• 한국재료학회지
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• 제31권9호
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• pp.502-510
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• 2021

Hierarchically porous carbon materials with high nitrogen functionalities are extensively studied as high-performance supercapacitor electrode materials. In this study, nitrogen-doped porous carbon textile (N-PCT) with hierarchical pore structures is prepared as an electrode material for supercapacitors from a waste cotton T-shirt (WCT). Porous carbon textile (PCT) is first prepared from WCT by two-step heat treatment of stabilization and carbonization. The PCT is then nitrogen-doped with urea at various concentrations. The obtained N-PCT is found to have multi-modal pore structures with a high specific surface area of 1,299 m² g^-1 and large total pore volume of 1.01 cm³ g^-1. The N-PCT-based electrode shows excellent electrochemical performance in a 3-electrode system, such as a specific capacitance of 235 F g^-1 at 1 A g^-1, excellent cycling stability of 100 % at 5 A g^-1 after 1,000 cycles, and a power density of 2,500 W kg^-1 at an energy density of 3.593 Wh kg^-1. Thus, the prepared N-PCT can be used as an electrode material for supercapacitors.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.36-39
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• 2019

Effects of the spherically shaped Ge and the rod-like carbon-coated Ge on the superconducting properties of $MgB_2$ were investigated. Pure Ge and carbon-coated Ge nano-powders were synthesized under the different amount of $CH_4$ (0 to 5 kPa) by using DC thermal plasma method. When the $CH_4$ was added ~100 nm sized Ge with a spherical shape changed to rod-like morphology with a diameter of ~30-70 nm and a length of ~400-500 nm. Also it was confirmed that thin carbon layers of a few nanometers were formed along the rod length and the agglomerated carbons were found on the edges of rods. Pure spherical Ge and Ge/C rods were mixed and milled with Mg & B precursor to form the doped $MgB_2$ bulk samples by the solid-state reaction method. Almost no change of $T_c$ was noticed for the pure Ge-added $MgB_2$, whereas $T_c$ was found to decrease with the Ge/C-added $MgB_2$ samples. It was found that the pure spherical Ge showed to have a negative effect on the flux pinning of $MgB_2$. However, Ge/C rods can enhance the flux pinning property of $J_c$ due to the coated carbon on Ge rods.

• 한국재료학회지
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• 제32권9호
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• pp.369-378
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• 2022

The recycling of solid waste materials to fabricate carbon-based electrode materials is of great interest for low-cost green supercapacitors. In this study, porous carbon foam (PCF) was prepared from waste floral foam (WFF) as an electrode material for supercapacitors. WFF was directly carbonized at various temperatures of 600, 800, and 1,000 ℃ under an inert atmosphere. The WFF-derived PCF (C-WFF) was found to have a specific surface area of 458.99 m²/g with multi-modal pore structures. The supercapacitive behavior of the prepared C-WFF was evaluated using a three-electrode system in a 6 M KOH aqueous electrolyte. As a result, the prepared C-WFF as an active material showed a high specific capacitance of 206 F/g at 1 A/g, a rate capability of 36.4 % at 20 A/g, a specific power density of 2,500 W/kg at an energy density of 2.68 Wh/kg, and a cycle stability of 99.96 % at 20 A/g after 10,000 cycles. These results indicate that the C-WFF prepared from WFF could be a promising candidate as an electrode material for high-performance green supercapacitors.

• Carbon letters
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• 제22권
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• pp.1-13
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• 2017

Porous materials play a vital role in science and technology. The ability to control their pore structures at the atomic, molecular, and nanometer scales enable interactions with atoms, ions and molecules to occur throughout the bulk of the material, for practical applications. Three-dimensional (3D) porous carbon-based materials (e.g., graphene aerogels/hydrogels, sponges and foams) made of graphene or graphene oxide-based networks have attracted considerable attention because they offer low density, high porosity, large surface area, excellent electrical conductivity and stable mechanical properties. Water pollution and associated environmental issues have become a hot topic in recent years. Rapid industrialization has led to a massive increase in the amount of wastewater that industries discharge into the environment. Water pollution is caused by oil spills, heavy metals, dyes, and organic compounds released by industry, as well as via unpredictable accidents. In addition, water pollution is also caused by radionuclides released by nuclear disasters or leakage. This review presents an overview of the state-of-the-art synthesis methodologies of 3D porous graphene materials and highlights their synthesis for environmental applications. The various synthetic methods used to prepare these 3D materials are discussed, particularly template-free self-assembly methods, and template-directed methods. Some key results are summarized, where 3D graphene materials have been used for the adsorption of dyes, heavy metals, and radioactive materials from polluted environments.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.793-807
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• 2020

그린뉴딜정책의 실현은 석탄을 연료에서 원료로 활용분야로의 전환을 촉진시킬 것이다. 석탄은 수소의 생산, 인조 흑연 및 활성탄의 제조 원료로 활용될 수 있다. 석탄은 Steam carbon(SC) 반응과 Water-Gas Shift(WGS) 반응 및 탄산화 반응을 통하여 수소를 생산할 수 있으며, CO2격리기술과 연동되어 사용되어야 한다. 인조흑연은 실리콘이나 철 등의 무기촉매의 존재하에서 탄화도가 높은 무연탄 등을 2400~2800℃의 흑연화 온도까지 열처리함으로서 제조될 수 있기 때문에 무연탄은 석유계 피치에 비해 원료 가격경쟁력 측면에서 잠재성이 있다. 한편, 최근 목질기원의 활성탄에 필적하는 넓은 비표면적 혹은 많은 양의 미세기공을 가진 석탄기원의 활성탄이 제조될 수 있음을 여러 연구를 통해 확인되었다. 따라서 석탄기원의 활성탄은 목질기원의 활성탄을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.175-188
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• 2023

화석연료를 대체할 수 있는 친환경 미래 에너지로 수소에너지에 대한 전세계적 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 미생물, 원자력 등을 이용한 차세대 수소 생산 기술이 개발되고 있으나, 화석연료 기반의 수소 생산 비용을 뛰어 넘기에는 아직 많은 시간과 노력이 필요한 상황이다. 화석연료 기반의 수소 생산 과정에서 온실가스의 배출량을 최소화 할 수 있는 방안으로 메탄 직접분해 반응 기술이 최근 관심을 모으고 있다. 공정의 경제성 향상을 위해서 수소 생산과 동시에 생산된 탄소물질의 고부가화 대한 연구가 필수적이며, 고부가 탄소 물질 중 하나인 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)의 품질 및 수율 등과 관련한 촉매반응 연구가 지속되어 왔다. 또한 공정기술 측면에서, 연속적인 생산이 가능하며 기체-고체 접촉 효율이 좋은 유동층 공정을 적용시켜 생산성과 경제성을 확보하고자 하는 연구가 시도되었다. 최근 유동층을 이용한 메탄 직접분해 반응기술은 수소 270 kg/day, 탄소 1000 kg/day의 생산이 가능한 정도의 기술 개발이 진행되었으며, 향후 촉매 재활성화, 분리 및 재순환 기술 등이 개발되면 공정의 효율이 크게 제고될 것이다. 이에 본 총설에서는 메탄 직접 분해에 활용되는 촉매 및 유동층 메탄 열분해 기술의 최근 연구들을 고찰하였다.

• Composites Research
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• 제19권5호
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• pp.28-33
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• 2006

본 논문에서는 카본 블랙, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브를 혼합한 유리섬유/에폭시 복합재료 적층판의 복소 유전율과 그 특성이 전자파 흡수체 설계에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 실험은 벡터회로망분석기와 7 mm 동축관을 이용하여 0.5 GHz$\sim$18 GHz의 주파수 영역에서 수행하였다. 실험결과는 복합재료의 복소 유전율이 첨가된 탄소나노소재의 함유율과 그 특성에 강하게 영향을 받는 것으로 나타났다. 복소 유전율의 실수부와 허수부는 탄소나노소재의 함유량에 따라 증가하지만, 탄소나노소재의 형태에 따라서 그 증가율이 모두 다르게 나타났다. 이러한 상이한 증가율은 단층형 흡수체의 설계에 있어서 두께에 영향을 준다. 이러한 영향은 단층형 흡수체를 설계하기 위한 복소 유전율의 해와 실험으로부터 얻은 세가지 종류의 복합재료의 복소 유전율을 함께 배치한 Cole-Cole 선도를 이용하여 평가되었다. 설계결과를 바탕으로 각각의 탄소나노소재를 이용하여 -10 dB의 흡수대역이 모두 3 GHz이면서 두께가 서로 다른 흡수체를 개발하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권4호
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• pp.85-91
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• 2023

본 연구에서는 GT24 가스터빈의 1단 연소기인 EV버너를 대상으로 수소연료 혼소에 대한 화염거동, 연소 진동 및 NOx 배출 특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 수소 혼소율이 증가할수록 NOx 배출 농도가 증가하는 결과를 확인하였다. 이러한 변화는 연료 밀도 변화로 인한 침투깊이 변화, 화염전파속도 증가에 따른 화염위치 변화에 기인한 연료 혼합도 감소와 연소진동으로 인한 시간적 혼합도 섭동 영향이 복합적으로 작용한 결과로 판단되었다. 1.3~3.1bar 범위의 가압 시험을 통해 고압 운전 조건의 NOx 배출 특성을 예측하고 이를 토대로 천연가스용 EV 버너의 수소혼소 한계를 평가하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.247-248
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• 2006

Carbon nitride films were evaluated that they had many advantages for miniature micro-humidity-sensors using the standard CMOS technology humidity sensing properties and CV characteristics of the carbon nitride films have been investigated for fabricating one chip HUSFET(Humidity Sensitive Field Effect Transistor) humidity sensors Carbon nitride films were deposited on silicon substrate with meshed electrodes by reactive RF magnetron sputtering system. The capacitor-type humidity sensor revealed good humidity-impedance characteristics with a wide range of relative humidity changes, decreasing $254k{\Omega}$ to $16k{\Omega}$ according to increase of relative humidity between 5% ~ 95% and the films were very stable on the Si wafer. These results reveal that $CN_x$ thin films can be used for Si based or HUSFET structure one chip micro-humidity sensors.

• Advances in nano research
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• 제12권5호
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• pp.483-488
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• 2022

The present work is an attempt to study the vibration analysis of the single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) under the effect of the surface irregularity using Donnell's model. The surface irregularity represented by the parabolic form. According to Donnell's model and three-dimensional elasticity theory, a novel governing equations and its solution are derived and matched with the case of no irregularity effects. To understand the reaction of the nanotube to the irregularity effects in terms of natural frequency, the numerical calculations are done. The results obtained could provide a better representation of the vibration behavior of an irregular single-walled carbon nanotube, where the aspect ratio (L/d) and surface irregularity all have a significant impact on the natural frequency of vibrating SWCNTs. Furthermore, the findings of surface irregularity effects on vibration SWCNT can be utilized to forecast and prevent the phenomena of resonance of single-walled carbon nanotubes.