• 공업화학
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• 제7권5호
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• pp.877-887
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• 1996

산소 전극 시스템에 사용되는 합성막은 산소에 대해 선택적인 투과를 해야 하며, 화학적으로 불활성이고 또한 우수한 기계적 강도를 가져야 한다. 본 실험에서는 산소 전극에 적합한 막 제조에 목표를 두고, 열적 안정성과 기계적 강도가 우수한 polysulfone을 막 재료로 선택하였다. 막 제조시 용매로서 THF, NMP 그리고 methylene chrolide를 사용하여, 용매에 따른 막의 특성 변화를 조사하였다. PSf막을 통한 산소와 질소의 투과도 계수는 각각 가압법과 전기화학적 방법으로 측정하였으며, 가압법에 의해 측정한 산소의 투과도 계수가 약 20% 큰 값을 나타내었다. 가압법에 의한 투과 실험 결과, 공급부의 압력이 증가함에 따라 산소와 질소의 투과도 계수는 약간 감소하였으며, 이러한 거동은 유리상 고분자막을 통한 기체의 투과에서 일반적으로 나타난다. 한편 용매로서 methylene chrolide를 사용한 PSf막의 고분자 함량을 변화시켜 실험한 결과, 큰 차이를 나타내지 않았다. 산소 전극에의 PSf막의 밀착 문제를 완화하고자 막의 유연성을 향상시키기 위해 가소제로서 TCP를 첨가하여 막을 제조 하였으며, 가소제를 소량 첨가했을 때, 투과 특성에는 큰 영향을 미치지 않고, 막의 유연성이 증가됨을 알 수 있었다. 본 실험에서 제조한 PSf막의 산소 전극에의 사용 가능성을 조사하기 위해 PSf막을 산소 전극에 설치하여 실험하였다. -0.3~-1.0V에서 전류의 변화가 plateu를 나타내었으며, 산소 분압과 전류의 상관계수가 0.99949로서 PSf막을 산소전극에 적절하게 사용할 수 있으리라 생각된다.

• 공업화학
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• 제23권2호
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• pp.131-137
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• 2012

Layer-by-layer 방법을 기초로 기존의 방법보다 간단히 합성된 껍질 두께를 달리한 속이 빈 구형체인 폴리아닐린과 폴리피롤을 리튬이차전지 양극 활물질로 사용하여 껍질 두께에 따른 방전용량에 미친 효과를 조사하였다. 유화중합으로 중합된 음이온계 계면활성제에 의해 표면 개질 된 폴리스타이렌을 지지체로 사용하였다. 아닐린과 피롤의 모노머 양을 각각 다르게 추가하여 합성하여 쉘 두께를 조절하였다. 그 후, 유기용매를 통해 폴리스타이렌을 제거하여 속이 빈 구형체를 제조하였다. 이는 리튬이차전지에서 전해액과의 접촉을 증가시키기 위해 넓은 표면적을 가진 속이 빈 구형체 구조로 제조하고, 분자량 조절이 어렵고 단위부피당 질량이 낮아 용량이 낮은 단점을 가진 고분자를 껍질 두께의 조절로 단점을 보완하고자 하였다. 아닐린 모노머 양을 1.2, 2.4, 3.6, 4.8 및 6.0 mL로 증가시킨 경우 폴리아닐린의 껍질 두께는 30.2, 38.0, 42.2, 48.2 및 52.4 nm이고 피롤 모노머 양이 0.6, 1.2, 2.4 및 3.6 mL일 경우 양극재료는 폴리아닐린의 경우 껍질 두께가 30.2, 42.2 및 52.4 nm 일 때, 10회 후, 방전 용량은 약 ~18, ~29 및 ~62 mAh/g으로 나타났으며, 폴리피롤의 경우 껍질 두께가 16.0, 22.0, 27.0 및 34.0 nm 일 때, 15회 후, 방전용량은 약 ~15, ~36, ~56 및 ~77 mAh/g으로 껍질의 두께가 증가할수록 방전용량 역시 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제5권3호
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• pp.131-142
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• 2002

순환전압전류 및 교류임피던스 기법을 이용하여 다결정 Pt/0.5M $H_2SO_4$ 및 0.5M LiOH수용액 계면에서 저전위 수소흡착(UPD H) 과 전위 수소흡착(OPD H)에 관한 Langmuir 흡착등온식 $({\theta}\;vs.\;E)$ 을 연구조사 하였다. 계면에서 치적중간주파수일 때 위상이동$(0^{\circ}{\leq}{-\phi}{\leq}90^{\circ})$ 거동은 표면피복율$(1{\geq}{\theta}{\geq}0)$ 거동에 정확하게 상응한다. 위상이 동 방법 즉 최적중간주파수일 때 위상이동 변화$({-\phi}\;vs.\;E)$는 계면에서 음극 $H_2$ 발생 반응에 관한 UPD H와 OPDH의 Langmuir흡착등온식을 결정할 수 있는 새로운 전기화학적 방법으로 사용할 수 있다 다결정 Pt/0.5M $H_2SO_4$ 수용액 계면에서 OPD H의 흡착평형상수(K)와 표준자유에너지$({\Delta}G_{ads})$는 각각 $2.1\times10^{-4}$와 21.0kJ/mol 이다. 다결정 Pt/0.5M LiOH 수용액 계면에서 K는 음전위(E)에 따라 2.7 (UPD H)에서 $6.2\times10^{-6}$ (OPD H) 또는 $6.2\times10^{-6}$(OPD H)에서 2.7 (UPD H)로 전이한다. 유사하게 ${\Delta}G_{ads}$는 E에 따라 -2.5kJ/mol (UPD H)에서 29.7kJ/mol (OPD H)또는 29.7kJ/mol (OPD H)에서 -2.5kJ/mol (UPD H)로 전이한다. K와 ${\Delta}G_{ads}$의 전이는 다결정 Pt전극 표면의 상이한 UPD H와 OPD H의 흡착부위에 기인한다. 다결정 Pt전극 계면에서 UPD H와 OPD H는 음극 $H_2$ 발생 반응에 따른 순차적 과정이 아니라, 수소 흡착부위 자체에 따른 독립적 과정이다. UPD H와 OPD H의 기준은 음극 $H_2$발생 반응과 전위가 아니라, 수소 흡착부위와 과정이다. 수용액에서 음극 $H_2$발생 반응에는 다결정 Pt선 전극이 단결정 Pt(100)원반 전극보다 더 효율적이고 유용하다 위상이동 방법은 열역학적 방법과 상충적이 아니라, 보완적이다.

• 전기화학회지
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• 제10권4호
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• pp.283-287
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• 2007

한국에너지기술연구원에서는 중온 ($700{\sim}800^{\circ}C$) 작동용 연료극 지지체 평관형 SOFC 스택을 구성하는 단위 번들을 개발했다. 연료극 지지체 평관형 셀은 Ni/YSZ 서밋 연료극 지지체 튜브, 8몰% $Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$ (YSZ) 전해질, $LaSrMnO_3$ (LSM)과 LSM-YSZ composite 및 $LaSrCoFeO_3(LSCF)$로 구성된 다중층 공기극으로 구성됐다. 제조된 연료극지지체 평관형 셀은 유도 브레이징 법에 의해 페리틱 (ferritic) 금속 캡에 접합됐고, 공기극의 전류집전을 위해 공기극 외부에 Ag 선 및 $La_{0.6}Sr_{0.4}CoO_3(LSCo)$ paste를 이용했으며, 연료극의 전류집전은 Ni felt, wire, 그리고 paste를 이용했다. 단위 번들을 만들기 위한 연료극 지지체 평관형 셀의 반응 면적은 셀 당 $90\;cm^2$ 이었으며, 2개의 셀이 병렬로 연결되어 1개의 단위 번들이 됐고, 총 12개의 단위 번들이 직렬로 연결되어 스택을 구성한다. 공기 및 3%의 가습된 수소를 산화제 및 연료로 사용한 단위 번들의 운전 결과 최대 성능은 $800^{\circ}C$에서 $0.39\;W/cm^2$의 출력이 나타났다. 본 연구를 통해 연료극 지지체 평관형 SOFC 셀의 기본 기술과 KIER 만의 독특한 연료극 지지체 평관형 SOFC 스택을 구성하는 단위 번들의 개념을 확립할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.331-340
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• 2008

교류 $50{\sim}100\;kHz$의 고주파와 수 kV의 고전압으로 구동되는 냉음극 형광램프의 전류 및 전압을 계측하는 방법을 조사하였다. 고 전압 측에 설치되는 프로브 자체의 임피던스 영향으로 램프의 휘도가 변화하고 누설 전류가 발생하여 정확한 전류 및 전압의 계측이 어렵다. 따라서 프로브의 임피던스와 누설 전류를 고려한 회로 분석을 통하여 올바른 계측 방법을 제시하였다. 프로브 설치로 휘도 변화 시, 인버터에 입력되는 DC 전압을 조정하여 램프의 특정 휘도를 유지하여 계측한다. 램프 전류($I_G$)는 접지 측에서 전류 프로브나 고주파 전류계로 계측하며, 전압은 고 전압 측에 설치한 전압 프로브로 계측한다. 램프 전압($V_C$)은 고전압이 인가되는 냉음극과 안전 캐패시터 사이에서 계측하며, 인버터의 출력 전압(VI)은 안전 캐패시터와 인버터 출력단 사이에서 계측한다. 램프 전압($V_C$)과 램프 전류($I_G$)의 위상차가 없기 때문에, 램프 자체의 순수 소모 전력은 램프 전압($V_C$)와 램프 전류($I_G$)의 곱이다. 인버터의 출력 전압($V_I$)과 램프 전류($I_G$)의 위상차($\theta$)는 전압 프로브의 용량성 임피던스로 인하여 계측값이 부정확하며, 회로의 분석에서 얻어진 $cos{\theta}=V_C/V_I$로부터 위상차를 얻을 수 있다.

• 공업화학
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• 제25권5호
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• pp.447-454
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• 2014

유기태양전지는 제조비용이 저렴하고 플렉서블 전자소자에 적용이 가능하다는 장점들로 인해 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적인 정구조의 태양전지(conventional structured solar cell)의 경우 10%대의 향상된 발전 효율을 보이고 있으나, 여전히 기타 Si 및 CIGS 등과 같은 태양전지에 비해 낮은 효율과 짧은 수명은 상용화의 걸림돌로 작용하고 있다. 일반적으로 유기태양전지의 짧은 수명은 유기물의 광산화뿐만 아니라 수분 및 산소에 의한 음극, 양극 소재의 부식으로 인한 소재/소자 열화 문제로 설명되어지고 있다. 한편 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 새로운 소자 구조(역구조 태양 전지; Inverted structured solar cell)가 제안되었으며 전자 수송층 및 기능성 계면 소재 연구를 통한 발전 효율 및 수명 향상에 관한 연구가 꾸준히 되고 있다. 그 결과 최근 2D/3D 산화 아연(ZnO) 소재를 역구조 태양전지의 전자 수송층으로 적용하고 건,습식 표면 후처리를 통해 약 9% 수준의 발전효율을 달성하였다. 본 총설에서는 ZnO를 기반으로 하는 전자 수송층 소재의 연구 동향 및 역구조 태양전지의 효율 향상 기술에 관한 최신 연구 동향을 소개하고자 한다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권8호
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• pp.129-135
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• 2016

본 연구는 알칼리 환원수기에 3가지 필터(활성카본, 중공사막, 카본블럭)를 이용해서 원수를 통과시켜 통수 양에 따른 산화환원전위(Oxidation Reduction Potential) ORP값이 안정화되는 것을 평가한 것이다. 알칼리 환원수기는 환원의 기능을 가지고 있는 물을 만드는 시스템으로 인체에 유익한 미네랄과 ORP값이 일반 물에 비해 매우 낮은 값을 가지고 있는 기능수이다. 필터를 통과한 물을 전기 분해하면 물속에 있는 음이온과 양이온은 격막을 통해서 -전극 쪽에는 칼슘($Ca^+$), 칼륨($K^+$), 마그네슘($Mg^+$), 나트륨($Na^+$)을 포함한 물로 인체에 유익한 미네랄이 포함된 알칼리 환원수를 얻고 +극에는 염소(Cl),인(P),유황(S)등 - 이온을 띄고 있는 유기물이 만들어 진다. 실험에서 알칼리 환원수(Alkaline Reduced Water)에서 전기분해의 전압의 크기를 조절하여 1단(pH8), 2단(pH8.5), 3단(pH9), 4단(pH9.5)으로 알칼리 환원수에 사용되고 -1단(pH6.0), -2단(pH5.0)의 산성산화수로 사용하고 있다. 이러한 시스템으로 3가지 필터에 통수하면서 ORP값이 어떻게 변화하고 어느 정도에서 안정화되는지를 평가하였고 대략 100L는 통수되어야 ORP값이 안정화하는 것을 측정하고 평가하였다.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.157-162
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• 2014

해당 연구에서는 수정된 폴리올법을 이용하여 합성한 카본블랙 탄소지지체의 Pt촉매의 전기적, 전기화학적 특성을 평가하였다. 또한 Polyol_Pt/C 촉매는 고분자전해질연료전지의 공기극에 적용하여 산소환원반응성을 측정하였다. 산소환원반응성과 고분자전해질연료전지 성능평가를 통해 상용 Pt/C (JM_Pt/C)촉매와 비교하여 전기화학적인 촉매성능을 비교하였다. 촉매의 활성표면적을 구하기 위해 순환전압전류주사법을 이용하였고, 산소환원반응성을 측정하기 위해 회전원판전극으로 선형주사전류법을 이용하였다. 또한 고분자전해질연료전지 완전지 성능 측정을 진행하였다. 그 결과 Polyol_Pt/C 촉매의 활성표면적 ($196m^2g^{-1}$)은 JM_Pt/C 촉매의 그 값 ($183m^2g^{-1}$) 보다 우수하였다. 촉매들의 산소환원반응성에 경우에도 Polyol_Pt/C 촉매는 JM_Pt/C 촉매보다 우수한 반파장전위 및 한계전류밀도를 나타내었다. 또한 완전지 평가시, MEA 공기극을 위한 Polyol_Pt/C 촉매 담지량을 기존의 0.4에서 0.15로 줄였을 때, 성능저하가 적게 나타났고, 300시간의 장기간 성능 평가에서도 연료전지 성능이 거의 일정하게 유지되었다. 이를 토대로 수정된 폴리올법에 의해 합성된 Polyol_Pt/C 촉매는 경제적인 이용 및 우수한 내구성을 가지고 있음을 밝혀내었다.

• 전기화학회지
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• 제3권2호
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• pp.109-114
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• 2000

다결정 $Ir/H_2SO_4$수성 전해질 계면에서 중간주파수 구간의 위상이동 변화와 Langmuir흡착등온식 사이의 관계를 교류임피던스 방법 즉 위상이동 방법을 이용하여 연구 조사하였다. 간소화된 계면 등가회로는 전해질저항(Rs), Faraday저항$(R_F)$, 흡착유사용량$(C_\phi)$ 등가회로 요소$(C_P)$의 직렬접속으로 구성된다. 음전위(E)에 대한 위상이동$(-\phi)$과 표면피복율$(\theta)$ 변화율$[\Delta(-\phi)/{\Delta}E,\;{\Delta}{\theta}/{\Delta}E]$을 비교 및 제시하였다. 지연되는 위상이동$(-\phi)$은 음전위(E) 및 주파수(f)에 따르며, $\phi=tan^{-1}[1/2{\pi}f(R_s+R_F)C_P]$이다. 중간주파수(1 Hz)에서 위상이동 변화$(-\phi\;vs.\;E)$는 Langmuir흡착등온식 $(\theta\;vs.\;E)$의 결정에 적용할 수 있는 실험적인 방법이다. 다결정 Ir/0.1 M $H_2SO_4$ 전해질 계면에서 수소의 흡착평형상수(K)와 흡착표준자유에너지 $({\Delta}G_{ads})$는 각각 $2.0\times10^{-4}$와 21.1kJ/mol이며 과전위 수소흡착(OPD H)에 기인한다.

• 전기화학회지
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• 제3권1호
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• pp.25-30
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• 2000

다결정 Pt/0.1 M $H_2SO_4$수성 전해질 계면에서 중간주파수 구간의 위상이동 변화와 Langmuir흡착등온식 사이의 관계를 교류임피던스 방법 즉 위상이동 방법을 이용하여 연구 조사하였다. 제안된 계면등가회로는 전해질저항($R_S$), Faraday저항$(R_F)$, 흡착유사용량$(C_\varphi)$의 등가회로 요소($C_P$)의 직렬접속으로 구성된다 지연되는 위상이동$(\varphi)$은 음전위(E) 및 주파수(f)에 따르며, $\varphi=-tan^{-1}[1/2{\pi}f(R_s+R_F)C_p]$이다. 중간주파수(6Hz)에서 위상이동 변화$(\varphi\;vs.\;E)$는 Langmuir흡착등온식$(\theta\;vs.\;E)$의 결정에 적용할 수 있는 실험적인 방법이다. 다결정 $Pt/0.1\;M\;H_2SO_4$ 전해질 계면에서 수소의 흡착평형 상수(K)와 흡착표준자유에너지$({\Delta}G_{ads})$는 각각 $1.8\times10^{-4}$와 21.4kJ/mol이며 과전위 수소흡착(OPD H)에 기인한다.