• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권2호
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• pp.178-182
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• 2007

$LiMn_2O_4$와 활성탄을 양극의 활물질로 사용하여 비수계 슈퍼커패시터를 제조하고 $LiMn_2O_4$의 함량에 따른 특성을 분석하였다. Cyclic voltammetry, AC impedance 분석 등을 통하여, 활성탄의 전기 이중층으로 인한 capacitive 효과에 $Li^+$ 이온의 intercalation/deintercalation에 의한 faradaic 효과가 더해진 pseudocapacitance의 발현을 확인할 수 있었으며, $LiMn_2O_4$의 함량이 증가할수록 비정전용량 및 에너지 밀도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. $LiMn_2O_4:C$의 비율이 0.86:0.14인 복합 양극을 사용하여, 순수 활성탄 양극 대비 2배 이상인 23.83 F/cc의 비정전용량과 17.51 Wh/L의 에너지밀도를 얻을 수 있었다. 또한, 1,000회 충방전 후에도 60% 이상 향상된 비정전용량과 에너지 밀도를 얻을 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권1호
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• pp.60-65
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• 2005

연속적 전기흡착 셀에서 활성탄소섬유 부직포 전극을 사용하여 U(VI) 함유 폐액을 처리하였다. 더 낮은 전위에서 U(VI)의 전기흡착 효율을 높이기 위하여 ACFs를 화학약품으로 표면처리하고 그의 세공구조 및 관능기의 변화를 조사하였으며 처리조건이 U(VI)의 흡착에 미치는 영향을 고찰하였다. 표면처리한 모든 ACFs의 비표면적은 감소하였다. 중성염 및 염기성 용액으로 처리한 ACFs의 산성관능기는 감소했지만 산성 용액으로 처리한 ACFs의 산성관능기는 증가하였다. 산성관능기는 U(VI)의 흡착을 차단하여 산성용액 처리 ACFs 전극은 처리하지 않은 ACFs 전극에 비하여 U(VI)의 흡착용량이 감소했다. 중성염과 염기성 용액으로 처리한 ACFs 전극은 흡착용량이 크게 증가하여 -0.3 V의 낮은 전위에서도 처리하지 않은 ACFs 전극의 -0.9 V에 상응하는 결과를 얻었다. 이러한 결과는 ACFs 표면의 산성관능기 감소에 의한 이온의 차단효과(Shielding effect)가 줄어들 뿐만 아니라 음전위 가용에 의한 전기이중층 내에서의 $OH^-$의 증가로 U(VI) 흡착이 효율적으로 진행되었기 때문이다.

• 대한화장품학회지
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• 제33권2호
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• pp.105-110
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• 2007

제타전위를 이용하여 이산화티탄의 분산 안정성을 평가하고 이를 통하여 분산안정도 향상에 응용하고자 하였다. 본 연구에서는 제타전위와 관련된 전기이중층, 전기영동, 등전점 및 전기 침투에 대하여 설명하였으며 측정이론을 기술하였다. H-S equation을 이용하여 수계에 분산된 미립자 이산화티탄의 pH변화에 따른 제타전위 변화를 측정하였으며 제타전위는 pH $3.0{\sim}9.0$에서 음의 값으로 측정되었다. 제타전위 값은 pH값 상승에 따라 절대값이 증가하였으며 분산액의 pH 8.0과 9.0에서는 지속적으로 분산이 유지되었다. 이를 통하여 제타전위가 이산화티탄의 분산에 영향을 미치며 제타전위의 절대값 크기가 수계에서 이산화티탄의 분산안정도에 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다.

• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.129-137
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• 2013

쌀밥을 출발물질로 활용하고 수열합성법과 화학적 활성화를 위한 KOH용액 진공함침 등의 방법으로 제조된 활성탄의 전기이중층 초고용량 커패시터의 전극에 대한 전기화학적 전극특성을 확인 하였다. 제조된 활성탄의 물성을 SEM, EDS, XRD, TG, 비표면적, 기공크기 분포 등의 분석을 통해 조사하였다. 또한, 슈퍼커패시터의 전극에 대한 순환전류 측정과 교류 임피던스 측정 실험을 통해 전기화학적 특성을 확인하였다. 수열합성법을 통하여 직경 $5{\sim}7{\mu}m$ 인 구형의 탄소 입자를 얻었으며 활성화 온도 $800^{\circ}C$로 제조된 활성탄은 비표면적이 $1631.8cm^2/g$, 기공크기 분포가 0.9~2.1 nm에 집중적으로 분포하였으며, 마이크로 기공체적이 $0.6154cm^3/g$ 임을 알 수 있었다. 이 활성탄을 사용하여 제작된 전극은 6M KOH 전해액에서 비용량 236 F/g(@5 mV/s), 194 F/g(@100 mV/s), 137 F/g(@500 mV/s)의 우수한 특성을 나타내었다. 충방전 싸이클 수명시험 결과, 200 mV/s의 주사속도에서 100,000회 충방전 시험 후에도 초기용량 대비 91.2%의 용량을 유지함을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제22권4호
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• pp.405-410
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• 2011

본 연구에서는 고용량 EDLC 전극의 제조를 위하여 전극의 활물질인 활성탄소에 $NF_3$ 가스를 이용하여 아미노불소화 반응을 유도하였다. 또한, 아미노불소화 반응에 의한 활성탄소의 기공 및 표면화학적 특성 변화와 그로부터 제조된 활성탄소전극의 비정전용량 특성 변화에 대하여 고찰하였다. 활성탄소의 아미노불소화 반응은 재료의 표면 기공특성을 저하시키지 않고 비표면적 및 기공부피 등의 기공특성을 유지시키면서 활성탄소의 표면에 전기화학적 특성의 향상에 도움이 되는 질소 및 불소 관능기를 효과적으로 도입시켰다. 1 at% 이하의 질소 및 불소 관능기가 도입된 활성탄소전극 (E-NF100AC)은 2 mV/s의 전압주사속도 조건에서 528 (${\pm}9$) F/g의 비정전용량으로 미처리 활성탄소전극(E-RAC)과 비교하여 약 122%의 용량증대효과를 나타내었다. 반면에, E-NF200AC의 조건에서는 1 at% 이상, 과량의 불소 관능기가 도입됨에 따라 E-NF100AC에 비하여 용량이 감소하였으며 이러한 결과로부터 적당량의 질소 및 불소 관능기 도입이 활성탄소전극의 비정전용량을 효과적으로 증가시킴을 확인할 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.57-68
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• 2023

본 연구에서는 커피 폐기물 기반의 질소가 포함된 다공성 탄소 섬유 형태로 제조하여 고에너지 EDLC용 탄소 소재로 활용하고자 하였다. 커피 폐기물은 분쇄과정을 거쳐 폴리비닐피롤리돈과 용매인 다이메틸폼아마이드에 혼합한 후 전기방사를 통해 커피 폐기물 기반의 섬유 형태(Bare-CWNF)의 물질로 만들었으며, 질소 분위기의 900℃에서 탄화를 진행하여 커피 폐기물 기반의 질소가 포함된 다공성 섬유 형태(Carbonized-CWNF)의 물질을 제조하였다. Carbonized-CWNF는 Bare-CWNF와 같이 섬유 형태를 유지하였으며 질소 함량 역시 유지되는 것을 확인하였다. 커피 폐기물의 탄화 탄소(Carbonized-CW)및 폴리아크릴로나이트릴 기반의 탄소섬유(Carbonized-PNF)를 Carbonized-CWNF와 -1.0-0.0V의 전압 범위에서 전기화학적 성능을 비교한 결과, Carbonized-CWNF가 가장 높은 비정전용량(123.8F g^-1 @ 1A g^-1)을 확보할 수 있었다. 이를 통해 커피 폐기물 기반의 질소가 함유된 다공성 탄소 섬유가 고에너지 EDLC(Electric double layer capacitor)용 전극으로 우수한 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 최종적으로, 환경 오염의 원인이 되는 식물성 바이오매스 중 커피 폐기물을 활용하여 친환경성을 확보하였고, 식물성 바이오매스와 같은 폐기물을 슈퍼커패시터와 같은 고성능 에너지 저장 매체로의 탈바꿈 할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 추계학술대회 논문집 Vol.17
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• pp.683-686
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• 2004

In recent years, the supercapacitor and hybrid capacitor have related with substitutional energy source focused of many scientists because of their usage in power sources for electric vehicles, computers and other electric devices. The storage energy of electrical charge is based on electrostatic interactions in the electric double layer at the electrode/electrolyte interface, resulting in high rate capability and long cycle performance compared with batteries based on Faradaic electrode reactions. So we have been considered to carbon nanofibers as the ideal material for supercapacitors due to their high utilization of specific surface area, good conductivity, chemical stability and other advantages. In this work, we aimed to find out that the capacitance have increased because of electrochemical capacitance to provide by carbon nanofibers. Also carbon nanofibers based on chemical method and water treatment have been resulted larger capacitances and also exhibit better electrochemical behaviors about 15% than before of nontreated state. And also optical observations with treated and nontrteated carbon nanofibers discussed by the TEM, SEM, EDX, BET works and specific surface area analyzer. Their results also focused on the surface area of electrode and electrical capacitance was also improved by the effect of surface treatments.

• 한국물환경학회지
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• 제28권1호
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• pp.115-120
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• 2012

Different colloidal particles generally co-exist in the water and wastewater. Thus, there needs to identify practical electrokinetic characteristics of the particles, comparing with the case when each colloidal material is independently distributed. In this study, changes of overall zeta potential was examined through mixed dispersions of $TiO_{2}$ and $MnO_{2}$. The mixing ratios were classified into 3-type in order to distinguish the effects of the proportions of each particle from those of total concentration in colloidal suspensions. The types are single colloidal dispersions of $TiO_{2}$ and $MnO_{2}$ (1:0, 0:1), mixed dispersions at different ratios (0.75:0.25, 0.5:0.5, 0.25:0.75), and a mixed dispersion with doubled concentration (1:1), respectively. It showed that the overall variation of zeta potential as a function of pH was intensified in a colloidal dispersion with the ratio of 1:1. It was concerned that the double action of ion would contribute to this result. On the one hand, the zeta potentials of each colloidal dispersion commonly decreased at the state of strong acid and base under the influence of compression of the electric double layer. The changing patterns were also considered through calculating total interaction energy between colloidal particles based on DLVO theory and measuring turbidity of the colloidal dispersions.

• 전자공학회논문지
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• 제51권12호
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• pp.189-194
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• 2014

본 연구에서는 새로운 구조의 X선 영상 검출기로써 광민감 $HgI_2$ 층이 포함된 CsI:Na 형광층의 구조를 설계하였다. 이러한 구조에서 X선은 두꺼운 CsI:Na 층에서 가시광선으로 변환된 후 하부의 얇은 $HgI_2$ 층에서 전하로 변환된다. CsI:Na와 $HgI_2$로 구성된 복합구조의 두께를 최적화하기 각 층의 두께를 변화시켜 X선에 대한 흡수효율을 시뮬레이션 하였다. 현재 상용화된 a-Se 단일층의 검출기는 수십 kV의 고전압이 요구되고, CsI:Na/a-Si 구조의 간접변환 방식은 낮은 변환효율을 가지는 단점이 있다. 본 연구의 결과로 제시된 새로운 형태의 CsI:Na/$HgI_2$ 복층 구조의 x-ray 검출기는 고전압이 필요한 직접 변환방식의 단점과 간접 변환방식의 낮은 효율을 보완할 수 있을 것으로 생각된다.

• 전기화학회지
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• 제13권4호
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• pp.223-234
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• 2010

본 총설에서는 캐패시터적인 특성을 가지는 다공성 전극의 전기화학특성 분석에 활용되는 임피던스의 복소캐패시턴스 분석법(complex capacitance analysis)의 이론 및 응용에 대해 정리하였다. 이론적으로 캐패시터적인 특성을 갖는 전기화학시스템에 대해 캐패시턴스허수부 도시를 활용하면 효과적인 해석이 가능함이 제시되었다. 또한, 복소캐패시턴스 분석법은 다공성 탄소 재료/전극의 EDLC 특성, 미세기공 내부의 이온전도 특성, 고분자전해질연료전지의 촉매층 이온저항 등의 분석에 효과적으로 적용될 수 있음이 검증되었다.