• Membrane Journal
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• 제21권3호
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• pp.213-221
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• 2011

Using poly(ethylene oxide) (PEO) as a polymer host, poly(ethylene glycol) (PEG) as a plasticizer, potassium iodide and iodine as sources of $I^-/I_3^-$, polymer electrolyte membranes were prepared. Based on the polymer electrolytes, solid-state dye-sensitized solar cell (DSSC)s were fabricated. The content of PEG in the electrolyte was controlled to be 95%. The mole number of KI per 1 mole of EO ([KI]/[EO] ratio) in the electrolyte was changed to be 0.022, 0.044, 0.066 and 0.088. The electrolyte membrane showed wax phase in ambient temperature. The ionic conductivity increased with increasing KI content to reach the maximum value at which [KI]/[EO] ratio is 0.066. After the maximum value, the ionic conductivity decreased with increasing KI content. In the case of DSSC, the Voc decreased continuously with increasing KI content in the polymeric electrolyte membrane. The $J_{SC}$ increased with increasing KI content to show maximum value at which [KI]/[EO] ratio is 0.044. In the higher KI content region, $J_{SC}$ value decreased with increasing KI content.

• Journal of Conservation Science
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• 제24권
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• pp.75-83
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• 2008

In order to assess antifungal activity of a wooden storage box, which was made of Paulownia tomentosa and used for keeping ancient documents, antifungal activity of volatile organic compounds emitted from the box was investigated along with qualitative analysis on major substances of the compounds. After collecting floating microorganisms inside air tester, the fungal activity was assessed by counting the number of colonies growing on TSA media. Compared to the control which collected 85 colonies from outdoor, 72 colonies were observed showing reduction rate of 14.82%. Through GC/MS and TDS system analysis, limonene was detected from the volatile organic compounds as characteristic features. When the fungal activity was assessed through fumigation by adding natural biocide BI and BII containing eugenol and anethole as major substances, both biocides showed a strong fungal activity with respectively 92.6%(inside the box) and 99.9%(outdoor) of reduction rate. Although these results didn't clarify antifungal activity of the volatile organic compounds emitted from the Paulownia-wood storage box and their functional components, it was at least confirmed that there is application possibility of natural biocide to use for preservation of ancient documents with increased efficiency in controlling pests of wooden storage boxes.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• 제30권12호
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• pp.1218-1224
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• 2008

A liquid culture of yeast "Candida tropicalis" was used in a fluidized bioreactor to achieve high removal efficiencies of volatile organic compounds (VOCs). In this study, granular activated carbon (GAC) was used as a fluidized material to improve adsorptive capacity as well as mass transfer of gaseous toluene, the model VOC. The GAC fluidized bioreactor demonstrated toluene removal efficiencies ranging from 50 to 80%, when inlet toluene loading varied in a range between 13.1 and 37.4 g/m$^3$-hr. The maximum elimination capacity determined in the GAC fluidized bioreactor was 172 g/m$^3$-hr at a toluene loading of 291 g/m$^3$-hr. Transient loading experiments revealed that the removal efficiency was remained unchanged during an increased loading period, and toluene introduced to the bioreactor was first absorbed to GAC and then slowly desorbed and became available to the yeast culture. Hence the fluidized GAC helped to achieve an improved mass transfer between the gas and liquid phases, resulting in high toluene removal capacity. Consequently, the GAC fluidized bioreactor using C. tropicalis can be successfully applied for the removal of VOCs, and is a feasible alternative over conventional processes such as packed-bed biofilters.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• 제30권3호
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• pp.293-301
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• 2008

A study on the operational variables of the UV-TiO$_2$ based photocatalytic air cleaning system was tried. In this study, to examine effects as various air cleaning system conditions, a duct-type reactor was made, and TiO$_2$ was immobilized on a stainless mesh. Benzene was chosen as a target compound. Removal experiments for benzene were done under different initial benzene concentration, air velocity, TiO$_2$ loading, area coated TiO$_2$ as the same TiO$_2$ loading, and UV light intensity conditions. During the experiments, relative humidity was 55%, and reactor temperature was 45$^{\circ}C$. As a result, the photocatalytic degradation of benzene decreased as the inlet concentration increased. But the photocatalytic degradation increased as the concentration boundary layer thickness, amount of TiO$_2$, area coated TiO$_2$ as the same amount of TiO$_2$, and UV light intensity increased. Based on results of current study, they can be applied to the design of air cleaning system over low level VOCs in the indoor air.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• 제35권6호
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• pp.415-421
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• 2013

To increase specific surface property of activated carbon fiber(ACF), chemical activation(CA) using alkali metals and surface treatment(ST) using oxidant was widely used. The CA and ST process developed micro-pore on the surface of ACF by chemical reaction of the alkali metals and oxidative of oxidant, respectively. To improve the efficiency of CA process for developing micro-pores on the surface of ACF, the ST process was adopted as an pre-treatment method. After treatment of ST process, ACF properties was investigated depending on the ST pre-treatment process. FT-IR, TG and elemental analysis of the ACF are carried out, and an adsorption property of ACF was also evaluated using toluene(which in typical volatile organic matter). Once the single CA process is used, the surface area and adsorption capacity of ACF were increased from 1,483 to 1,988 $m^2/g$ and from 0.22 to 0.27 $g_{-Tol.}/g_{-ACF}$, respectively. On the other hands, once the ST and CA processes are used successively, the surface area and adsorption capacity of ACF are greatly increase(where the surface area is 2,743 $m^2/g$ and the adsorption capacity is 0.37 $g_{-Tol.}/g_{-ACF}$). It indicates that the combined process of ST and CA can improve the surface process properties of ACF.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제35권6호
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• pp.83-90
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• 2007

This study aimed at examining the effect of rooms decorated by eco-friendly finishing materials in a newly built wooden house on the emission of indoor air pollutions. According to the results of examination, the levels of benzene, toluene, ethyl benzene and styrene in all the rooms were below criteria of indoor air quality of newly-constructed houses. The levels of natural volatile organic compounds (NVOC), anthropogenic volatile organic compounds (AVOC) and total volatile organic compounds (TVOC) in room R1-1 which had Hwangto wall covering on it, were relatively higher than in room phytoncide wallpaper covered R2-1. The room R2-2 where bamboo charcoal panel used for wall covering showed higher level of AVOC compared to the room R1-2. Living room R1-3 was found to contain less TVOC, compared to the other four rooms. In addition, the ratio of NVOC to TVOC in the living room was higher than in the other rooms. This seemed to be attributed to Cryptomeria Japonica the living room finished material.

• Journal of Korean Society of Occupational and Environmental Hygiene
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• 제30권2호
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• pp.153-162
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• 2020

Objectives: 3D printing technologies have become widely developed and are increasingly being used for a variety of purposes. Recently, the evaluation of 3D printing operations has been conducted through chamber test studies, and actual workplace studies have yet to be completed. Therefore, the objective of this study was to determine the emission of volatile organic compounds(VOCs), metals, and particles from printing operations at a workplace. This included monitoring conducted at a commercial 3D printing service workplace where the processes involved material extrusion, material jetting, binder jetting, vat photo polymerization, and powder bed fusion. Methods: Area samples were collected with using a Tenax TA tube for VOC emission and MCE filter for metals in the workplace. For particle monitoring, Mini Particle Samplers(MPS) were also placed in the printer, indoor work area, and outdoor area. The objective was to analyze and identify particles' size, morphology, and chemical composition using transmission electron microscopy with energy dispersive spectroscopy(TEM-EDS) in the workplace. Results: The monitoring revealed that the concentration of VOCs and metals generated during the 3D printing process was low. However, it also revealed that within the 3D printing area, the highest concentration of total volatile organic compounds(TVOC) was 4,164 ppb at the vat photopolymerization 3D printing workplace, and the lowest was 148 ppb at the material extrusion 3D printing workplace. For the metals monitoring, chromium, which, is carcinogenic for humans, was detected in the workplace. As a characteristic of the particles, nano-sized particles were also found during the monitoring, but most of them were agglomerated with large and small particles. Conclusions: Based on the monitoring conducted at the commercial 3D printing operation, the results revealed that the concentration of VOCs and metals in the workplace were within Korea's occupational exposure limits. However, due to the emission of nano-sized particles during 3D printing operations, it was recommended that the exposure to VOCs and metals in the workplace should be minimized out of concern for workers' health. It was also shown that the characteristics of particles emitted from 3D printing operations may spread widely within an indoor workplace.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.591-591
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• 2012

본 연구는 Transparent conducting oxide (TCO, 산화물투명전극)를 이용한 박막태양전지 효율향상에 관한 것으로, 이중의 TCO층(Double-stacked TCO layer)의 효과적인 광학 및 전기적 설계에 관한 것이다. 기존 박막 태양전지에서는 투명전극 TCO layer로서, ITO (Indium-Tin-Oxide), FTO (Fluorine- Tin-Oxide), 및 AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide) 등을 사용해 왔다. 각 TCO layer마다 장점이 있지만 단점 또한 존재한다. ITO의 경우 높은 전기적 특성을 가지는 반면 수소 플라즈마에 취약하고 기계적 강도에 취약해 ITO 단일층만으로 박막 태양전지에 적용하는 것에 제한을 받는다. 한편, AZO의 경우 전기적 특성도 우수할 뿐만 아니라 수소 플라즈마에도 내구성이 강한 장점이 있지만, 일함수가 p형 반도체보다 낮아 Schottky junction이 되어, 높은 전위장벽이 형성된다. 이는 정공의 이동을 방해하고, 정공의 축적이 일어나서 순방향 전압을 인가할 때 많은 전류의 감소를 가져온다. 또한, AZO와 p형 반도체 사이의 높은 직렬저항으로 인해 광전압(Voc, Open circuit voltage)와 충실률 (FF, Fill factor)가 떨어진다는 단점이 있다. 본 실험에서는 ITO/AZO 2중구조의 TCO층을 적용하여 상기의 문제점을 해결하고자 한다. 이중 구조 TCO층은 Magnetron sputter system을 이용하여, 단계적으로 증착되었다. 빛이 입사하는 유리에 ITO를 제1전도층으로 증착하였는데, ITO는 입사광의 투과도와 전기전도성이 우수하다. 제2전도층으로는 AZO층을 이용하였으며, 실리콘 반도체층과 접하게 된다. AZO는 실리콘 증착시 발생하는 수소 플라즈마에 안정적이고, 물리적 강도 또한 우수한 장점이 있다. 이중 구조층위에 실리콘 광흡수층(Si absorber)을 증착하였으며, pin 구조를 가진다. 기존, 단일막 TCO층과 2중구조 TCO층을 이용하여, 실리콘 박막 태양전지를 구성하였다. 이때, ITO/AZO의 2중구조를 적용하였을 때 태양 전지 특성이 크게 향상된 결과를 얻을 수가 있었다. 특히, 전류밀도의 경우 ITO, FTO, AZO 각각 14.5 mA/cm2, 11.2 mA/cm2, 8.18 mA/cm2를 나타낸 반면 ITO/AZO 2중구조의 경우 약 17mA/cm2 로 크게 향상 되었고, 태양전지 변환 효율도 각각 7.5%, 6.9%, 4%에서 ITO/AZO 2중 구조의 경우 8.05%로 크게 향상되었다. 본 발표에서는 2중구조 TCO를 이용한 현공정에 적용 가능한 박막태양전지 효율향상 기법에 대해 논의하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.161-162
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• 2011

최근 광전자 분야에서는 미래 에너지 자원에 대한 관심과 함께 GaN 기반 태양전지 연구가 활발히 진행되고 있다. GaN 물질은 높은 전자 이동도와 높은 포화 속도 등 광전자 소자에 유리한 광, 전기적 특성들을 가지고 있다. 또한, In의 함량을 변화시켜가며, 0.7eV에서 3.4eV까지 밴드갭을 조절함으로써, 자외선부터 적외선까지 태양빛 스펙트럼의 대부분을 흡수할 수 있는 장점이 있다. InGaN 태양전지의 효율을 높이기 위해서는 In의 함량을 늘려 밴드갭을 줄이는 것이 중요하다. 하지만 GaN 와 InN 간의 격자 부정합으로 인해 In 함량이 높은 단결정 InGaN 층을 두껍게 성장 하는 것이 어렵다. 때문에 GaN 기반 태양전지 관련 연구 그룹들이 태양전지의 효율 향상을 위해 활성층에 양자우물(MQWs) 구조, Supper Lattice (SLs) 구조와 같이 얇은 InGaN/GaN 층을 주기적으로 반복하여 적층함으로써 높은 조성의 In을 함유한 상질의 InGaN/GaN 층을 성장하는 연구들을 진행해 왔다. 본 연구에서는, p-i-n 구조와 MQW 구조를 갖는 InGaN 기반 태양전지를 제작하여, 각각의 특성을 분석해 봄으로써, In0.1Ga0.9N 태양전지 활성층의 구조에 따른 장/단점에 대해 논의하였다. 먼저 MOCVD를 이용하여 200 nm의 i-In0.1Ga0.9N 활성층을 갖는 p-i-n 구조와 In0.19Ga0.81N/GaN(3 nm/8 nm) MQWs (8 periods) 구조를 갖는 태양전지 에피를 각각 성장하였고, 그 후 공정을 통해 그림 1과 같이 InGaN 태양전지 소자를 제작하였다. 그 후, 각 태양전지의 전류/전압 곡선과 외부양자효율을 측정하여 그림 2와 같은 결과를 얻었다. p-i-n과 MQW 샘플의 외부양자효율은 각각 ~70%, ~25%로 측정 되었다. MQW 샘플의 외부 양자효율이 높지 않음에도 불구하고 p-i-n 구조에 비해 높은 In 함량을 가지고 있으므로, 더 넓은 파장의 빛을 흡수하여, 높은 단락전류(0.778 mA/cm2)를 보이고 있다. 또한 p-i-n 구조에 비해 높은 개방전압(2.3V)를 가지고 있으므로, MQW 샘플이 약 17% 정도 높은 변환효율(1.4%)를 보이고 있다. 이후 추가적으로 p-i-n 과 MQW 구조의 InGaN 태양전지에 나타나는 Voc와 Jsc의 차이를 Polarization 효과를 비롯한 다양한 측면에서 분석해 보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.395-396
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• 2011

본 논문에서는 30% 내외의 평균반사율을 가지는 다결정 실리콘 태양전지의 입사광 손실을 최소화하여 광전변환효율 극대화를 구현하기 위해서 SF6/O2 혼합가스를 이용한 RIE 표면 texturing 공정을 수행하였다. 현재 다결정 실리콘 태양전지는 다양한 방향의 grain을 가지기 때문에 단결정 실리콘에 적용되는 습식 식각 방식이 다결정 실리콘 표면 texturing에 적절하지 않은 것으로 알려져 있다. 이를 개선하기 위해서 이방성 식각 특성을 가지는 다양한 texturing 방법이 시도되고 있다. 대표적으로 기계적인 방식의 V-grooving, 레이저 grooving, 플라즈마 건식식각을 이용한 texturing 및 산 용액을 이용한 texturing 등의 연구가 보고되고 있다. 그 중에서 플라즈마 건식식각 방식의 하나인 RIE를 이용한 표면 texturing 공정이 간단한 공정과 산업계 응용의 용이성 때문에 활발히 연구되어 왔다. 특히 Sandia group과 일본 Kyocera사의 연구 결과에서는 그 가능성을 입증하고 있다. 본 연구에서는 공정의 단순화와 안전한 공정을 위해서 SF6/O2 혼합 가스를 이용하여 마스크 패턴 공정없이 RIE texturing 공정을 수행하였으며, RIE-textured 다결정 실리콘에 대해서 태양전지를 제작하여 표면 texturing이 광전변환효율에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 그 결과 SF6/O2 혼합 가스를 이용한 RIE texturing은 다결정 실리콘 표면에 주로 needle 구조를 형성하는 것을 확인하였다. 각 texturing 조건별 반사율의 차이는 needle 구조의 조밀도와 관련되는 것을 알 수 있었으며, 동일 공정 parameter 상에서 식각 시간 1, 2, 3, 4, 5분 기준 시간에 따른 표면 구조 분석 결과 seed 가 형성되고 그에 따라서 needle 형태로 식각되는 과정을 관찰하였다. 반사율은 분당 약 4%씩 낮아져 5분 식각 후 14.45% 까지 낮아졌으며, 표면 구조에서 폭은 약 30 nm로 모두 일정하며, 길이가 약 20, 30, 50, 80, 100 nm으로 증가되었다. 이 결과로 보아 seed로부터 needle 구조가 심화되어가는 것을 알 수 있었다. 시간에 따른 RIE texturing 후 제작된 태양전지는 효율이 1분 식각 기준 15.92%에서 약 0.35% 씩 낮아져 5분 식각 후 14.4%로 낮아졌다. Voc 는 texturing 시간에 관계없이 일정하며 Isc가 점점 감소되는 것으로 확인되었다. EQE 결과도 이와 동일하게 RIE texturing 시간이 길어질수록 전체 파장 범위에서 일정하게 낮아지는 것이 관찰되었다. Electroluminescence(EL) 이미지 결과 texturing 시간이 길어진 태양전지일수록 점점 어두운 이미지가 나타나 5분 식각의 경우 가장 어두운 결과를 나타내었다. 이런 결과는 한 가지 이유보다는 복합적인 문제로 예상되는데 궁극적으로는 RIE 공정 후 표면에 쌓인 charged particle들이 trap 준위를 형성하여 효율 및 공정상에 영향을 미친 것으로 보이며, 특히 잔류 O기가 불균일한 산화막을 형성하는 것으로 예상된다. 또한 EL 분석 결과를 볼 때 RIE texturing 공정이 길어질수록 불안정한 pn-junction을 형성하는 것을 확인하였으며, emitter 층 형성 후 PSG (phosphorous silica glass) 공정에서 needle의 상부 구조가 무너지면서 면저항이 증가된 결과로 분석된다. PSG 제거 후 측정된 면저항의 경우 3분 texturing 샘플부터 면저항이 약 4${\Omega}/sq$ 정도 증가됨을 확인하였다.