• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.255-255
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• 2011

Zinc oxide based thin films have been extensively studied in recent several years because they have very interesting properties and zinc oxide is non-poisonous, abundant and cheap material. ZnO films are employed in different applications like transparent conductive layers in solar cells, protective coatings and so on. Wide industrial application of the ZnO films requires of development of cheap, effective and scalable technology. Typically used technologies don't completely satisfy the industrial requirements. In the present work, we studied effect of the deposition parameters on the structure and properties of ZnO films deposited by DC arc plasmatron. The varied parameters were gas flow rates, precursor composition, substrate temperature and post-deposition annealing temperature. Vapor of Zinc acetylacetone was used as source materials, oxygen was used as working gas and argon was used as the cathode protective gas and a transport gas for the vapor. The plasmatron power was varied in the range of 700-1500 watts. Flow rate of the gases and substrate temperature rate were varied in the wide range to optimize the properties of the deposited coatings. After deposition films were annealed in the hydrogen atmosphere in the wide range of temperatures. Structure of coatings was investigated using XRD and SEM. Chemical composition was analyzed using x-ray photoelectron spectroscopy. Sheet conductivity was measured by 4-point probe method. Optical properties of the transparent ZnO-based coatings were studied by the spectroscopy. It was shown that deposition by a DC Arc plasmatron can be used for low-cost production of zinc oxide films with good optical and electrical properties. Increasing of the oxygen content in the gas mixture during deposition allow to obtain high-resistive protective and insulation coatings with high adhesion to the metallic surface.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.141-141
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• 2018

Copper is one of the most abundant metals on earth. Its oxide (CuO) is an intrinsically p-type metal-oxide semiconductor with a bandgap ($E_g$) of 1.2-2.0 eV 1. Copper oxide nanomaterials are considered as promising materials for a wide range of applications e.g., lithium ion batteries, dye-sensitized solar cells, photocatalytic hydrogen production, photodetectors, and biogas sensors 2-7. Recently, high-density and uniform CuO nanostructures have been grown on Cu foils in alkaline solutions 3. In 2011, T. Soejima et al. proposed a facile process for the oxidation synthesis of CuO nanobelt arrays using $NH_3-H_2O_2$ aqueous solution 8. In 2017, G. Kaur et al. synthesized CuO nanostructures by treating Cu foils in $NH_4OH$ at room temperature for different treatment times 9. The surface treatment of Cu in alkaline aqueous solutions is a potential method for the mass fabrication of CuO nanostructures with high uniformity and density. It is interesting to compare the gas sensing properties among CuO nanomaterials synthesized by this approach and by others. Nevertheless, none of above studies investigated the gas sensing properties of as-synthesized CuO nanomaterials. In this study, CuO nanowalls versus nanoparticles were synthesized via the oxidation process of Cu foil in NH4OH solution at $50-70^{\circ}C$. The gas sensing properties of the as-prepared CuO nanoplates were examined with $C_2H_5OH$, $CH_3COCH_3$, and $NH_3$ at $200-360^{\circ}C$.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권11호
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• pp.3399-3404
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• 2013

A new accepter unit, pyrrolo[3,2-b]pyrrole-2,5-dione, was prepared and utilized for the synthesis of the conjugated polymers containing electron donor-acceptor pair for OPVs. Pyrrolo[3,2-b]pyrrole-2,5-dione unit, regioisomer of the known pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione, is originated from the structure of stable synthetic pigment. The new conjugated polymers with 1,4-diphenylpyrrolo[3,2-b]pyrrole-2,5-dione, thiophene and carbazole were synthesized using Suzuki polymerization to generate P1 and P2. The solid films of P1 and P2 show absorption bands with maximum peaks at about 377, 554 and 374, 542 nm and the absorption onsets at 670 and 674 nm, corresponding to band gaps of 1.85 and 1.84 eV, respectively. To improve the hole mobility of the polymer with 1,4-bis(4-butylphenyl)-pyrrolo[3,2-b]-pyrrole-2,5-dione unit, which was previously reported by us, the butyl group at the 4-positions of the N-substituted phenyl group was substituted with hydrogen and methyl group. The field-effect hole mobility of P2 is $9.6{\times}10^{-5}cm^2/Vs$. The device with $P2:PC_{71}BM$ (1:2) showed $V_{OC}$ value of 0.84 V, $J_{SC}$ value of 5.10 $mA/cm^2$, and FF of 0.33, giving PCE of 1.42%.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.394-394
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• 2011

급속한 산업의 발달은 심각한 환경오염 및 에너지 문제를 가져왔다. 이를 해결하기 위하여 무한한 에너지원인 태양에너지를 원천으로 하는 친환경 정화소재로서의 광촉매(photocatalyst)를 통하여 인류의 에너지를 확보하는 것에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있는 추세이다. 현재 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$의 경우 뛰어난 광활성과 저렴한 가격, 광 안정성, 화학적 안정성을 가짐에도 불구하고, 3.2 eV라는 상대적으로 넓은 band gap을 가지기 때문에 약 386 nm보다 짧은 파장을 갖는 자외선만 흡수할 수 있다. 이로 인한 가시광 응답성의 부재를 해결하기 위해 수십년간 많은 연구가 진행되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 ICP assisted pulsed DC reactive magnetron sputtering을 이용하여 $TiO_2$를 기반으로 하면서 가시광영역의 빛을 흡수하여 높은 효율을 얻을 수 있도록 Nitrogen doping, Low band gap semi-conductor sensitization 등의 방법을 사용하여 광촉매를 제작하였다. 시료의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy와 X-ray diffraction method를 이용하여 분석을 수행하였으며, 이러한 공정을 통해 제작된 $TiO_2$기반 광촉매의 가시광 응답성을 확인하기 위하여 UV/Vis 스펙트럼을 측정하였다. 또한 물 분해 장치(water splitting device)를 제작하여 수소와 산소 생성시 흐르는 전류를 측정하여 광특성을 평가하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제2권4호
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• pp.187-192
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• 2011

Photoelectrochemical performances of ZnO electrodes are enhanced by coupling with cobalt-based catalyst (CoPi) in phosphate electrolyte (pH 7). For this study, hexagonal pillar-shaped ZnO nanorods are grown on ZnO electrodes through a chemical bath deposition, onto which CoPi is deposited with different photodeposition times (10-30 min). A scanning electron microscopic study indicates that CoPi deposition does not induce any change of ZnO morphology and an energy-dispersive X-ray spectroscopic analysis shows that inorganic phosphate ions (Pi) exist on ZnO surface. Bare ZnO electrodes generate the current of ca. $0.36mA/cm^2$ at a bias potential of 0.5 V vs. SCE, whereas ZnO/CoPi (deposited for 10 min) has ca. 50%-enhanced current ($0.54mW/cm^2$) under irradiation of AM 1.5G-light ($400mW/cm^2$). The excess loading of CoPi on ZnO results in decrease of photocurrents as compared to bare ZnO likely due to limited electrolyte access to ZnO and/or CoPi-mediated recombination of photogenerated charge carriers. The primary role of CoPi is speculated to trap the photogenerated holes and thereby oxidize water into molecular oxygen via an intervalency cycle among Co(II), Co(III), and Co(IV).

• 전기화학회지
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• 제26권4호
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• pp.56-63
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• 2023

태양, 파도, 바람 등 친환경 재생에너지원을 이용한 전력 생산 기술이 성숙함에 따라 재생에너지 전력의 경제성과 규모 측면에서 빠르게 발전하고 있다. 특히, 전기화학적인 방법으로 수소를 생산하는 기술은 이러한 재생에너지와 효율적으로 연계될 수 있는 방법 중 하나로 주목받고 있다. 수전해 기술은 작동 온도에 따라서 저온(100 ℃ 이하), 중온(300-700 ℃), 고온(700 ℃ 이상) 수전해로 나눌 수 있으며, 에너지 소비량 및 전압 효율 평가는 열역학 법칙에 따라 계산한다. 그러나 수전해 평가에서 열역학적 전압(thermodynamic voltage)과 열중성 전압(thermo-neutral voltage)의 개념이 혼용되어 사용되고 있다. 본 총설에서는 저온 PEM (proton exchange membrane) 수전해 기술을 바탕으로 작동 전압과 효율 평가에 대한 이해를 높이고, 열역학적 전압과 열중성 전압의 차이점을 명확히 하고자 한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권4호
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• pp.388-396
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• 2023

Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a vital source of clean and sustainable hydrogen energy. Moreover, the large-scale H₂ production is currently necessary, while long-term stability and high PEC activity still remain important issues. In this study, a GaN-based photoelectrode was modified by an additional NH₃ treatment (900℃ for 10 min) and its PEC behavior was monitored. The bare GaN exhibited a highly crystalline wurtzite structure with the (002) plane and the optical bandgap was approximately 3.2 eV. In comparison, the NH₃-treated GaN film exhibited slightly reduced crystallinity and a small improvement in light absorption, resulting from the lattice stress or cracks induced by the excessive N supply. The minor surface nanotexturing created more surface area, providing electroactive reacting sites. From the surface XPS analysis, the formation of an N-Ga-O phase on the surface region of the GaN film was confirmed, which suppressed the charge recombination process and the positive shift of E_FB. Therefore, these effects boosted the PEC activity of the NH₃-treated GaN film, with J values of approximately 0.35 and 0.78 mA·cm^-2 at 0.0 and 1.23 V_RHE, respectively, and an onset potential (V_on) of -0.24 V_RHE. In addition, there was an approximate 50% improvement in the J value within the highly applied potential region with a positive shift of V_on. This result could be explained by the increased nanotexturing on the surface structure, the newly formed defect/trap states correlated to the positive V_on shift, and the formation of a GaO_xN_1-x phase, which partially blocked the charge recombination reaction.

• 기술혁신학회지
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• 제12권4호
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• pp.788-818
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• 2009

신 재생 에너지는 석탄, 석유, 원자력, 및 천연가스가 아닌 태양에너지, 바이오매스, 풍력, 소수력, 연료전지, 석탄액화 가스화, 해양에너지, 폐기물 에너지 및 기타로 구분되고 있고, 이 외도 지열, 수소, 석탄에 의한 물질을 혼합한 유동성 연료를 의미한다. 세계 선진국들은 신 재생에너지 기술개발의 중요성을 인식하고 기술개발 및 상용화를 위하여 중장기적인 개발계획을 수립하고 과감한 정책적 재정적 지원을 하고 있는 상황이다. 정부에서 지금까지 추진해 온 신 재생에너지 기술개발사업 유형 및 분야별 성과관리 확산, 사업화 추진이 소기의 목적을 제대로 달성하고 있다는 실증적 효과분석이 필요하다. 신재생에너지와 관련된 연구는 대체에너지 및 태양열, 태양광, 바이오매스 등 각각의 기술에 대한 개발 보급 현황과 특수한 지역에 대한 타당성 검토 등의 연구가 주를 이루었다. 관련연구의 검토 결과는 신재생에너지 중에서 재생에너지 혹은 전체 에너지 공급과 수급의 문제 나아가 특정 분야의 공급능력 향상을 위한 대책 등에 중점을 두고 있고, 신재생에너지 기술개발 확대에 따른 관련 사업의 능력 증대나 사업화 측면의 심층연구는 아직 부족한 실정이라고 판단된다. 미국과 영국의 다양한 신재생에너지 개발 및 보급 지원정책 등은 우리나라도 유사하게 추진하고 있으며, 일본이 태양광 분야에서 주도적인 입장을 취할 정도로 전진한 배경은 정부주도지원, 기업참여, 사회적 이슈화 등을 들 수 있다. 신재생에너지 기술개발 및 사업화의 계량적 거시경제적 효과분석은 신재생에너지를 중심으로 하는 '에너지원별 비용/편익분석 모형'을 활용하여 신재생에너지 기술개발에 의한 관련 산업 생산 증대, 부가가치 향상 효과 등을 예측하는 기법을 적용한다. 신재생에너지 기술개발 투자와 신재생에너지 생산량 및 발전량의 관계는 각각 정비례하고, R&D총투자에 의한 신재생에너지 생산량 승수에 비해 에너지 발전량 승수가 상대적으로 약간 높았다. 이는 최종 소비재인 에너지 발전량에 대한 기술개발 영향이 크다는 의미이다. 신재생에너지 생산량에 대한 R&D총투자는 정(+)의 영향을 미치고 있는데, 정부지원금은 정(+)의 영향이지만 민간투자액은 역(-)의 영향관계로 나타났다. 이는 신재생에너지 생산량에 대한 연구개발 효과가 민간투자 보다 정부지원금에 의해 주도되고 있음을 시사한다. 반면 신재생에너지 발전량에 대한 R&D총투자는 정(+)의 영향을 미치고 있는데, 정부지원금과 민간투자 모두 영향관계가 없는 것으로 나타났다. 이는 신재생에너지 분야의 발전량에 대한 연구개발 효과가 정부지원금과 민간투자 모두 영향을 미치고 있지 못하고 있음을 시사한다. 본 연구의 분석 결과의 시사점으로는 신재생에너지 기술개발 및 사업화 추진에 있어서 정부 지원정책도 중요하지만 민간의 투자와 적극적인 참여가 사업 성공의 관건이라는 점을 감안할 필요가 있다.

• 공업화학
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• 제26권4호
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• pp.400-405
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• 2015

Tetraethylorthosilicate (TEOS)를 전구체로서 이용하여 제조된 기존의 반사방지(AR; anti-reflective) 코팅막은 대부분 수분을 쉽게 흡수할 뿐만 아니라 낮은 내마모성을 갖는다. 본 연구에서는 AR 코팅막의 투과율, 소수성 및 내마모성을 향상할 목적으로 전구체로서 methyltrimethoxysilane (MTMS)를 사용하고 불소 실란, 산 촉매, 염기 촉매 및 산-염기 2단계 촉매를 첨가하여 다양한 AR 코팅막을 제조하였다. 제조된 AR 코팅막은 UV-Vis, 접촉각 측정기, AFM, 연필경도 및 부착성 시험을 통해 특성을 분석하였다. 그 결과, 경화온도가 $300^{\circ}C$일 때 코팅되지 않은 유리 기판의 투과율은 90.5%인 반면, AR 코팅된 유리 기판의 투과율은 94.8%로 증가하였다. 불소 실란을 첨가한 경우, 소수성이 크게 향상되었음을 나타내듯이 AR 코팅막 표면에서의 접촉각은 $96.3^{\circ}$에서 $108^{\circ}$까지 증가하였다. AR 코팅막의 내마모성은 산 촉매에 의해 향상되었으며, 그것의 투과율은 염기 촉매에 의해 증가하였다. 산-염기 2단계 촉매 반응에 의해 제조한 AR 코팅막의 경우, 상승 효과에 의해 촉매의 도입 없이 제조된 AR 코팅막과 비교하여 투과율 및 내마모성이 향상되었다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권4호
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• pp.424-432
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• 2019

Planar BiVO₄ and 3 wt% Mo-doped BiVO₄ (abbreviated as Mo:BiVO₄) film were prepared by the facile spin-coating method on fluorine doped SnO₂(FTO) substrate in the same precursor solution including the Mo precursor in Mo:BiVO₄ film. After annealing at a high temperature of 450℃ for 30 min to improve crystallinity, the films exhibited the monoclinic crystalline phase and nanoporous architecture. Both films showed no remarkably discrepancy in crystalline or morphological properties. To investigate the effect of surface passivation exploring the Al₂O₃ layer, the ultra-thin Al₂O₃ layer with a thickness of approximately 2 nm was deposited on BiVO₄ film using the atomic layer deposition (ALD) method. No distinct morphological modification was observed for all prepared BiVO₄ and Mo:BiVO₄ films. Only slightly reduced nanopores were observed. Although both samples showed some reduction of light absorption in the visible wavelength after coating of Al₂O₃ layer, the Al₂O₃ coated BiVO₄ (Al₂O₃/BiVO₄) film exhibited enhanced photoelectrochemical performance in 0.5 M Na₂SO₄ solution (pH 6.5), having higher photocurrent density (0.91 mA/㎠ at 1.23 V vs. reversible hydrogen electrode (RHE), briefly abbreviated as V_RHE) than BiVO₄ film (0.12 mA/㎠ at 1.23 V_RHE). Moreover, Al₂O₃ coating on the Mo:BiVO₄ film exhibited more enhanced photocurrent density (1.5 mA/㎠ at 1.23 V_RHE) than the Mo:BiVO₄ film (0.86 mA/㎠ at 1.23 V_RHE). To examine the reasons, capacitance measurement and Mott-Schottky analysis were conducted, revealing that the significant degradation of capacitance value was observed in both BiVO₄ film and Al₂O₃/Mo:BiVO₄ film, probably due to degraded capacitance by surface passivation. Furthermore, the flat-band potential (V_FB) was negatively shifted to about 200 mV while the electronic conductivities were enhanced by Al₂O₃ coating in both samples, contributing to the advancement of PEC performance by ultra-thin Al₂O₃ layer.