• 환경정보
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• 통권385호
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• pp.20-23
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• 2010

전지는 크게 1차전지와 2차전지로 분류된다. 1차전지는 재충전을 할 수 없는 1회 사용전지를 말하며 2차전지는 충전이 가능해 몇 번이고 사용가능한 전지이다. 생성에너지의 효율 향상, 즉 에너지저장으로의 패러다임 변화가 일어나고 있다. 2차전지 중 리튬이온전지는 다른 전력저장 기술에 비해 향후 기술의 성장 가능성이 높아 적용분야의 확대가 예상되며 향후 중대형 전지분야에서도 경쟁력 확보가 가능할 것으로 전망되고 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1999년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.1-2
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• 1999

시간과 공간의 구애를 받지 않는 양질의 음성, 화상, 문자정보의 교환을 위한 노력으로 디지털 휴대폰과 휴대용 컴퓨터가 등장하면서 음성과 문자정보의 교환분야에 커다란 진보를 이룩하였다. 그러나 현재는 휴대폰이 음성정보에 문자정보교환이 추가된 상황이기 때문에, 아직도 관련 정보교환기술 및 기기개발이 진행되고 있다. 앞으로 휴대폰과 휴대용 컴퓨터의 기능을 통합하고 화상정보까지 결합된 휴대용 정보기기를 위해서는 전자회로의 집적화 및 통신속도 증대가 필수적이다. 또한 이들 휴대용 정보기기를 구동시키기 위한 전력도 증가될 것으로 예측되기 때문에, 현재 전원으로 사용되는 2차전지보다 에너지 밀도가 더욱 증패된 전지가 요구될 것으로 예상된다. 그리고 내연기관의 배기에 의해 발생되는 환정오염문제를 해결하기 위한 방법중의 일환으로 전기자동차 개발이 진행되고 있으며, 이들 전기자동차에 2차전지를 장착하기 위해서 경제성이 있고, 고속충전이 가능하고, 안전성이 높은 고에너지 밀도의 2차 전지 개발이 요구되고 있다. 현재 2차전지는 음극재료나 양극재료에 따라 낚축전지, 니켈/카드륨(Ni/Cd) 전지, 니켈/수소(Ni/MH) 전지, 라륨 2 차전지등이 있으며, 전극재료의 고유특성에 의해 전위와 애너지 밀도가 결정된다. 특히 리튬 2차전지는 리튬의 낮은 산화환원전위와 분자량으로 인해 에너지 밀도가 높기 때문에 앞에서 언급한 휴대용 전자기기의 구동전원으로 많이 사용되고 있다. 리튬 2차전지는 음극 재료가 금속리튬인 경우는 리튬금속으로, 탄소재료인 경우는 리튬이온이라 하며, 한편으로 전해질이 고체 고분자이거나 혹은 역체 유기용매와 리튬염을 고분자와 혼성시킨 겔(gel)인 경우는 고분자로, 전해짙이 리튬염이 전리되어 있는 유동성 액체일 경우는 고분자를 생략하여 구분하고 있다. 즉 리튬금속 2 차전지(LB), 리튬이온 2 차전지(LIB), 리튬금속 고분자 2차전지(LPB), 리튬 이온 고분자 2차전지(LIPB)로 크게 구분된다. 금속리듐을 음극으로 사용하고 전해질로는 리튬염이 전리되어 있는 액체유기용매 를 사용한 리튬금속 2차전지는, 금속리튬전극이 충방전 과정을 반복하면서, 전리된 리튬이 균일하게 산화환원되지 못하고 표변에서 양극방향으로 성장하는 수지상 (dendrite) 현상으로 인해 안전성 확보에 문게가 있었다. 리튬과 알루미늄 합금형태로 음극에 사용한 동전형 전지는 상용화 되었지만, 이러한 단점을 개선하기 위해 리튬이온이 금속으로 석활되는 환원반응전위보다 높은 전위에서 전극재료가 충전되면서 리튬이온이 저장되고, 방전되면서 배출되는 탄소를 음극재료로, 그리고 리튬이온이 충방 전시 가역적으로 삼입 탈리되는 층상의 리튬금속산화물을 양극으로 구성하고, 엑체 전해질과 다공성 고분자 분리막을 사용한 것이 LIB이다. LIB에서 리튬이온의 이동이 가능한 액체전해질의 가능을 고분자 전해질이 대신함으로서 보다 높은 안정성을 확보 한 전지가 LIPB 이다. 또한 고분자 전해질을 사용한 경우 금속리튬상에서의 수지상 성장이 저하되는 현상이 관찰됨으로서, 이론용량이 3,860mAh/g 에 달하는 리튬금속 혹은 합금을 고분자 전지에서 음극으로 사용하고자 하는 2 차전지가 LPB 이다. 리튬 2차전지는 비록 1989년 액체전해질을 사용한 금속리튬 2차전지의 실패전력을 안고있지만 궁극적으로는 이론적으로 최대의 에너지밀도를 가지고 있는 LPB를 지 향할 것으로 예상되지만 가까운 장래에 실현되기는 어려울 것이다. 따라서 향후의 라튬 2차전지의 전개방향은 현재의 LIB를 고분자 전해질을 채용하는 LIPB로 진행시커면서 저가의 전극재료개발을 지속적으로 추진할 것으로 예상된다. 현재 리튬 2차전지는 소형전지에 국한되고 있지만 전기자동차나 전력저장용으로 이를 대형화시커기 위해서는 열적특성이 우수하고 저가인 전극재료개발이 선행되야하기 때문에, 저가의 탄소재료와 코발트산화물을 대신할 수 있는 철, 망칸 또는 니켈산 화물의 개발이 필요하다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2002년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.123-126
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• 2002

레독스-흐름 2차 전지는 레독스 쌍이 녹아있는 수용액을 탱크에 저장한 다음 펌프로 유통형 전해 셀에 공급해 충방전하는 2차 전지의 한 종류이며, 종래의 2차 전지와는 다른 재생형 연료전지 중의 하나이다[1]. 이러한 전지의 원리는 19세기말부터 알려져 있었지만, 중량과 용적이 컸기 때문에 소형화, 경량화가 중시되는 2차 전지로서는 부적당하였고, 수용액을 사용하기 때문에 기전력이 낮다는 결점이 있었다.(중략)

• 전기의세계
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• 제46권3호
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• pp.38-44
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• 1997

본고에서는 리튬이온 2차전지의 전기적, 기구적 특징에 대하여 서술하고, 충전회로의 설계 및 리튬이온 2차전지를 채용한 전원공급장치 설계방법에 대하여 서술하고 향후 2차전지 개발동향 및 국내 전지시장 및 개발상황에 대하여 소개하고자 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.50-51
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• 2022

현재 사용되는 2차 전지의 특성상 저온 및 고온에 반응하는 특성이 나타나고 있다. 이러한 특성을 고려하여 충방전제어를 진행하면서 사용 되는 2차 전지의 활용을 최대한 운영이 가능한 방법을 제시 하고자 한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.85-88
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• 2011

석유 등 화석연료로 인한 지구온난화 문제와 더불어 일본 대지진 이후 원자력발전의 안전에 의문이 제기 되면서 신재생에너지에 대한 관심이 한층 고조되고 있다. 이에 발맞추어 국가정책으로 녹색성장 정책이 실행됨에 따라 2030년까지 전체 에너지원 중 신에너지전원의 비중을 전체 에너지원의 11%로 확대하는 정책을 적극적으로 추진하고 있다. 따라서 신재생에너지를 통하여 얻은 전기에너지를 저장하여 사용 할 수 있는 2차 전지에 대한 연구가 다수의 산업 현장에서 각광을 받고 있다. 최근 2차 전지는 Smart Grid 및 전기자동차분야에서 폭넓게 사용 되면서 정확한 출력전압, SOC 및 충-방전 예상 시간을 추정하여 2차 전지의 과충전, 과방전으로 인하여 생기는 고장 및 사고를 미연에 방지하고 2차 전지 사용 시 편의성을 제공하기 위한 시스템에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 논문은 이런 실정에 맞추어 LabVIEW 프로그램을 활용하여 2차 전지의 상태를 실시간으로 감시 및 제어하는 프로그램을 제작함으로써, 사고 시 2차 전지에 가해지는 피해 방지 및 관리 시 발생하는 여러 문제점에 대한 효율적인 해결 방안을 제시하고자 한다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능시스템학회 2008년도 춘계학술대회 학술발표회 논문집
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• pp.37-40
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• 2008

본 논문은 2차전지의 최적화된 충 ${\cdot}$ 방전 제어를 위한 지능형 제어 알고리즘을 제안한다. 고용량화된 2차 전지는 높은 에너지 밀도를 갖게 되고, 과충전에 의한 발화와 과방전에 의한 열화 특성으로 위험성이 존재하므로 정밀하게 전안, 전류를 제어하지 않으면 그 성능을 발휘하기 어렵다. 전지의 위험성을 제거하고 성능을 최대로 활용하기 위해서는 모든 전지 셀의 충방전 전류량을 조절하여 모든 전지의 셀간 전압 차이를 밸런스 제어 해야 한다. 하지만 전지의 특성에 영향을 미치는 임피던스가 사이클 라이프와 온도 변화 등 외부 환경에 의해 비선형적으로 변화하기 때문에 전지의 셀간 밸런스 제어에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 지능형 충 ${\cdot}$ 방전 제어 알고리즘을 이용하여 임피던스의 변화에도 적응 가능 하고 2차 전지가 가질 수 있는 최대 에너지를 사용할 수 있는 최적화된 방법을 제안한다. 또한 제안하는 알고리즘과 제어회로의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 그 효용성을 입증한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.537-540
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• 2012

기존 2차 전지 내부저항 측정 또는 잔존 용량 측정 등의 2차전지의 수명을 예측 방법들이 있으나 이 방법은 여러 가지 사용 환경에 따른 측정 오류 발생으로 의해 잔존 수명 예측을 정확하게 판단하기는 어려운 실정이다. 따라서 본 논문은 2치전지의 전해액 비중을 이용한 수명 예측 알고리즘을 개발하고 LabVIEW프로그램을 활용한 2차 전지 상태 감시와 잔존 수명을 예측하는 프로그램을 제작하여, 2차 전지의 상태와 교체 시점에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1993년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.63-64
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• 1993

레독스-흐름 2차전지는 발전소의 잉여전력, 태양전지 및 전기자동차 등 응용 분야가 넓은 유망한 에너지 저장 방법의 하나이다[1,2]. Fe-Cr계 2차전지와 비교하여 수소 가스의 발생이 없고 양쪽 액의 확산에의한 혼합으로 전지의 용량이 떨어지지 않고 rebalance의 필요가 없는 등 많은 장점을 가지고 있으며 조작이 간단하며 기전력 (1,4 V)과 에너지 밀도가 높기 때문에 compact화가 가능하다[1].

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.50-50
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• 1999

마이크로 공정을 이용한 초소형 정밀 기계는 공정 기술과 재료 기술의 발전에 의하여 더욱 소형화되고 있으며 특히 기능을 갖는 부분과 이 부분을 제어하는 주변회로의 on-chip화의 요구가 증가되기 시작하였다. 이와 같은 추세에 있어서의 문제점은 초소형 정밀기계 부품 소자의 구동을 위한 에너지원의 개발이다. 즉, 소자의 크기가 작아진 것에 부합되는 초소형의 전지가 필요하게 된 것이다. 따라서 보다 완전한 초소형 정밀 기계 및 마이크로 소자의 구현을 위하여 마이크로 소자와 혼성 (Hybrid) 되어 이용될 수 있는 고성능 및 초소형의 전지의 개발이 필수적이다. 초소형 전지의 구현을 위하여 Li계의 2차 전지를 선택하여 이를 박막화하고 반도체 공정을 도입할 수 있다. 이러한 전지를 박막형 2차 전지 또는 박막형 마이크로 전지(thin film Secondary Battery : TFSB or Thin Film Micro-Battery : TFMB)라 하며 이러한 2차 전지는 일반적인 벌크 전지와 동일하게 cathode/Electolyte/Anode의 구조를 갖는다. 박막의 특성상 전해질은 고상의 물질을 사용하는 것이 벌크형 2차 전지와 다른 점이다. TFSB의 성능은 주로 cathode에 의하여 결정되며 지금까지 많은 cathode 물질에 대한 연구 보고가 발표되고 있다. 반도체 공정을 이용한 TFMB의 제작시 무엇보다 중요한 점은 우수한 고상 전해질 및 anode 물질의 선택에 있다. 최근에 2차 전지를 위한 carbon계 anode를 대체할 수 있는 SnO에 대한 보고가 있는데 이는 한 개의 Sn 원자당 2개 이사의 Li가 반응하여 높은 용량을 갖는 전지의 제작이 가능하기 때문이다. Sno2의 anode는 매우 높은 충전용량을 갖는데 첫 번째 방전시에 Li2O를 생성하여 비가역적 반응을 나타내고 계속되는 충방전 동안 Li-Sn 합금이 생성되어 2차전지의 가역적 반응을 가능하게 한다. SnO2 는 대기중에서 Li 금속보다 안정하기 때문에 전지의 제작 공정 및 사용 면에서 매우 우수한 물질이지만 아직까지 SnO2 구조적 특성과 전지의 충, 방전 특성에 대한 관계의 규명을 위한 정확한 정설은 제시되고 있지 못하다. 본 연구에서는 TFSB anode 물질로써 SnOx박막을 상온에서 여러 전도성 콜렉터 위에 증착하여 그 충, 방전 특성을 보고하였다. 증착된 SnOx박막의 표면은 SEM, AFM으로 분석하였으며 구조의 분석은 XR와 Auger electron spectroscope로 하였다. 충, 방전 특성을 분석하기 위하여 리늄 foil을 대극과 참조 전극으로 하여 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 100회 이상의 정전류 충, 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 구조, 콜렉터의 종류 및 Sn/O비에 따라 서로 다른 충, 방전 거동을 나타내었다.