• 전기화학회지
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• 제19권2호
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• pp.50-56
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• 2016

본 연구에서는 습식분쇄, 분무건조 및 열처리 공정을 통해 알루미늄 및 마그네슘이 치환된 구형의 스피넬계 $Li_{1.10}Mn_{1.86}Al_{0.02}Mg_{0.02}O_4$ 양극재료를 합성하였다. 이때 공정변수로는 전구체를 만드는 분무건조공정에서 고형분(20~30 wt%)을, 열처리 공정에서는 산소분위기 유무를 변수로 하였다. 제조된 모든 양극재료는 상온에서 매우 우수한 전지특성을 보여주었으나, 출력특성에 있어서는 5C 방전곡선이 기준이 되는 0.1C 방전곡선 대비 서로 상이한 거동을 보임을 확인하였다. 이러한 고출력 거동의 차이는 첫째, 충방전 곡선상에서 3.3 V(vs. $Li/Li^+$) plateau 구간의 반응 용량 측정을 통해 양극재료의 산소결함 수준의 차이로 인한 것임을 확인하였다. 공기분위기에서 제조한 양극재료는 산소분위기에서 제조한 것에 비해 두 배 이상의 plateau 거동을 보이고 있으며, 이러한 현상으로부터 제조된 양극재료의 산소결함 정도와 방전초기 과전압 정도는 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다. 둘째로는 임피던스 측정을 통해 산출된 확산계수로부터 고형분이 상대적으로 낮은 상태에서 제조된 양극재료가 그렇지 않은 양극재료에 비해 상대적으로 절반 이하 낮은 값을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 입자 내부 형상 분석을 통한 내부 치밀도 및 임피던스 분석을 통한 확산속도의 차이를 확인함으로써, 방전 말단의 과전압 거동은 입자 내부의 리튬이온 확산속도와 관련이 있음을 확인하였다. 확산계수는 고형분이 상대적으로 낮은 20 wt% 상태에서 제조된 양극재료의 경우가 가장 낮으며, 이는 동일 양극재료의 내부 공극률이 가장 높은 결과와 부합하는 것이다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제10권2호
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• pp.199-207
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• 2009

Q-스위칭은 셔터나 다른 광학소자를 레이저 광 공진기 내에 넣어 광이 공진기 내에서 발진하는데 손실을 유발하고, 충분한 반전분포가 활성 매질 내에서 생성되면 순간적으로 셔터를 열어 공진기 내에 축적된 에너지가 매우 강한 빛으로 방출되게 하는 것이다. 이와 같이 Q-스위칭은 레이저 공진기의 Q--factor를 감소시켰다가 갑자기 증가시키는 것이다. 레이저 Q-스위칭의 방법에는 mechanical switching 방법, electro-optic switching 방법, switching by saturable absorber 방법, acousto-optic switching 방법 등 크게 4가지가 쓰이고 있다. 이들 중 전기광학적인 효과에 의한 전기적인 전환은 짧은 펄스폭의 Q-스위칭 펄스를 생성할 수 있기 때문에 널리 사용되고 있다. 따라서, 전기광학효과의 특성을 가진 Pockel cell은 Q--switch로 사용하기 적합한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 포켈스 셀 Q-스위치용 구동 장치를 스위칭 소자인 FET와 PIC 마이크로프로세서 및 펄스 트랜스로 설계, 제작하고, 펄스형 Nd:YAG 레이저 시스템에 적용하여 Q-스위치의 동작 특성을 조사, 연구하였다. 또한, 이 Q-스위치를 통하여 출력된 Nd:YAG 레이저 빔의 측정치를 이론적 계산에 의해 구해진 예상치와 비교하여 Q-스위칭 된 레이저 빔의 특성을 분석하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권6호
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• pp.678-699
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• 2015

Although the harsh space environment imposes many severe challenges to space pioneers, space exploration is a realistic and profitable goal for long-term humanity survival. One of the viable and promising options to overcome the harsh environment of space is nuclear propulsion. Particularly, the Nuclear Thermal Rocket (NTR) is a leading candidate for nearterm human missions to Mars and beyond due to its relatively high thrust and efficiency. Traditional NTR designs use typically high power reactors with fast or epithermal neutron spectrums to simplify core design and to maximize thrust. In parallel there are a series of new NTR designs with lower thrust and higher efficiency, designed to enhance mission versatility and safety through the use of redundant engines (when used in a clustered engine arrangement) for future commercialization. This paper proposes a new NTR design of the second design philosophy, Korea Advanced NUclear Thermal Engine Rocket (KANUTER), for future space applications. The KANUTER consists of an Extremely High Temperature Gas cooled Reactor (EHTGR) utilizing hydrogen propellant, a propulsion system, and an optional electricity generation system to provide propulsion as well as electricity generation. The innovatively small engine has the characteristics of high efficiency, being compact and lightweight, and bimodal capability. The notable characteristics result from the moderated EHTGR design, uniquely utilizing the integrated fuel element with an ultra heat-resistant carbide fuel, an efficient metal hydride moderator, protectively cooling channels and an individual pressure tube in an all-in-one package. The EHTGR can be bimodally operated in a propulsion mode of $100MW_{th}$ and an electricity generation mode of $100MW_{th}$, equipped with a dynamic energy conversion system. To investigate the design features of the new reactor and to estimate referential engine performance, a preliminary design study in terms of neutronics and thermohydraulics was carried out. The result indicates that the innovative design has great potential for high propellant efficiency and thrust-to-weight of engine ratio, compared with the existing NTR designs. However, the build-up of fission products in fuel has a significant impact on the bimodal operation of the moderated reactor such as xenon-induced dead time. This issue can be overcome by building in excess reactivity and control margin for the reactor design.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.248-254
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• 2016

오늘날 폐수처리는 슬러지의 증가와 환경규제의 이유로 매우 중요해지고 있다. 슬러지처리는 폐수처리플랜트에 있어서 운영비의 50%를 차지하므로 슬러지 분해에 있어서 경제성 있는 방법이 대두되고 있다. 습식산화 반응은 폐수의 유기물을 효과적으로 제거해주고 슬러지 분해 뿐만 아니라 바이오연료의 전구체로 쓰일 수 있는 휘발성 유기산이 부산물로도 나온다. 습식산화 반응은 고온 고압의 높은 조건의 단점이 존재하지만 중력식 반응기를 통한 수두압으로 운영비를 줄일 수 있다. 본 연구에서는 상용프로그램인 Aspen Plus를 이용하여 아임계 조건에서 PSRK 상태방정식을 이용하여 공정모사 하였다. 중력식 반응기의 길이, 산화제 종류, 슬러지 유량과 산화제 주입 위치에 따라 사례 연구를 해보았으며 중력식 반응기 1000 m, 유량이 2 ton/h일 때에 유기물의 전환률은 92.02%, 유기산 효율은 0.17 g/g이였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.665-670
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• 2020

CIGS 박막 태양 전지의 버퍼층은 흡수층과 윈도우층 사이의 밴드정렬(band alignment)을 통해 에너지 변환 효율을 향상시킨다. ZnS는 무독성의 II-VI 반도체 화합물로서 직접천이형 광대역 밴드갭과 n형 전도성을 가지며, 높은 광투과성, 높은 굴절률 등의 우수한 전기적, 광학적 특성을 가지고 있고, 우수한 격자정합을 가지는 물질이다. 이 연구에서, RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 증착 후 급속 열처리에 의해 제작된 ZnS 버퍼층 박막의 구조적, 광학적 특성의 상관관계에 대해 고찰하였다. (111), (220), (311) 면의 섬아연광 입방정 구조를 확인할 수 있고, 상대적으로 저온에서 급속열처리를 수행한 시료에서는 (002) 면의 우르쯔광 육방정 구조가 함께 나타나는 다결정이 되었다. 고온에서 급속열처리 수행한 시료에서는 섬아연광 입방정 구조의 단결정으로 상전이 된다. 화학적 성분 분석을 통해서 Zn/S의 비율이 화학양론에 근접한 시료에서 섬아연광 입방정 구조의 단결정이 나타났음을 확인하였다 급속열처리 온도가 증가할수록 흡수단이 다소간 단파장 쪽으로 이동되고, 가시광 파장 범위에서 평균 광투과율이 증가하는 경향성을 보이며 500℃ 조건에서는 80.40%로 향상되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권2호
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• pp.109-114
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• 2013

Polyhydroxyalkanoates (PHAs)는 다양한 미생물이 세포 내에 저장하는 에너지 저장물질로 생체적합성 플라스틱의 원료 물질이다. 본 연구에서는 Cupriavidus necator를 사용하여 독립영양배양조건으로 poly(3-hydroxybutyrate) (P(3HB))를 생산함에 있어서 $CO_2$ 농도가 미생물의 성장과 P(3HB)의 축적에 미치는 영향을 확인하였다. 첫 번째 질소원을 포함한 배지에서의 6일 간의 배양 단계에서 C. necator의 균체수는 $CO_2$ 농도와 관계없이 증가했지만, 균체 내에 축적된 P(3HB)의 양은 $CO_2$ 농도가 1-20%로 증가함에 따라 감소하였다. 두 번째 질소원이 제거된 배지에서의 4일 간의 배양 단계에서 P(3HB)의 축적량은 3% $CO_2$에서 가장 많았다. 하지만 전체 10일 간의 배양기간 동안 합성된 총 P(3HB)의 양은 1, 3, 10, 20% 순으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$를 사용하여 P(3HB)를 축적할 때 1-20% $CO_2$ 중에서 1% $CO_2$가 가장 효율적임을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.328-328
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• 2007

Large area matrix-addressed image detectors are a recent technology for x-ray imaging with medical diagnostic and other applications. The imaging properties of x-ray pixel detectors depend on the quantum efficiency of x-rays, the generated signal of each x-ray photon and the distribution of the generated signal between pixels. In a phosphor coated detector the light signal is generated by electrons captured in the phosphor screen. In our study we simulated the lateral spread distributions for phosphor coupled detector by Monte Carlo simulations. Most simulations of such detectors simplify the setup by only taking the conversion layer into account neglecting behind. The Monte Carlo code MCNPX has been used to simulate the complete interaction and subsequent charge transport of x-ray radiation. This has allowed the analysis of charge sharing between pixel elements as an important limited factor of digital x-ray imaging system. The parameters are determined by lateral distribution of x-ray photons and x-ray induced electrons. The primary purpose of this study was to develop a design tool for the evaluation of geometry factor in the phosphor coupled optical imaging detector. In order to evaluate the spatial resolution for different phosphor material, phosphor geometry we have developed a simulation code. The developed code calculates the energy absorption and spatial distribution based on both the signal from the scintillating layer and the signal from direct detection of x-ray in the detector. We show that internal scattering contributes to the so-called spatial resolution drop of the image detector. Results from the simulation of spatial distribution in a phosphor pixel detector are presented. The spatial resolution can be increased by optimizing pixel size and phosphor thickness.

• 폴리머
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• 제37권6호
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• pp.694-701
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• 2013

프탈이미드 유도체와 티오펜 단량체들을 이용하여 새로운 고분자인 poly((5,5-(2-butyl-5,6-bisdecyloxy-4,7-dithiophen-2-yl-isoindole-1,3-dione))-alt-(2,5-thiophene))(T-TI24T)를 Stille법을 이용하여 합성하였다. T-TI24T의 수평균 분자량은 86500 g/mol로 매우 높으며 클로로포름, 1,2-디클로로벤젠, 톨루엔과 같은 용매에 매우 잘 용해된다. 또한 $380^{\circ}C$까지 매우 우수한 열적 안정성을 갖고 있다. T-TI24T는 꽤 낮은 호모에너지 준위(-5.33 eV)를 갖고 있다. 서로 다른 T-TI24T와 (6)-1-(3-(methoxycarbonyl)-{5}-1-phenyl[5,6]-fullerene(PCBM)의 무게비를 갖는 블렌드를 광활성층으로 하는 태양전지를 제작하여 특성을 살펴본 결과 고분자와 PCBM의 비율이 1:3일 때 가장 최적화된 결과를 보였으며, 이 때 광전변환 효율과 개방전압은 각각 0.199%와 0.99였다. T-TI24T 기반 태양전지들은 비록 매우 작은 광전변환 효율을 갖지만 잘 알려진 P3HT:PC61BM으로 구성된 태양전지와 비교해 큰 매우 큰 개방전압을 갖는다(약 0.5 V).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.276-276
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• 2010

Localized surface plasmon resonance (LSPR) has been explored recently as a promising approach to increase energy conversion efficiency in photovoltaic devices, particularly for thin film hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) solar cells. The LSPR is frequently excited via an electromagnetic (EM) radiation in proximate metallic nanostructures and its primary con sequences are selective photon extinction and local EM enhancement which gives rise to improved photogeneration of electron-hole (e-h) pairs, and consequently increases photocurrent. In this work, high-dielectric-constant (k) $ZrO_2$ (refractive index n=2.22, dielectric constant $\varepsilon=4.93$ at the wavelength of 550 nm) is proposed as spacing layer to enhance the LSPR for application to the thin film silicon solar cells. Compared to excitation of the LSPR using $SiO_2$ (n=1.46, $\varepsilon=2.13$ at the wavelength of 546.1 nm) spacing layer with Au nanoparticles of the radius of 45nm, that using $ZrO_2$ dielectric shows the advantages of(i) ~2.5 times greater polarizability, (ii) ~3.5 times larger scattering cross-section and ~1.5 times larger absorption cross-section, (iii) 4.5% higher transmission coefficient of the same thickness and (iv) 7.8% greater transmitted electric filed intensity at the same depth. All those results are calculated by Mie theory and Fresnel equations, and simulated by finite-difference time-domain (FDTD) calculations with proper boundary conditions. Red-shifting of the LSPR wavelength using high-k $ZrO_2$ dielectric is also observed according to location of the peak and this is consistent with the other's report. Finally, our experimental results show that variation of short-circuit current density ($J_{sc}$) of the LSPR enhanced a-Si:H solar cell by using the $ZrO_2$ spacing layer is 45.4% higher than that using the $SiO_2$ spacing layer, supporting our calculation and theory.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.97-97
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• 2013

Recently, Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSS), which is one of the In- and Ga- free absorber materials, has been attracted considerable attention as a new candidate for use as an absorber material in thin film solar cells. The CZTSS-based absorber material has outstanding characteristics such as band gap energy of 1.0 eV to 1.5 eV, high absorption coefficient on the order of 104 cm-1, and high theoretical conversion efficiency of 32.2% in thin film solar cells. Despite these promising characteristics, research into CZTSS based thin film solar cells is still incomprehensive and related reports are quite few compared to those for CIGS thin film solar cells, which show high efficiency of over 20%. I will briefly overview the recent technological development of CZTSS thin film solar cells and then introduce our research results mainly related to sputter based process. CZTSS thin film solar cells are prepared by sulfurization of stacked both metallic and sulfide precursors. Sulfurization process was performed in both furnace annealing system and rapid thermal processing system using S powder as well as 5% diluted H2S gas source at various annealing temperatures ranging from $520^{\circ}C$ to $580^{\circ}C$. Structural, optical, microstructural, and electrical properties of absorber layers were characterized using XRD, SEM, TEM, UV-Vis spectroscopy, Hall-measurement, TRPL, etc. The effects of processing parameters, such as composition ratio, sulfurization pressure, and sulfurization temperature on the properties of CZTSS absorber layers will be discussed in detail. CZTSS thin film solar cell fabricated using metallic precursors shows maximum cell efficiency of 6.9% with Jsc of 25.2 mA/cm2, Voc of 469 mV, and fill factor of 59.1% and CZTS thin film solar cell using sulfide precursors shows that of 4.5% with Jsc of 19.8 mA/cm2, Voc of 492 mV, and fill factor of 46.2%. In addition, other research activities in our lab related to the formation of CZTS absorber layers using solution based processes such as electro-deposition, chemical solution deposition, nano-particle formation will be introduced briefly.