• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.1-7
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• 2016

Triphenylsulfonium 양이온(TPS)은 잘 알려진 광산 생성자(photoacid generator, PAG)중 하나로 양이온성 중합반응(cationic polymerization)의 개시제로 널리 사용됐으며, 유기발광다이오드의 활성층, 폴리머 발광다이오드의 전자주입층을 구성하는 재료로도 사용되고 있다. TPS는 200nm 주변의 빛을 흡수하면 탄소-황 결합이 끊어져 페닐 라디칼과 diphenylsulfonium 양이온 라디칼로 분해되는 것이 알려져 있다. 본 연구에서는 밀도범함수이론과 시간의존 밀도범함수이론을 이용 triphenylsulfonium 이온의 광학적 특성을 조사하였다. 가장 안정한 구조를 기준으로 자외선 흡광 스펙트럼을 계산하였고, 실험값에 잘 맞는 것을 확인하였다. TPS의 빛에 의한 해리 과정을 알아보기 위해 페닐-황 결합 길이를 변화시키며 TPS의 흡광 스펙트럼을 계산, 여기상태 포텐셜 에너지 곡선을 구할 수 있었다. 결합의 분해에 이용되는 상태들은 주로 점유 분자 오비탈에서 최저준위 비점유 분자 오비탈(LUMO)로 들뜨는 성분을 가지고 있었는데, 이는 LUMO가 반결합성 오비탈이기 때문이다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권4호
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• pp.503-508
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• 2023

트립탄 유도체는 급성 편두통을 치료하는 물질로 크로마토그래피, 전기화학, 분광학 및 모세관 전기영동학 등의 분석법과 관련된 연구가 많이 진행되었다. 최근 분석화학자들의 약물 분석과 생물학적 중요성에 대한 근본적인 문제 해결에 더욱 관심이 깊어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 트립탄 유도체의 분자단위 수준의 구조적 특성을 알아보기 위하여 HyperChem8.0의 반경험적 PM3 방법을 이용하여 수마트립탄, 리자트립탄, 나라트립탄 그리고 엘레트립탄의 전체에너지, 밴드갭, 정전포텐셜, 전하량을 계산하여 각 유도체의 분자 구조적 변화에 따른 화학적 특성을 조사하였다. 본 연구의 결과 수마트립탄, 나라트립탄 그리고 엘레트립탄의 경우 황 원자에 결합된 산소와 질소 원자를 중심으로 화학작용이 진행될 것으로 예상된다. 또한, 황원자가 없는 리자트립탄의 경우는 5원헤테로 고리화합물의 17, 19번 질소에서 화학작용이 진행될 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.315-315
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• 2010

결정질 실리콘을 포함하는 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 이의 해결을 위하여 대기와 실리콘표면 사이의 굴절률차이가 크면 클수록 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘의 광반사는 증가하기 때문에 상대적으로 낮은 굴절률의 $SiO_x$나 $SiN_x$와 같은 반사방지막을 광입력 실리콘표면에 증착하여 광반사율 저감공정을 적용하고 있다. 이와 더불어 결정질 실리콘표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 광자들의 다중반사 등에 기인하는 광흡수율의 증가를 기대할 수 있기 때문에 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 이해된다. 본 실험에서도 고효율 다결정 실리콘 태양전지 양산공정에 적용 가능한 ICP-RIE기반 결정질 실리콘표면에 대한 texturing 공정기술을 연구하였다. Double Langmuir 플라즈마 진단시스템(DLP2000)을 적용하여 사용한 $SF_6$와 $O_2$ 개스유량과 챔버압력, 플라즈마 파워에 따른 이온밀도, 전자온도, 포화이온전류밀도, 플라즈마포텐셜의 공간분포를 모니터링하였고 texturing이 완료된 시료에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율을 측정하여 그 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 간략히 정리하면 Si texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W, $SF_6/O_2$ 혼합비는 18:22, 챔버압력은 30mtorr 등이고 이에 상응하는 플라즈마의 이온밀도는 $2{\sim}3{\times}10^8\;ions/cm^3$, 전자온도는 14~15eV, 포화전류밀도는 $0.014{\sim}0.015mA/cm^2$, 플라즈마포텐셜은 38~39V 범위 등이었다. 현재까지 얻어진 최소 평균반사율은 14.2% 였으며 최적의 texturing패턴 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 플라즈마 에너지 및 밀도 상태인 것으로 해석된다.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.221-232
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• 2023

탄소중립을 위한 이산화탄소 저감 기술 및 대체 에너지에 대한 수요가 계속 증가하고 있다. 팔리고스카이트(palygorskite)는 리본 구조를 가지는 점토광물로 넓은 표면적의 나노크기의 공극을 가지고 있어, 지구온난화의 주범인 이산화탄소(CO₂)를 포집하고 친환경 대체 에너지인 수소(H₂)를 저장할 수 있는 물질로 제안된 바 있다. 이번 논문에서는 대정준 몬테 카를로(grand canonical Monte carlo) 시뮬레이션을 사용하여 팔리고스카이트 나노공극으로의 CO₂ 및 H₂ 분자의 흡착 등온선과 기작에 대한 기초연구의 예비 결과를 보고한다. 실온에서 기체의 분압 관련 변수인 화학 포텐셜(chemical potential)의 증가에 따라 나노공극에 흡착되는 CO₂ 및 H₂ 함량은 증가하였다. CO₂와 비교하여, H₂의 흡착은 더 높은 화학 포텐셜, 즉 높은 에너지가 필요하였다. 이론 계산으로 얻은 나노공극에서의 평균 제곱 변위(mean squared displacement)는 CO₂ 보다 H₂가 훨씬 높았으며 기존 실험 결과와 일치했다. CO₂는 나노공극에서 일렬로 배열된 반면, H₂는 매우 불규칙한 배열을 보였다. 이번 연구 방법은 CO₂ 및 H₂를 저장 가능한 지구물질 광물을 찾는 개발연구뿐만 아니라, 지중환경에서 유체와 광물의 반응을 근본적으로 이해하는 데 기여할 것으로 기대한다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권6호
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• pp.54-63
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• 2015

본 연구에서는 고온/고압의 연소가스에 의해 야기되는 노즐목 삭마현상의 분자수준 메커니즘을 분자동역학 시뮬레이션을 이용하여 관찰한다. 노즐목은 두 개의 그래핀으로 구성된 그래파이트로 모델링하고 분자동역학 시뮬레이션은 충분한 속도를 가지고 그래파이트에 충돌하는 $H_2O$ 분자와 $CO_2$ 분자가 지속적으로 생성되는 과정과 평형상태의 시뮬레이션으로 구성된다. 반응을 모사할 수 있는 ReaxFF 포텐셜을 사용하며, 충돌에 의해 야기되는 $H_2O$ 및 $CO_2$ 분자의 해리와 화학적 삭마와의 관계에 중점을 두고 관찰하고자 하며, 거시적인 관찰결과들과 비교하고자 한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권1호
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• pp.88-94
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• 2012

순환전압전류법을 사용하여 전류-전압 곡선을 측정하였다. 전기화학적 특성과 금속의 표면상태간의 관계는 전자현미경(SEM)을 사용하여 조사하였다. 그리고 순환전압전류법에 의한 전기화학적 측정은 3 전극 시스템을 사용하였다. 측정 범위는 초기 포텐셜에서 -1350 mV까지 환원시키고, 연속적으로 1650 mV까지 산화시키고, 다시 초기지점으로 환원시켜 측정하였다. 스캔속도는 50, 100, 150, 200 및 250 mV/s를 선정하였다. 그 결과, 부식억제로 모노에탄올아민(MEA)을 사용하여 금속의 C-V 특성은 순환전압전류법으로부터 산화 전류에 기인한 비가역 공정으로 나타났다. 부식억제제로 MEA을 사용하였을 경우에는 전해질의 농도가 증가할수록 확산계수가 감소하는 경향을 나타내었다. 그리고 구리의 SEM 이미지를 보면, 전해질 농도를 증가시키면 표면부식은 증가하였다. 부식억제제로 $1.0{\times}10^{-3}M$ MEA를 첨가시키면, 전해질 농도 0.1 N의 경우 확산계수가 상대적으로 커서 부식억제 효과가 적었다.

• 전기화학회지
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• 제5권2호
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• pp.79-85
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• 2002

열역학적 관점에서 몬테 카를로 방법의 전기화학적 리튬 인터칼레이션에로의 응용에 대하여 다루었다. 우선 통계 열역학의 앙상블, Ising 및 lattice gas 모델의 기본 개념을 간단히 소개하였고, lattice gas 모델에 근거한 몬테카를로 방법을 사용하여 전이금속 산화물내로의 리튬 인터칼레이션의 열역학을 해석하였다. 특히 $LiMn_2O_4$전극에 대해 전극 포텐셜 곡선과 리튬 이온의 부분 몰 내부에너지와 엔트로피와 같은 열역학적 특성을 다루었고, 이로부터 리튬 인터칼레이션의 전기화학분야에서 몬테 카를로 방법의 유용성을 확인하였다

• 전기화학회지
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• 제5권2호
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• pp.86-92
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• 2002

속도론적 관점에서 키네틱 몬테 카를로 방법의 전기화학적 리튬 인터칼레이션에로의 응용에 대하여 다루었다. 우선 키네틱 몬테 카를로 방법과 전이상태이론의 기본 개념을 소개하였고, 확산거동을 평가하기 위한 시뮬레이션 과정을 설명하였다. 마지막으로 인터칼레이션 화합물중 $LiMn_2O_4$전극에 대해 전류 추이곡선과 선형 포텐셜 전류곡선을 해석하기 위해서 전이상태이론에 근거한 키네틱 몬테 카를로 방법을 셀-저항 제어조건하에서 사용하였다. 이로부터 키네틱 몬테 카를로 방법이 전기화학분야에서 리튬 인터칼레이션의 속도론적 연구에 매우 유용함을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제9권2호
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• pp.95-99
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• 2006

마이크로전극을 사용하여 니켈-수소 전지의 전극 활물질인 수소저장합금$(MmNi_{3.55}Co_{0.75}Mn_{0.4}Al_{0.3})$과 수산화니켈의 단일입자에 대하여 전기화학적 특성을 평가하였다. 즉 마이크로 전극을 활물질 입자 한 개 위에 전기적인 접촉을 이루도록 조정하고 전위 주사(Cyclic Voltammograms) 및 포텐셜 스텝(Potential Step)으로 실험을 실시하였다. 그 결과 수소저장 합금 입자의 경우 -0.9, -0.75, -0.65V 부근에서 3개의 산화 피크 및 -0.98V에서 수소발생 전위, 그리고 수산화니켈 입자의 경우 프로톤 산화 환원 반응(0.45V, 0.32V)과 산소 발생 반응 전위를 보다 명확하게 확인 할 수 있었다. 그리고 수소흡장합금 입자 내에서의 수소 흡장 및 방출 전 과정에 대해 수소 확산계수 $(D_{app})\;(10^{-9}\sim10^{-10}cm^2/s)$가 얻어졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권3호
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• pp.361-366
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• 2011

몬테칼로 시뮬레이션 방법을 사용하여 유기화합물의 열역학적 물성을 예측하는 새로운 분자 시뮬레이션 소프트웨어를 개발하였다. 분자 구조, 분자간 포텐셜 에너지 함수와 엄밀한 통계역학적 원리로부터 많은 분자들을 포함한 계의 거동에 대한 확률 분포를 구하고 거시적인 계의 열역학적 물성을 계산한다. 본 연구에서 개발된 소프트웨어 cheMC는 윈도우즈 플랫폼에 기반하여 사용자 접근성이 좋고, 가시화 도구 및 차트 생성 기능 등 직관적인 인터페이스로 시뮬레이션 관리가 쉽다. 분자 시뮬레이션은 기존의 상태 방정식을 사용한 열역학 물성 연구를 보완하고, 향후 그 역할이 점점 더 커질 것으로 기대된다.