와 같이 차원이 다른 나노물질들의 복합체들은 세포독성을 최소화하면서 특정 박테리아에 대한 항균성을 향상시킬지도 모른다. 이번 연구에서는, 산 처리된 탄소나노튜브에 화학적인 방법을 이용하여 구리 이온을 각각 환원시켜 구리 나노-탄소나노튜브 복합체를 합성하였다. 이들 복합체는 transmission electron microscopy, X-ray diffractometry, energy-dispersive X-ray spectroscopy 를 이용하여 특성이 분석되었고 Methylobacterium spp., Sphingomonas spp. 와 E. coli 에 대하여 항균성이 평가되었다. 추가적으로 구리 나노-탄소나노튜브 복합체는 human fibroblast cells 에 대하여 세포독성이 평가되었고 제작된 마이크로칩 안에 형성된 바이오필름의 성장억제효과가 평가되었다. 결과적으로, 구리 나노-탄소나노튜브 복합체에서 바이오필름을 형성하는 Methylobacterium spp. 에 대하여 특이적으로 항균성을 나타냈으며 바이오필름이 형성된 마이크로칩에서 바이오필름을 제거 하는 것이 확인되었다.

• 대한화학회지
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• 제40권5호
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• pp.341-346
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• 1996

$(Cin)Cu(NO_3)_2$으로 변성된 턴소반죽전극을 제작하여 $I^-$이온을 벗김전압전류법을 이용하여 정량하였다. $I^-$이온은 변성제인 $(Cin)Cu(NO_3)_2$착물에 배위된 $NO_3^-$와 이온교환에 의해 변전극에 감응하며, 산화전위는 +0.72 V였다, $I^-$ 이온의 최적분석 조건은 다음과 같다: 농축용액의 조성은 0.1 M $KNO_3$, 농축시간은 10분, 탄소분말에 대한 변성제의 함량은 40%(w/w). 선형주사 양극벗김전압전류법(Linear Sweep Anodic Stripping Voltammetry)에 의한 $I^-$이온의 검출한계는 $1.0{\times}10^{-6}M$이며, $2.0{\times}10^{-5}M$에서 구한 상대표준편차는 ${\pm}5.5%$였다. 여러 음이온에 대하여 방해작용을 검토한 결과 $Cl^-,\;Br^-,\;C_2O_4^{2-},\;ClO_4^-$ 등은 $I^-$이온의 정량에 영향을 주지 않았지만, $SCN^-$ 이온은 $I^-$ 이온의 산화전류를 약 32% 감소시켰다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.2904-2912
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• 2011

본 연구에서는 소규모 수도시설에서 수질기준을 자주 초과하는 항목으로 지적되고 있는 불소와 질산성질소를 효과적으로 제거하기 위하여, 탄소나노튜브를 이용한 전극을 제작하여 전기흡착 공정에 적용함으로써 두 종류의 무기이온 제거 가능성을 평가하였다. 탄소나노튜브를 활용한 전극을 제작하기 위해 코팅 (coating)법과 소결(sintering)법을 이용하여 전극을 제작하였다. 코팅전극은 바인더의 종류, 소결전극은 소결온도를 변화시켜 각각의 전극을 제작하였다. 제작된 전극을 이용하여 전류밀도 및 반응시간 등을 변화시켜가며 전기흡착 실험을 진행한 결과 유기바인더를 이용해 제작된 전극의 이온제거율은 불소 46%, 질산성질소 99.9%로 무기바인더를 이용하여 제작된 전극보다 제거효율이 우수하였다. 또한 소결하여 제작된 탄소나노튜브 중 $1000^{\circ}C$ 고온에서 제작한 전극은 불소 77%, 질산성질소 87%의 제거율을 보여 $850^{\circ}C$ 저온에서 제작한 전극보다 더 높은 제거효율을 보임을 확인하였다. 적당한 전류밀도 및 반응시간 하에서 모두 먹는 물 수질 기준에 적합한 농도로 처리될 수 있음을 보임으로써, 탄소나노튜브를 활용하여 제작한 전극을 채택한 전기흡착 공정이 소규모 수도시설에 적합한 공정으로 평가받을 수 있을 것으로 판단된다.