• 제목/요약/키워드: Battery of Life

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Structural Behavior of Mixed $LiMn_2O_4-LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ Cathode in Li-ion Cells during Electrochemical Cycling

  • 윤원섭;이상우
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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    • pp.5-5
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    • 2011
  • The research and development of hybrid electric vehicle (HEV), plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) and electric vehicle (EV) are intensified due to the energy crisis and environmental concerns. In order to meet the challenging requirements of powering HEV, PHEV and EV, the current lithium battery technology needs to be significantly improved in terms of the cost, safety, power and energy density, as well as the calendar and cycle life. One new technology being developed is the utilization of composite cathode by mixing two different types of insertion compounds [e.g., spinel $LiMn_2O_4$ and layered $LiMO_2$ (M=Ni, Co, and Mn)]. Recently, some studies on mixing two different types of cathode materials to make a composite cathode have been reported, which were aimed at reducing cost and improving self-discharge. Numata et al. reported that when stored in a sealed can together with electrolyte at $80^{\circ}C$ for 10 days, the concentrations of both HF and $Mn^{2+}$ were lower in the can containing $LiMn_2O_4$ blended with $LiNi_{0.8}Co_{0.2}O_2$ than that containing $LiMn_2O_4$ only. That reports clearly showed that this blending technique can prevent the decline in capacity caused by cycling or storage at elevated temperatures. However, not much work has been reported on the charge-discharge characteristics and related structural phase transitions for these composite cathodes. In this presentation, we will report our in situ x-ray diffraction studies on this mixed composite cathode material during charge-discharge cycling. The mixed cathodes were incorporated into in situ XRD cells with a Li foil anode, a Celgard separator, and a 1M $LiPF_6$ electrolyte in a 1 : 1 EC : DMC solvent (LP 30 from EM Industries, Inc.). For in situ XRD cell, Mylar windows were used as has been described in detail elsewhere. All of these in situ XRD spectra were collected on beam line X18A at National Synchrotron Light Source (NSLS) at Brookhaven National Laboratory using two different detectors. One is a conventional scintillation detector with data collection at 0.02 degree in two theta angle for each step. The other is a wide angle position sensitive detector (PSD). The wavelengths used were 1.1950 ${\AA}$ for the scintillation detector and 0.9999 A for the PSD. The newly installed PSD at beam line X18A of NSLS can collect XRD patterns as short as a few minutes covering $90^{\circ}$ of two theta angles simultaneously with good signal to noise ratio. It significantly reduced the data collection time for each scan, giving us a great advantage in studying the phase transition in real time. The two theta angles of all the XRD spectra presented in this paper have been recalculated and converted to corresponding angles for ${\lambda}=1.54\;{\AA}$, which is the wavelength of conventional x-ray tube source with Cu-$k{\alpha}$ radiation, for easy comparison with data in other literatures. The structural changes of the composite cathode made by mixing spinel $LiMn_2O_4$ and layered $Li-Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ in 1 : 1 wt% in both Li-half and Li-ion cells during charge/discharge are studied by in situ XRD. During the first charge up to ~5.2 V vs. $Li/Li^+$, the in situ XRD spectra for the composite cathode in the Li-half cell track the structural changes of each component. At the early stage of charge, the lithium extraction takes place in the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component only. When the cell voltage reaches at ~4.0 V vs. $Li/Li^+$, lithium extraction from the spinel $LiMn_2O_4$ component starts and becomes the major contributor for the cell capacity due to the higher rate capability of $LiMn_2O_4$. When the voltage passed 4.3 V, the major structural changes are from the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, while the $LiMn_2O_4$ component is almost unchanged. In the Li-ion cell using a MCMB anode and a composite cathode cycled between 2.5 V and 4.2 V, the structural changes are dominated by the spinel $LiMn_2O_4$ component, with much less changes in the layered $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, comparing with the Li-half cell results. These results give us valuable information about the structural changes relating to the contributions of each individual component to the cell capacity at certain charge/discharge state, which are helpful in designing and optimizing the composite cathode using spinel- and layered-type materials for Li-ion battery research. More detailed discussion will be presented at the meeting.

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대학교 재학생에서 Fatigue Severity Scale의 신뢰도 및 타당도 연구 (Reliability and Validity of the Fatigue Severity Scale among University Student in South Korea)

  • 이정현;정현석;임수미;조한별;마지영;고은;임주연;이선혜;배수진;이유진;류인균;정도언
    • 생물정신의학
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    • 제20권1호
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    • pp.6-11
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    • 2013
  • Objectives There are only a limited number of studies on instruments assessing fatigue in university students, although fatigue exerts negative influences on their health and academic performances and fatigue-related complaints are more frequently reported in young adults than middle-aged adults. The aim of this study was to validate the 9-item Fatigue Severity Scale (FSS) among university students including both undergraduate and graduate students in South Korea. Methods A total of 176 university students completed a battery of self-report questionnaires, including the FSS, the Brief Fatigue Inventory (BFI), the Beck Depression Inventory-II (BDI-II), the Beck Anxiety Inventory (BAI), the Medical Outcomes Study Short Form 36 version 2 (MOS-SF36v2), and the Inclusion of Community in the Self Scale (ICS). The data were collected from February of 2012 to June of 2012. The reliability, convergent validity, divergent validity, and exploratory factor analyses were conducted to assess psychometric properties of the FSS. Results The mean FSS score was 3.20 (standard deviation = 1.43). The FSS demonstrated an excellent internal consistency (Cronbach's ${\alpha}$ = 0.93) and item-total correlations ranged from 0.56 to 0.90. Correlations of the FSS with the BFI (r = 0.71, p < 0.01), BDI-II (r = 0.54, p < 0.01), BAI (r = 0.46, p < 0.01), MOS-SF36v2 physical component summary (r = -0.28, p < 0.01), MOS-SF36v2 mental component summary (r = -0.55, p < 0.01), and ICS (Spearman's rho = -0.07, p = 0.33) showed acceptable convergent and divergent validity. Exploratory factor analysis defined one underlying factor (eigenvalue = 5.67) that explained 93.50% of the total variance. Conclusions To the best of our knowledge, this is the first study to investigate reliability and validity of the FSS in university students. The FSS exhibits good psychometric properties for evaluation of fatigue among university students in South Korea. Since the FSS is easy to administer, score, and interpret, it could be a useful tool in research and practice for assessing fatigue among university students.

Ni/MH 2차전지용 TiFe1-xNix 합금전극의 방전특성에 대한 열처리의 영향 (Effects of Heat-treatments on Discharge Characteristics of TiFe1-xNix Alloy Electrodes for Ni/MH Secondary Battery)

  • 정순돌;정상식;안효준;김기원
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제9권4호
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    • pp.135-141
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    • 1998
  • Fe-Ti계 수소저장합금 전극의 방전특성을 개선하기 위하여 Ni을 첨가한 $TiFe_{1-x}Ni_x$ 합금을 제조하여 방전특성과 열처리 온도에 따른 변화를 조사하였다. 합금의 조성은 x = 0.1에서 0.6까지 0.1 단위씩 변화시킨 6가지 조성을 선택하여 각각에 대한 초기방전용량과 충방전사이클에 따른 용량변화를 조사하였다. 초기방전용량은 Ni의 조성이 클수록 증가하다가 x = 0.6 에서 다시 감소하였으며 Ni의 조성이 증가함에 따라 사이클특성은 전반적으로 매우 악화되었다. 열처리온도가 사이클 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 초기용량이 가장 우수한 $TiFe_{0.5}Ni_{0.5}$ 합금에 대하여 $700{\sim}900^{\circ}C$ 의 온도범위에서 열처리를 시행한 후 방전특성을 조사하였다. 열처리에 의해서 초기용량은 감소되지만 사이클 특성은 현저히 개선되었다. $700{\sim}850^{\circ}C$의 온도범위에서 1시간 열처리한 전극의 경우에 사이클이 진행되면서 방전용량이 크게 회복되었으며, 열처리한 표면조직을 SEM 으로 관찰해 본 결과 이는 충분한 전극강도 및 기공율에 기인한 것으로 생각되었다. $900^{\circ}C$에서 1시간 열처리한 전극은 충분한 기공율을 갖지 못하여 방전특성이 좋지 않음을 알 수 있었다.

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전도성 Polypyrrole의 분해 특성과 물성 개선 (Characteristics of Degradation and Improvement of Properties with Conducting Polypyrrole)

  • 이홍기;엄정호;박수길;심미자;김상욱;이주성
    • 공업화학
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    • 제5권5호
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    • pp.764-771
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    • 1994
  • 친핵성용매하에서 p-toluenesulfonic acid나 bezensulfonic acid와 같은 유기산을 지지전해질 겸 dopant로 사용하여 전도성 Polypyrrole필름을 전해중합하였고 분해 특성과 기계적 물성증가에 대하여 고찰하였다. Dimethyformamide/p-toluenesulfonic acid에서 합성한 polypyrrole 필름이 전도도 10-40S/cm, 인장강도 $25N/mm^2$. 연신율은 10%로 가장 좋은 특성을 나타내었다. 또한 전해중합시 최적 조건은 0.5M의 pyrrole과 0.5M의 p-toluenesulfonic acid를 첨가하여 정전류법에서는 $2mA/cm^2$의 전류밀도가, 정전위법으로는 0.9V vs. $Ag/Ag^+$에서 중합할 때였으며 생성된 필름은 공기중에서 안정하였고 도핑, 탈-도핑이 가역적이어서 2차 전지로서의 특성을 갖고 있었다. 온도에 따른 분해과정이 1차 반응으로 dopant 음이온이 분해반응에 관여하지 않아 산화안정성이 좋았으며 분해활성화 에너지는 $1.01JK^{-1}mol^{-1}$, $25^{\circ}C$에서의 분해속도상수는 $3.1{\times}10-7min^{-1}$였다. 여러 가지 host polymer와의 composite를 검토한 결과 인장강도는 50%, 연신율은 100% 정도로 기계적 물성을 증가시킬 수 있었다.

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디지털 오디오 프로세서용 전류모드 소자의 성능 개선에 관한 연구 (Performance Improvement of Current-mode Device for Digital Audio Processor)

  • 김성권;조주필;차재상
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제8권5호
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    • pp.35-41
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    • 2008
  • 본 논문은 디지털 오디오 신호처리의 고속 및 저전력 동작을 구현하기 위한 전류모드 신호처리의 고성능 회로에 관하여 설계방안을 제시한다. 디지털 오디오 프로세서는 FFT(fast Fourier transform)와 같은 디지털 연산 동작이 필요하며, FFT 프로세서는 그 설정 포인트에 따라, 전력이 많이 필요하게 되며, 또한 고속 동작의 요구에 따라, 전력의 부담은 증대되고 있다. 따라서, 디지털 오디오 프로세서에 SI(switched current) circuit을 이용하는 analog current-mode 신호처리의 응용이 적용되게 되었다. 그러나 SI circuit을 구성하는 current memory는 clock-feedthrough의 문제점을 갖기 때문에, 전류 전달 특성에 있어서 오차를 발생시킨다. 본 논문에서는 current memory의 문제점인 clock- feedthrough의 해결방안으로 switch MOS에 dummy MOS의 연결을 검토하고, 0.25um process로 제작하기 위하여 switch MOS와 dummy MOS의 width의 관계를 도출하고자 한다. 시뮬레이션 결과, memory MOS의 width가 20um, 입력전류와 바이어스전류의 비가 0.3, switch MOS의 width가 2~5um일 경우에 switch MOS와 dummy MOS의 width는 $W_{M4}=1.95W_{M3}+1.2$의 관계로 정의되고, switch MOS의 width가 5~10um일 경우에 width는 $W_{M4}=0.92W_{M3}+6.3$의 관계로 정의되는 것을 확인하였다. 이 때, 정의된 MOS transistor의 width관계는 memory MOS의 설계에 유용한 지침이 될 것이며, 저전력 고속 동작의 디지털 오디오 프로세서의 적용에 매우 유용할 것으로 기대된다.

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NCM Black Mass 황산침출 개선을 위한 대체침출제 메탄술폰산의 적용가능성 연구 (Feasibility Study of Methanesulfonic Acid (MSA), an Alternative Lixiviant to Improve Conventional Sulfuric Acid Leaching of NCM Black Mass)

  • 정혜원;이제승;송강훈;박민서;안준모
    • 자원리싸이클링
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    • 제33권1호
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    • pp.58-68
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    • 2024
  • 핵심광물인 니켈, 코발트, 리튬은 NCM계 리튬이온배터리(이하 LIB)의 양극소재로 알려져 있다. 탄소중립 기조에 따라 전기자동차의 보급량 증가로 핵심광물 수요도 증가할 것으로 예상된다. 하지만, LIB용 핵심광물 Li, Co, Ni의 수요대비 공급 부족으로 인해, 폐리튬이온배터리(EOL LIB)의 리싸이클링 수요가 증가할 것으로 예상된다. EOL LIB(폐 LIB) 재활용은 유해화학물질 무기산 침출제인 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4)을 침출공정에 적용하여 재활용한다. 본 연구에서는 친환경 대체침출제 메탄술폰산(이하 MSA)의 적용 가능성을 검토하였다. 또한, 침출제 농도, 환원제 농도, 침출시간, 광액농도(P/D), 온도 등의 침출인자가 NCM Black mass 침출에 미치는 영향을 연구하였다. 침출실험 결과, 침출제와 환원제 농도, 침출시간, 침출온도가 증가함에 따라 목적금속 Ni, Li, Co, Mn의 침출률이 향상됨을 확인하였고, 금속의 최대 침출률은 80℃에서 99% 이상으로 나타났다. 또한, MSA는 NCM Black mass 대상 침출에 적용하여 Ni, Li, Co, Mn을 회수할 수 있음을 확인하였다.

오픈소스 하드웨어를 이용한 IoT 미아찾기 시스템 (Development of IoT Searching System Missing Children by utilizing Open Source Hardware)

  • 허성무;김차종
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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    • pp.277-280
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    • 2016
  • 현재 미아 찾기 시스템들은 QR코드와 RFID칩, 스마트 폰 간의 통신을 이용한 미아 찾기 시스템들로 이루어져 있다. 그러나 현재의 미아 찾기 시스템은 주변에 사람이 있어야 찾을 수 있고, 아이들에게 스마트폰을 사줘야하는 부모들의 경제적인 부담과 제한적인 배터리로 인해 납치와 같은 극한상황이나 주변 사람 도움없이 미아를 찾기 힘들다는 한계점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 사람이 주변에 있을 때와 없을 때 두가지 측면에서 접근해야 한다. 본 논문에서는 IoT(Internet of Things) 기술로 각광 받고 있는 비콘과 오픈소스 하드웨어를 이용하여 AP(Access Point)가 설치된 한정된 공간에서 주변에 보호자 없이 미아를 찾을 수 방법과 각각 개개인의 스마트폰 어플리케이션이 AP가 되어 미아를 찾을 수 있는 방법 두 가지를 결합한 IoT 미아 찾기 시스템을 개발하였다. 두 가지 상황에 대한 미아의 위치 정보를 상황인식을 통해 정확하게 제공하는 것이 주된 목적이며 스마트 폰 APP은 87.7%, 감시용 디바이스 AP는 91.1%의 정확도 결과를 얻을 수 있었다.

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구강 내 산도의 생체 내 측정을 위한 wireless pH telemetry의 개발 (THE DEVELOPMENT OF INDWELLING WIRELESS PH TELEMETRY OF INTRAORAL ACIDITY)

  • 김형준;김재문;정태성;김신
    • 대한소아치과학회지
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    • 제35권1호
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    • pp.1-10
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    • 2008
  • 치아 우식증과 침식증의 진단과 예방에 있어 구강 내 환경, 특히 산도를 정밀하게 평가하는 것은 매우 중요한 일이다. 본 연구는 구강 내의 산도측정을 위한 기존 방법들의 단점을 보완하고자 구강 내 무선 pH 원격측정 방법을 개발하고, 실제로 측정시의 효율성을 얻기 위해 시행되었다. 구강 외로 부착되는 부가적인 장치 없이 구강 내에만 장착하여 24시간 이상 수소이온농도지수(이하 pH)를 측정할 수 있는 무선 원격측정장치를 개발하고, 정확한 산도의 측정이 가능한지를 검증하였다. 그리고 이 장치를 실제 구강 내에 장착하여 피검자로 하여금 24시간 동안의 시간별 상세한 섭식과 활동 내용, 수면 상태를 기록하도록 하고 24시간 후 구강으로부터 수거하여 지난 24시간 동안의 pH의 변화를 획득하고 분석하였다. 그 결과, 구강 내 장치와 구강 외 장치로 이루어진 구강 내 무선 pH 원격측정방법의 개발에 성공하였으며 24시간 동안 피검자의 구강 내 pH 변화를 측정한 결과, 피검자가 실제 섭취하였던 시간과 음식 종류에 일치하게 측정치를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통하여 장시간 무선 pH 원격측정방법을 이용하여 구강 내 pH를 측정할 수 있게 됨으로써, 기존의 유선 pH 원격측정방법이 가진 한계점을 극복할 수 있게 되어 구강 내 환경이나 우식학과 관련된 보다 광범위한 연구가 가능하게 될 것이다.

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Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3 세라믹 고체전해질의 B2O3 첨가에 따른 미세구조 및 이온전도도에 대한 연구 (Investigation of Microstructure and Ionic Conductivity of Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3 Ceramic Solid Electrolytes by B2O3 Incorporation)

  • 권민재;한현일;신슬기;구상모;신원호
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제36권6호
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    • pp.627-632
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    • 2023
  • Lithium-ion batteries are widely used in various applications, including electric vehicles and portable electronics, due to their high energy density and long cycle life. The performance of lithium-ion batteries can be improved by using solid electrolytes, in terms of higher safety, stability, and energy density. Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3 (LATP) is a promising solid electrolyte for all-solid-state lithium batteries due to its high ionic conductivity and excellent stability. However, the ionic conductivity of LATP needs to be improved for commercializing all-solid-state lithium battery systems. In this study, we investigate the microstructures and ionic conductivities of LATP by incorporating B2O3 glass ceramics. The smaller grain size and narrow size distribution were obtained after the introduction of B2O3 in LATP, which is attributed to the B2O3 glass on grain boundaries of LATP. Moreover, higher ionic conductivity can be obtained after B2O3 incorporation, where the optimal composition is 0.1 wt% B2O3 incorporated LATP and the ionic conductivity reaches 8.8×10-5 S/cm, more than 3 times higher value than pristine LATP. More research could be followed for having higher ionic conductivity and density by optimizing the processing conditions. This facile approach for establishing higher ionic conductivity in LATP solid electrolytes could accelerate the commercialization of all-solid-state lithium batteries.

중학교 2학년 학생들의 키에 대한 인식 연구 (A study on the attitudes of middle school students concerning height)

  • 이원덕;유재욱;이준화;이주석;조경래
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제51권3호
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    • pp.248-255
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    • 2008
  • 목 적 : 청소년들이 자신의 키에 대해 어떻게 생각하고 있고 어떤 고민을 하고 있고 그리고 키의 문제를 해결하기 위해 어떤 방법을 고려하고 있고 행동하고 있는지 그 경향을 알아보고자 하였다. 방 법 : 중학교 2학년 학생 1,422명을 대상으로 하여 키와 관련된 문제들에 대한 설문조사를 하였다. 결 과 : 희망키와 실제의 키는 뚜렷한 차이가 있었으며 대부분의 학생들이 자신의 키에 불만족하였고 또한 대부분의 학생이 자신의 키에 관심이 있었다. 그러나 대부분의 학생이 자신의 키에 관심이 있고 불만족 했던 것에 비해 실제로 키를 키우기 위해 구체적인 노력을 하는 경우는 적었으며 키 치료에서 한약제 투여비율이 높았다. 한편 학생들은 일반적으로 친구들을 단순히 키로써 판단하지 않지만 자신보다 작은 친구를 무시하거나 자신보다 큰 친구에 대해 열등감을 느끼는 경향이 일부 있었고 대부분의 학생들은 큰 키나 좋은 몸매 보다는 예쁘거나 잘생긴 얼굴을 더욱 원하였다. 또한 대부분의 학생들은 키가 작으면 살아가는데 문제가 있다고 생각하였고 키가 작은 것이 별 문제가 되지 않는 다고한 경우는 소수에 불과하였다. 결 론 : 청소년들의 키에 대한 생각과 고민을 이해하고 이를 키 치료의 한 측면으로 인식해야할 것으로 사료된다.