• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.190-196
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• 2024

분리판은 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB) 스택 내 셀의 전기적 통로 및 구조적 지지 역할 수행하는 매우 중요한 부품 중 하나이다. 흑연 소재는 전기 전도성이 뛰어나 분리판에 주로 사용되지만, 셀 스택에서 전극과 분리판 사이에 높은 계면 접촉 저항(ICR)이 발생하여 VRFB의 성능에 심각한 제한이 존재한다. 본 연구에서는 ICR의 한계를 해결할 수 있는 일체형 전극-분리판 조립체를 개발하는 것을 목표로 하였다. 일체형 조립체는 핫 프레스 방법을 활용하여 열가소성 및 열경화성 폴리머와 단일 탄소 펠트를 사용하여 제작하였다. 실험 결과, 일체형 조립체가 연속적인 전기 경로로 인해 감소된 전체 저항을 나타냄을 확인하였다. 또한, 충/방전 셀 테스트 결과에서 일체형 조립체는 향상된 셀 성능을 보여주었다. 따라서 개발된 일체형 전극-분리판 조립체는 기존의 분리판 및 전극 조립체를 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

• 전기화학회지
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• 제24권4호
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• pp.77-92
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• 2021

전기자동차의 주행거리는 리튬이온전지의 에너지 밀도에 의해 결정된다. 리튬이온전지의 에너지 밀도 향상을 위해서는 단위 질량 당 많은 양의 리튬 이온을 저장할 수 있는 고용량 활물질 소재 개발이 필수적이다. 양극 기술의 급속한 발전은 이론적으로 구현 가능한 최대 용량에 근접한 수준의 가역 용량을 활용할 수 있는 수준에 이르렀다. 반면 음극은 90년대에 도입된 흑연을 현재까지도 주요 활물질로 활용하는데 머무르고 있다. 음극의 용량을 증가시키는 방법으로 고용량-장수명 특성을 지닌 실리콘 산화물 활물질을 음극에 첨가하는 방식이 가장 유력하게 검토되고 있다. 그러나 실리콘 산화물의 낮은 초기 쿨롱 효율은 음극 내 실리콘 산화물의 함량을 15% 이내로 제한하여 음극 용량 증가에 걸림돌이 되고 있다. 이에 따라 실리콘 산화물 등 고용량 음극의 초기 효율을 개선할 수 있는 사전리튬화 기술이 점점 많은 주목을 받고 있다. 본 리뷰논문에서는 사전리튬화 기술의 개념 및 효과에 대해 설명하고 현재까지 개발된 사전리튬화 기술을 반응 방식에 따라 분류하여 소개한다. 특히, 리튬화 반응의 균질성이 높고 대량 양산에 강점을 지닌 용액 기반 화학적 사전리튬화 기술의 최신 개발 동향을 집중적으로 소개하였다. 상용화가 가능한 사전리튬화 기술 개발이 가까운 미래의 차세대 리튬이온전지 음극재 시장의 주도권 확보의 핵심 조건이 될 것으로 기대한다.

• 분석과학
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• 제11권4호
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• pp.271-280
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• 1998

국내에서 재배 생산된 현미로 부터 표준물질을 가공하여 원소별 검정분석을 실시하였다. 주요 오염원소의 농도가 서로 다른 2종의 쌀분말 표준물질을 제조하였는데 1종은 정상치시료로서 분말 시료를 그대로 처리하였으며, 1종은 제조과정중에 As, Cu, Pb, Hg, Cr, Cd등 6개의 중금속원소를 건조중량기준 $1.0{\mu}g/g$씩 첨가한 고농도 오염시료로서 제조하였다. 제조된 시료는 중성자방사화분석법 (NAA)과 불꽃원자흡수분광법(FAAS)으로 Cd, Cu, Fe, Mn, Zn등 5개 원소에 대한 균질도 분석을 실시하여 기준불질로서의 균질성을 확인하였다. 쌀시료의 분해 및 전처리에는 고온가압법과 마이크로파분 해법을 사용하였으며, NAA, FAAS, 흑연로원자흡수분광법(GFAAS), 유도플라즈마방출분광법(ICP-AES), 동위원소희석질량분석법(IDMS), 증기발생법 등을 이용하여 쌀분말표준물질 소재의 원소별 정량 분석을 실시하였다. 이들 각 방법의 원소별 분석결과를 이용하여 P, K, Mg, As, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Na, Zn, Pb, Se, Hg등 16개 원소에 대한 검정값 및 참고값을 확정하였다.

• 생명과학회지
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• 제23권10호
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• pp.1209-1215
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• 2013

그래핀(graphene)은 원자 하나의 두께를 가지는 흑연(graphite)의 단층으로서 탄소구조체들 중 하나이다. 그래핀은 최근 의학분야에서 광열요법을 이용한 암 발생의 예방효과와 DNA의 산화에 대한 보효효과를 가진다고 밝혀진 바 있다. 본 연구에서는 사람 섬유아육종세포(HT1080)에서 산화 스트레스와 MMPs에 대한 그래핀의 효과가 조사되었다. 항산화 효과에 대한 연구에서 그래핀은 DNA 산화에 대한 억제효과를 특이하게 나타내었으나 다른 산화 스트레스는 억제하지 않았다. 뿐만 아니라 그래핀은 세포 내 과산화수소를 생성시키는 phenazinemethosulfate(PMS)에 의하여 자극된 MMP-2 및 MMP-9의 발현과 활성을 감소시켰다. 특히 superoxide dismutase(SOD-2)와 같은 항산화 효소의 발현이 HT1080세포에서 감소하였는데, 이것이 시사하는 바는 SOD 발현수준의 감소가 그래핀의 항산화 효과로부터 기인 되었다는 것을 나타낸다. 이상의 결과로 그래핀의 존재에서 산화스트레스의 억제효과가 HT1080 세포에서 MMP-9의 활성과 발현을 감소시킬 수 있다는 것을 암시하고 있다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 그래핀은 암 전이와 관련 있는 MMP-2 및 MMP-9의 활성과 발현의 억제를 통하여 암 억제에 도움을 줄 수 있어, 산업화를 위한 하나의 우수한 생의학 응용소재로 이용될 수 있으리라 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.175-183
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• 2022

자동차 시장의 확대에 따라 자동차 모터의 필수 소재로 희토류금속인 Nd에 대한 수요가 급증하고 있다. Nd를 제조하기 위하여 Nd₂O₃와 Ca계 합금의 열 환원반응에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 본 연구에서는 Nd₂O₃의 환원제로 사용되는 Ca계 합금인 Ca-Cu를 CaCl₂ 용융염에서 전기분해반응을 통해 제조하였다. 전기분해반응의 작업 전극과 상대전극으로는 Cu 와이어와 흑연을 각각 사용하였다. 기준전극은 AgCl:CaCl₂=1:99 mol%로 혼합한 혼합물에 Ag 와이어를 넣어 제작하였다. 순환전압 전류법 결과에 의하면 -1.8 V의 전위부터 작업전극의 표면에 Ca²⁺의 증착이 관찰되었으며, CaCl₂ 염의 온도가 증가할수록 Ca²⁺의 환원전위가 감소하였다. 시간대전류법 실험을 통해 계산된 Ca²⁺의 확산계수는 5.4(±6.8)×10^-6 cm²/s으로 나타났다. 또한, Cu 전극에 일정한 전위를 가해 Ca-Cu 액상합금을 제조하였으며 제조된 합금은 EDS line scan을 통해 인가 전위의 증가에 따라 Ca의 전기화학적 삽입이 증가함을 확인하였다. -2.0 V보다 음의 전위를 인가하여 제조한 Ca-Cu 합금의 조성비는 Ca:Cu=1:4임을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제25권1호
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• pp.1-12
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• 2022

리튬이온전지의 성능과 안전성을 뛰어넘는 다양한 차세대전지 개발이 진행되고 있다. 특히, 흑연을 대신할 고용량 음극 소재로 리튬 금속을 사용하는 연구는 여전히 활발히 이뤄지고 있지만, 높은 충전 전류 밀도에서 형성되는 덴드라이트는 리튬 금속 전극 상용화에 가장 큰 걸림돌이다. 이에 따라, 전해질 첨가제, 보호막 도입, 리튬 형상 제어 등 다양한 접근법으로 덴드라이트 문제를 개선하기 위한 연구가 진행되어 왔으며, 중요한 실험 결과 중 하나로서 가장 많이 보고되는 것이 리튬 대칭셀을 이용한 과전압 거동 분석이다. 이 과전압 거동은 크게 세 단계로 구분될 수 있지만, 대부분의 연구에서는 단순히 제어 변수에 따른 과전압 감소나 대칭셀 수명 차이로 각 접근법이 덴드라이트 형성 제어에 효과적임을 주장하고 있다. 또한, 각 과전압 거동을 자세히 살펴보면, 리튬 핵 생성 및 성장되는 전착 과정이나 탈리 조건에 크게 영향을 받고 있음에도, 이에 대한 해석은 제한적으로 이뤄지고 있다. 뿐만 아니라, 전착/탈리 과정이 장기간 반복됨에 따라, Dead 리튬 형성으로 인한 물질전달 제한이 과전압에 영향을 주고 있음이 명확히 언급되고 있지 않다. 따라서, 본 총설에서는 이러한 리튬 대칭셀 과전압 분석에 있어, 각 과전압 거동에 대한 이론적 배경을 자세히 설명하고, 전해질 조성, 분리막, 리튬 형상 제어, 리튬 표면 개질에 따른 과전압 거동 분석 결과를 재조명한다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권6호
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• pp.44-51
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• 2022

현재 전기로(EAF) 제강 공정에서는 내화재 보호 및 탈황능 개선을 위해 MgO 함유 Flux인 경소돌로마이트를 사용하고 있으며, 탈산 효과와 동시에 Slag foaming을 통한 전력에너지를 저감시키기 위해 가탄제를 투입하고 있다. 본 연구에서는 상기 효과들을 경제적으로 달성하기 위해 폐 MgO-C계 내화재를 사용하고자 한다. 폐 MgO-C계 내화재는 현재 대부분 재활용되지 못하고 폐기되고 있는 실정이지만 다량의 MgO와 흑연 성분을 함유하고 있어 제강용 Flux로서의 효용가치가 입증되면 대량 재활용이 가능할 것으로 기대된다. 본 실험에서는 상용 EAF slag 조성을 토대로 Target 조성 범위를 설정하였다. Target EAF slag가 원만히 형성될 수 있도록 하기 위해 Flux와 함께 투입될 Pre-melt base slag를 제조하였다. Pre-melt base slag는 SiO₂, Al₂O₃, FeO를 혼합하여 알루미나 도가니에 장입 후 1450℃에서 1시간 이상 가열하여 제조하였다. 이후 제조된 Pre-melt base slag에 혼합 Flux #2(경소돌로마이트+폐 MgO-C계 내화재+석회석)을 가하여 용융반응 시험을 수행하고 그 결과를 기존 제강 Flux에 해당하는 혼합 Flux #1(경소돌로마이트+석회석) 경우와 비교 평가하여 그 대체 가능성을 평가하였다. 신뢰성있는 평가를 도출하기 위해 XRD, XRF 및 Slag foam height, Slag basicity, 철 회수 등의 평가를 종합하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.587-609
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• 2019

본 연구에서는 고준위폐기물 처분장 내 완충재 로 제시되고 있는 벤토나이트의 재료적인 측면에서 장 단기 처분 안정성을 분석하였으며, 처분효휼 향상을 위한 완충재 디자인 관련 대안개념에 대해 연구동향을 분석하였다. 일반적으로 $150{\sim}250^{\circ}C$ 사이에서 온도증가 및 증기발생 등으로 인해 완충재의 수리전도도와 팽윤능에 비가역적인 변화가 발생한다고 보고된다. 하지만 완충재의 최고온도가 최소한 $150^{\circ}C$를 초과하지 않는다면 온도가 벤토나이트 완충재의 재료적, 구조적 그리고 광물학적 안전성에 미치는 영향은 크지 않는 것으로 분석되었다. 완충재 최고온도 제한은 심층처분장 단위면적에 처분할 수 있는 폐기물의 양을 제한하여 처분효율을 결정하며, 나아가 처분부지의 확보 가능성에까지 영향을 미치는 중요한 설계 인자이다. 따라서 고온이 완충재의 성능에 미치는 영향을 규명함으로써 완충재의 최고온도 제한을 완화하고, 이를 통해 심층처분장의 처분밀도 향상과 처분장 설계의 최적화를 도모할 필요가 있다. 이와 더불어 처분효율을 극대화하기 위해서는 복합소재(흑연, 실리카 등) 및 다중구조(전도층, 절연층 등)의 고기능성 공학적방벽재 개발과 다층처분장(multilayer repository)으로 처분장 레이아웃을 변경하는 방법 등을 병행하여 검토할 필요가 있다. 이는 처분사업의 신뢰성 및 국민 수용성 확보에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.