• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.17-21
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• 2019

산화환원흐름전지(Redox Flow Battery, RFB)는 대용량 에너지 저장장치로 바나듐 산화환원흐름전지가 대표적인 RFB인데, V-RFB는 고가인 점이 문제다. 철-크롬 RFB는 저가의 활물질(철, 크롬)을 사용해 경제적인 점이 장점인데, 성능이 낮은 점이 해결해야 할 과제다. 낮은 성능의 한 원인이 활물질의 크로스오버인데, 본 연구에서 불소계막 대신 탄화수소계막인 sulfonated Poly (ether ether ketone) (sPEEK)막을 사용해 활물질 투과를 감소시키는 연구를 하였다. sPEEK막의 크롬 이온 투과도는 $1.8{\times}10^{-6}cm^2/min$으로 Nafion막에 비해 약 1/33으로 작아서 불소계막 대신 sPEEK막을 사용하면 높은 활물질 투과문제를 해결할 수 있음을 보였다. 철 이온의 sPEEK막 확산의 활성화 에너지도 24.9 kJ/mol으로 Nafion막의 약 66%로 작았다. 그리고 고분자막에 들어간 e-PTFE 지지체가 철-크롬 산화환원흐름전지(ICRFB)에서 활물질 투과도를 감소시킴을 보였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.45-49
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• 2006

본 논문은 마이크로 전극 시스템에 의하여 연료전지 및 Ni-MH 전지로의 응용을 가정한 $AB_5$계 수소저장합금인 $MmNi_{3.55}Co_{0.75}Mn_{0.4}Al_{0.3}$의 단일 입자에 대하여 전기화학적인 평가를 수행하였다. 즉 Carbon fiber 마이크로 전극을 합금 입자 한개 위에 전기적인 접촉을 이루도록 조정하고, 합금 입자 내에서 수소원자의 겉보기 화학적 확산계수를 계산하기 위하여 Potential-Step 실험을 실시하였다. 여기에서 사용되는 합금입자는 치밀하고 전도성이 있는 구형이므로 데이터 해석을 위해 구형확산 모델을 적용하였다. 실험결과로서 겉보기 확산계수($D_{app}$)는 수소 흡장 및 방출되는 전 과정에서 $10^{-9}$과 $10^{-10}[cm^2/s]$ 수준인 것으로 확인되었다. 마이크로 전극 측정 시스템에 의한 단일 입자의 전기화학적 평가는 기존의 Composite Film 전극에 비해 수소저장합금에 대해 보다 상세하고 정확한 정보를 쉽게 얻을 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제30권11A호
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• pp.995-1003
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• 2005

센서 네트워크를 구성하는 각 센서 노드는 대체로 크기가 작고 배터리의 용량이 한정되어 있기 때문에 에너지소모를 줄이는 방안이 연구되고 있다. 센서 노드는 자신의 위치에 따라서 이벤트 감지와 데이터 전송 펀수 등에 의해 다른 노드와 서로 다른 에너지 소비율을 보일 수 있으며 노드간의 수명도 다르게 된다. 따라서 특정 노드의 에너지 고갈로 경로 단절에 의해 망의 수명을 단축시킬 수 있다. 본 논문에서는 센서 네트워크에서 데이터 전송을 위한 경로 선택에 있어, 남아 있는 에너지가 많은 노드 중에 최소 에너지를 소모하는 경로를 선택함으로써 망의 수명을 연장하고 전체적인 에너지 소비율을 비슷하게 유지하는 라우팅 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 목적은 센서 네트워크의 수명을 오래 유지하고 각 센서노드의 에너지를 골고루 사용함에 있다. 시뮬레이션을 통해 기존에 제안된 센서 네트워크 라우팅 알고리즘보다 망의 수명이 개선되고 각 노드의 잔류에너지 분포가 더 균일하여 망의 신뢰성이 높아짐을 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.677-684
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• 2016

Various commercially available gas diffusion layers (GDLs) from different manufacturers were used to prepare an air electrode using $La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$ perovskite (LSCP) as the catalyst for the oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) in an alkaline solution. Various GDLs have different physical properties, such as porosity, conductivity, hydrophobicity, etc. The ORR and OER of the resulting cathode were electrochemically evaluated in an alkaline solution. The electrochemical properties of the resulting cathodes were slightly different when compared to the physical properties of GDLs. Pore structure and conductivity of GDLs had a prominent effect and their hydrophobicities had a minor effect on the electrochemical performances of cathodes for ORR and OER.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1994년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.34-35
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• 1994

기체혼합물의 분리및 정제기술은 에너지 절약의 관점과 새로운 기능성 고분자의 개발로 고분자막에 의한 분리법이 관심을 끌게되었다. 공기로부터 산소부화, 방사성 크세논 및 크립론의 제거, 제련소 폐가스증의 수소분리, 천연가스로부터 헬륨의 회수분야등은 실제로 산업적으로 실용화되고 있다. 그러나 고분자막은 일반적으로 투과성과 선택성이 서로 상반되는 경향을 나타내므로, 투과성과 분리성이 좋은 기능성 고분자막의 개발에 다양한 연구가 필요로 하고있다. 본 연구에서 사용한 PTFE(polytetrafluoroethylene)는 결정성 고분자로서 넓은 온도범위에서 낮은 마찰계수, 우수한 전기적 절연특성, 강한 Carbon-fluorine 겹합에 기인한 높은 열적 안정성, 화확적 불활성때문에 공업용 고분자 재료로서 독특한 위치를 차지하고 있다. 최근에 미국과 일본을 주축으로 상용화딘 공기전지(Zinc-air battery)는 PTFE막의 뛰어난 소수성과 화학적 저항성으로 수은 전지의 대체품으로 주목받고 있는데, 장기 방전시 성능 저하가 따르므로 막을 통한 산소투과성을 방전에 필요한 최소값으로 감소시키는 것이 중요한 과제가 되고있다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.72-72
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• 2012

Lithium rechargeable batteries have been widely used as key power sources for portable devices for the last couple of decades. Their high energy density and power have allowed the proliferation of ever more complex portable devices such as cellular phones, laptops and PDA's. For larger scale applications, such as batteries in plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) or power tools, higher standards of the battery, especially in term of the rate (power) capability and energy density, are required. In PHEV, the materials in the rechargeable battery must be able to charge and discharge (power capability) with sufficient speed to take advantage of regenerative braking and give the desirable power to accelerate the car. The driving mileage of the electric car is simply a function of the energy density of the batteries. Since the successful launch of recent Ni-MH (Nickel Metal Hydride)-based HEVs (Hybrid Electric Vehicles) in the market, there has been intense demand for the high power-capable Li battery with higher energy density and reduced cost to make HEV vehicles more efficient and reduce emissions. However, current Li rechargeable battery technology has to improve significantly to meet the requirements for HEV applications not to mention PHEV. In an effort to design and develop an advanced electrode material with high power and energy for Li rechargeable batteries, we approached to this in two different length scales - Atomic and Nano engineering of materials. In the atomic design of electrode materials, we have combined theoretical investigation using ab initio calculations with experimental realization. Based on fundamental understanding on Li diffusion, polaronic conduction, operating potential, electronic structure and atomic bonding nature of electrode materials by theoretical calculations, we could identify and define the problems of existing electrode materials, suggest possible strategy and experimentally improve the electrochemical property. This approach often leads to a design of completely new compounds with new crystal structures. In this seminar, I will talk about two examples of electrode material study under this approach; $LiNi_{0.5}Mn_{0.5}O_2$ based layered materials and olivine based multi-component systems. In the other scale of approach; nano engineering; the morphology of electrode materials are controlled in nano scales to explore new electrochemical properties arising from the limited length scales and nano scale electrode architecture. Power, energy and cycle stability are demonstrated to be sensitively affected by electrode architecture in nano scales. This part of story will be only given summarized in the talk.

• 공업화학
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• 제31권6호
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• pp.639-645
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• 2020

레독스흐름전지(redox flow battery, RFB)의 구성 부품 중 전극은 전해액의 확산층 역할을 함과 동시에 전자의 통로 역할을 담당하여 출력에 직접적인 영향을 미치는 주요 부품이다. 본 연구는 Fe2+/Fe3+와 V2+/V3+를 레독스 커플로 사용한 RFB 시스템에 chloric/sulfuric mixed acid 지지 전해액을 사용한 경우 전극 종류 및 활성화 정도에 따른 용량, 쿨롱 효율, 에너지 효율을 비교하여 최적의 전극 및 활성화 정도를 제시하였다. 실험에 사용된 5종의 탄소 전극을 사용한 단일셀 평가에서 모두 이론 용량에 근사한 값을 보여 신뢰성을 확보하였으며, 사용된 전극 중 GFD4EA는 상대적으로 우수한 에너지 효율 및 충방전 용량을 나타내었다. 활성화 온도에 따른 전기화학적 성능 고찰을 위하여 GFD4EA 전극을 공기 분위기 하에서 400, 450, 500, 600 및 700 ℃에서 열처리하여 활성화하였다. 질량 변화, 주사전자현미경(SEM) 및 XPS 분석을 통하여 활성화 전 후의 물성 변화를 관찰하였으며, 각각의 온도에서 활성화된 전극을 적용한 RFB 단일셀 평가를 실시하여 전기화학적 성능을 비교하였다.

• 전기화학회지
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• 제10권2호
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• pp.145-149
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• 2007

본 논문은 마이크로전극 측정시스템을 사용하여 니켈수소전지의 전극 소재로 사용되고 있는 수산화니켈의 단일 입자에 대해 전기화학적 평가를 수행 하였다. 즉 Carbon fiber 마이크로전극을 수산화니켈 입자 한개 위에 전기적인 접촉을 이루도록 조정하고 전기화학적 평가를 수행하였다. Cyclic Voltammetry 실험 결과 수산화니켈의 산화 환원 반응과 산소 발생 반응(OER)이 명확하게 분리 되고 있음을 확인하였으며, 전위주사속도를 증가 시킬 경우 환원 전하량은 주사 속도에 의존하지 않고 거의 일정한 수치를 보여 주고 있으나, 산화 전하량은 환원 전하량 보다 크고 주사속도 구간에서 부반응인 산소발생이 증가하고 있음을 확인했다. 그리고 Calvanostat에 의한 정전류 충방전 실험의 결과 수산화니켈 단일 입자의 방전용량은 이론용량 289 mAh/g에 근접한 수치(약 250 mAh/g)를 보여 주었으며 또한 Potential Step에 의해 단일 입자내의 수소이온 확산계수($D_{app}=3{\sim}4{\times}10^{-9}\;cm^2/s$)가 얻어졌다.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권3호
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• pp.282-287
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• 2016

This study involves enhancing the performance of the $Na(Li,Ti)O_2$ system as an Na-ion battery anode with the addition of Mg, which partially replaces Li ions. We perform both computational and experimental approaches to achieve a higher reversible capacity and a faster transport of Na ions for the devised system. Computational results indicate that the $Na(Li,Mg,Ti)O_2$ system can provide a lower-barrier path for Na-ion diffusion than can a system without the addition of Mg. Experimentally, we synthesize various $Na_z(Li_y,Mg_x,Ti)O_2$ systems and evaluate their electrochemical characteristics. In agreement with the theoretical study, Mg addition to such systems improves general cell performance. For example, the prepared $Na_{0.646}(Li_{0.207}Mg_{0.013}Ti_{0.78})O_2$ system displays an increase in reversible capacity of 8.5% and in rate performance of 13.5%, compared to those characteristics of a system without the addition of Mg. Computational results indicate that these improvements can be attributed to the slight widening of the Na-$O_6$ layer in the presence of Mg in the $(Li,Ti)O_6$ layer.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1996년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1682-1684
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• 1996

Recently, because diffusion of cordless machine and smart card and so on, and concern of unpolluted materials, one are concerned with Li secondary batteries. Li secondary batteries have high voltage, high energy density and high power density, and heavy metal pollution problems are little. Mn is low price and is distributed much quantity. Therefore, we investigated $MnO_2$. In this study, we worked the electrochemical properties and charge/discharge characteristics of $MnO_2/Li$ cells. In results, the more heating temperature is high, the more ${\gamma}-phase$ varied ${\beta}-phase$, and when $MnO_2$ is heated at $320^{\circ}C$ and super-s-black 20wt% is mixed, characteristics are the best.