• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.422-428
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• 2023

스택 체결압에 의해 접촉되는 분리판(BP)과 탄소펠트전극(CFE) 사이의 전기적 접촉저항은 상대적으로 낮은 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB) 스택의 체결압 때문에 스택 효율에 큰 여향을 미친다. 본 연구에서는 이러한 접촉저항을 줄이고 셀 성능을 향상시키기 위해 국부 가열 접합 공정을 통해 폴리에틸렌(PE) 복합재료-CFE 하이브리드 BP 구조를 개발하였다. 탄소섬유 복합재료 BP의 PE 매트릭스를 국부적으로 녹여 CFE의 탄소 섬유와 BP의 탄소 섬유의 직접 접촉 구조를 만들어 전기 접촉 저항을 감소시겼다. PE 복합재료-CFE 하이브리드 BP의 성능을 평가하기 위해 면적비저항(ASR)과 기체투과도를 측정하였다. 또한 스택 신뢰성을 측정하기 위해 내산성 시험을 수행하였다. 최종적으로, 개발된 PE 복합재료-CFE 하이브리드 BP와 기존의 BP의 성능을 비교 분석하기 위하여 VFRB 단위셀 충/방전 시험을 수행하였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2003년도 가을 학술논문집
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• pp.701-706
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• 2003

A study on the electrosorption of U(VI) onto porous activated carbon fibers (ACFs) was performed to treat uranium-containing lagoon sludge. Effective U(Ⅵ) removal is accomplished when a negative potential is applied to the activated carbon fiber(ACF) electrode. For a feed concentration of 100mg/L, the concentration of U(VI) in the cell effluent is reduced to less than 1mg/L. The adsorbed uranium could be deserted from the ACF by passing a 1M NaCl solution through the cell and applying a positive potential onto the electrode. The regeneration of ACF from the cycling experiments was confirmed.

• 한국재료학회지
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• 제19권10호
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• pp.544-549
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• 2009

Activated carbon (AC) with very large surface area has high capacitance per weight. However, such activation methods tend to suffer from low yields, below 50%, and are low in electrode density and capacitance per volume. Carbon NanoFibers (CNFs) had high surface area polarizability, high electrical conductivity and chemical stability, as well as extremely high mechanical strength and modulus, which make them an important material for electrochemical capacitors. The electrochemical properties of immobilized CNF electrodes were studied for use as in electrical double layer capacitor (EDLC) applications. Immobilized CNFs on Ni foam grown by thermal chemical vapor deposition (CVD) were successfully fabricated. CNFs had a uniform diameter range from 50 to 60 nm. Surface area was 56 m$^2$/g. CNF electrodes were compared with AC and multi wall carbon nanotube (MWNT) electrodes. The electrochemical performance of the various electrodes was examined with aqueous electrolyte of 2M KOH. Equivalent series resistance (ESR) of the CNF electrodes was lower than that of AC and MWNT electrodes. The specific capacitance of 47.5 F/g of the CNF electrodes was achieved with discharge current density of 1 mA/cm$^2$.

• Carbon letters
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• 제20권
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• pp.19-25
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• 2016

Activated carbon fiber (ACF) surfaces are modified using an electron beam under different aqueous solutions to improve the NO gas sensitivity of a gas sensor based on ACFs. The oxygen functional group on the ACF surface is changed, resulting in an increase of the number of non-carbonyl (-C-O-C-) groups from 32.5% for pristine ACFs to 39.53% and 41.75% for ACFs treated with hydrogen peroxide and potassium hydroxide solutions, respectively. We discover that the NO gas sensitivity of the gas sensor fabricated using the modified ACFs as an electrode material is increased, although the specific surface area of the ACFs is decreased because of the recovery of their crystal structure. This is attributed to the static electric interaction between NO gas and the non-carbonyl groups introduced onto the ACF surfaces.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.47-58
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• 2024

본 연구에서는 마이크로 강섬유와 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT)를 혼입한 전도성 모르타르의 발열성능, 휨강도 및 미세구조를 분석하기 위해 실험적으로 수행하였다. 전도성 모르타르 발열성능 및 휨강도 시험에서 MWCNT의 혼입 농도는 시멘트 중량 대비 0.0wt%, 0.5wt% 및 1.0wt%로 선정하였으며, 마이크로 강섬유는 부피 대비 2.0vol%로 혼입하였다. 발열성능 실험은 다양한 인가전압 (DC 10V, 30V, 60V) 및 상이한 전극간격 (40 mm, 120 mm)을 매개변수로 수행하였으며, 양생 재령 28일에서 휨강도를 측정하여 일반 모르타르와 비교, 분석하였다. 더 나아가, 전계방사 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM)을 이용하여 전도성 모르타르의 표면 형상과 미세구조를 분석하였다. 그 결과 MWCNT의 혼입 농도와 인가전압이 증가할수록 발열성능이 향상되었으며, 전극간격이 좁을수록 발열성능이 더욱 향상되는 것으로 나타났다. 하지만 MWCNT의 혼입 농도를 1.0wt%까지 추가하더라도 발열성능은 크게 향상되지 못하였다. 휨강도 시험결과, PM 시편과 MWCNT를 혼입한 시편을 제외한 모든 시편의 평균 휨강도가 4.5 MPa 이상으로 나타나 마이크로 강섬유 혼입에 따른 높은 휨강도를 보였다. FE-SEM 이미지 분석을 통해 시멘트 매트릭스 내 마이크로 강섬유와 MWCNT 입자 사이에 전도성 네트워크가 형성되는 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.1-6
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• 2022

최근 웨어러블 디바이스에 대한 수요가 증가하면서 유연 전극 소재 개발에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히, 헬스케어용 웨어러블 센서들은 체온이나 심장 박동, 혈당, 혈중 산소 농도 등 신체 정보들의 실시간·지속적인 모니터링과 정확한 진단, 검출이 가능해야 하기 때문에 고성능 유연 전극 소재의 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 탄소나노튜브 섬유(carbon nanotube fiber; CNT fiber) 기반의 유연 전극 소재의 성능을 개선시키기 위해 CNT fiber 위에 전기화학적 중합(electrochemical polymerization) 공정을 통해 polyaniline (PANI) layer를 합성하고, 이에 대한 전기화학적 특성 분석과 비효소적 글루코스(glucose) 검출 특성을 확인하였다. 제작된 PANI/CNT fiber 전극의 표면 분석은 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 진행되었으며, 전극의 전기화학적 특성 및 글루코스에 대한 센싱 성능은 시간대전류법(CA)과 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스법(EIS)을 이용하여 분석되었다. PANI/CNT fiber 전극의 전기화학적 특성은 bare CNT fiber 전극에 비해 작은 electron transfer resistance와 낮은 peak separation potential, 증가된 전극 면적을 나타내며, 이런 향상된 특성들 덕분에 글루코스 검출에 대한 센싱 성능이 개선되었다. 따라서, 본 연구를 기반으로 다양한 나노구조체를 도입하고 접목을 통해 고성능 CNT fiber 기반의 유연 전극 소재 개발이 가능할 것으로 기대된다.

• 전기화학회지
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• 제5권3호
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• pp.117-124
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• 2002

PAN(polyacrylonitrile)을 DMF(dimethylformamide) 용매에 용해하여 정전방사법에 의해 평균 직경 400 nm의 나노섬유 웹을 제조하였다. 제조된 나노섬유 웹은 산화 안정화, 활성화 공정을 거쳐 활성화 탄소 나노섬유를 제조하여, 전기화학적 특성과 비축전 용량을 측73하였다. 활성화 탄소 나노섬유의 비표면적은 $1230m^2/g-800m^2/g$으로 일반 활성탄소 섬유의 거동과는 다르게 활성화 온도가 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈으며, 활성화 에너지 값은 29.2kJ/mol로 활성화 온도에 크게 영향을 받지 않고, 급격한 반응이 일어남을 알 수 있었다. 비축전 용량은 활성화 온도가 $700^{\circ}C,\;750^{\circ}C,\;800^{\circ}C$의 경우 27 F/g, 25 F/g, 22 F/g으로 활성화 온도가 증가할수록 비표면적에 비례하여 낮아지는 경향을 나타냈다.

• 비파괴검사학회지
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• 제34권5호
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• pp.377-383
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• 2014

위치 감응형 전극 네트워크(addressable conducting network, ACN)는 탄소섬유 복합재료와 전극 사이의 접촉저항을 통해 구조물의 손상 감지가 가능하다. 손상 감지를 위한 위치 감응형 전극 네트워크의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 전극과 복합재료 사이의 접촉저항이 최소화되어야 한다. 본 연구에서는 은 나노 전극을 탄소섬유 복합재료 위에 인쇄전자기술을 이용하여 제작하였다. 은 전극이 형성된 복합재료는 은 나노 잉크의 소결온도와 복합재료의 표면거칠기에 따라 제작되었으며, 이에 따른 접촉저항을 측정하였다. 또한, 전자주사현미경(scanning electron microscope, SEM)을 통해 전극과 복합재료 사이의 계면을 관찰하였다. 본 연구를 통해, 은 나노 잉크의 소결온도가 $120^{\circ}C$, 복합재료의 표면거칠기가 0.230a일 때, $0.3664{\Omega}$의 최소 접촉저항을 나타냈다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.66-73
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• 2022

동절기 콘크리트 포장체의 블랙아이스 발생위험을 낮추고 동결에 의한손상을 방지할 목적으로 콘크리트의 전도저항성을 활용하여 자기 히팅 콘크리트를 개발하고자 하였다. 이를 위하여 분말형과 액상형 폐CNT와 전도촉진을 위해 폐음극재를 사용하여 강도변화와 온도 발열특성을 평가하고자 하였다. 액상형 폐CNT가 모르타르내에서 분산정도가 효과적이고, 강도저하가 작게 발생하는 것으로 분석되었다. 또한 모르타르에 스틸매쉬, 구리포일과 구리선을 전극으로 적용하여 DC 24 V를 공급하였으며, 폐CNT, 폐음극재과 탄소섬유 혼입율에 따른 온도변화 특성을 평가하였다. 또한 선정된 최적배합으로부터 전극간격에 따른 온도 특성을 평가하여 AC 50 V 까지는 전극간격 100 mm 까지는 충분한 발열 특성을 갖는 것을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.298-305
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• 2016

In this study, we treated pitch-based activated carbon fibers (ACFs) in hydrogen peroxide using electron beam (E-beam) irradiation to improve nitrogen monoxide (NO) sensing ability as an electrode material of gas sensor. The specific surface area of ACFs treated by E-beam irradiation with 400 kGy increased from $885m^2/g$ (pristine) to $1160m^2/g$ without any changes in structural property and functional group. The increase in specific surface area of the E-beam irradiated ACFs enhanced NO gas sensing properties such as response time and sensitivity. When the ACFs irradiated with 400 kGy, response time was remarkably reduced from 360 s to 210 s and sensitivity was increased by 4.5%, compared to the pristine ACFs. These results demonstrate convincingly that surface modification of ACFs using E-beam in hydrogen peroxide solution can enhance textural properties of ACFs and NO gas sensing ability of gas sensor at room temperature.