혼합기체 O₂/Ar+O₂ 농도 변화가 Mn 도핑된 SnO₂ 투명전도막의 상 안정성에 미치는 영향

김태근,장건익,Kim, Taekeun,Jang, Guneik 한국결정성장학회 2021 한국결정성장학회지 Vol.31 No.4

550 nm 파장대에서 O₂/Ar+O₂ 혼합기체 농도비가 0에서 7.9 %로 변화 시 Mn 도핑된 SnO₂ 투명전도막의 투과율은 80.9에서 85.4 %로 밴드갭 에너지는 3.0에서 3.6 eV로 증가하였다. 비저항은 O₂/Ar+O₂ 혼합기체 농도비가 0에서 2.7 %까지 증가 시 3.21 Ω·cm에서 0.03 Ω·cm으로 감소하다 이후 7.9 %로 증가 시에는, 52.0 Ω·cm으로 급격하게 상승하였다. XPS 분석결과 혼합기체 O₂/Ar+O₂에서 O₂ 농도의 증가로 Sn_3d5/2의 결합에너지가 486.40에서 486.58 eV로, O_1s의 결합에너지도 530.20에서 530.34 eV로 조금 변화하였다. 따라서 스파터링 방법으로 제조한 Mn 도핑된 SnO₂ 투명전도막에서 O₂ 농도변화에 따라 SnO와 SnO₂ 2개의 상이 공존하는 것을 확인하였다. The optical transmittance of Mn-doped SnO₂ monolayer film increased gradually from 80.9 to 85.4 % at 550 nm wavelengths upon increasing the O₂/Ar+O₂ concentration rate from 0 to 7.9 % and the band gap energy changed from 3.0 to 3.6 eV. The resistivity tended to decrease from 3.21 Ω·cm to 0.03 Ω·cm, reaching a minimum at 2.7 %, and then gradually increased from 0.03 to 52.0 Ω·cm at higher O₂/Ar+O₂ gas concentration ratio. Based on XPS spectra analysis, the Sn 3d_5/2 peak of Mn-doped SnO₂ single layer shifted slightly from 486.40 to 486.58 and O_1s peak also shifted from 530.20 to 530.33 eV with increase the O₂/Ar+O₂ concentration ratio. Therefore, the XPS spectra results indicate that a multiphase with SnO and SnO₂ coexisted in the sputtered Mn-doped SnO₂ monolayer film.

바이든 행정부 코로나19 대응 정책(American Rescue Plan Act)의 성립 과정과 배경

김태근 ( Taekeun Kim ) 한국보건사회연구원 2021 국제사회보장리뷰 Vol.16 No.-

지난 3월 미 연방상원은 바이든 행정부의 1호 입법안인 미국 구조 계획법(ARP Act: American Rescue Plan Act)을 통과시켰다. 작년4월에 시행된 코로나19 보조구호 및 경제보장법(CARES Act: Coronavirus Aid, Relief, and Economic Security Act)과 12월에 통과된 긴급 지원안에 이어 3차 코로나19 구제법안인 ARP Act는 1조 9,000억 달러 (2,200조 원) 규모의 패키지 법안으로 현금 지원 정책과 실업급여 확대 정책등 사회안전망 강화를 위한 연방정부의 획기적인 재정 지출을 포함하고 있다. 이 글에서는 ARP Act가 통과되기까지 어떠한 정치적 논의 과정이 있었으며 주요 쟁점이 무엇이었는지 살펴보고, 법안의 핵심 축인 현금 지원 정책의 내용을 알아본다. 아울러 새로운 사회정치적 환경 속에서 향후 바이든 행정부의 사회정책 방향과 보폭을 예단해본다.

Fe-V Chloric/Sulfuric Mixed Acid 레독스흐름전지 전극의 활성화 온도에 따른 전기화학적 성능 고찰

이한얼 ( Han Eol Lee ),김대업 ( Dae Eop Kim ),김철중 ( Cheol Joong Kim ),김태근 ( Taekeun Kim ) 한국공업화학회 2020 공업화학 Vol.31 No.6

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 공기분위기 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. Among the components of redox flow battery (RFB), the electrode serves as a diffusion layer of an electrolyte and a path for electrons and also is a major component that directly affects the RFB performance. In this paper, chloric/sulfuric mixed acidwas used as a supporting electrolyte in RFB system with Fe²⁺/Fe³⁺ and V²⁺/V³⁺ as redox couple. The optimum electrode and activation temperature were suggested by comparing the capacity, coulombic efficiency and energy efficiency according to the electrode type and activation temperature. In the RFB single cell evaluation using 5 types of carbon electrodes used in the experiments, all of them showed close to the theoretical capacity to retain the reliability of the evaluation results. GFD4EA showed relatively excellent energy efficiency and charge/discharge capacity. In order to investigate the electrochemical performance according to the activation temperature, GFD4EA electrode was activated by heat treatment at different temperatures of 400, 450, 500, 600 and 700 ℃ under an air atmosphere. Changes in physical properties before and after the activation were observed using electrode mass retention, scanning electron microscope (SEM), XPS analysis, and electrochemical performance was compared by conducting RFB single evaluation using electrodes activated at each temperature given above.

양이온 교환막 수전해용 산화전극 확산층의 표면 특성 제어를 통한 전기화학적 성능 개선 연구

이한얼 ( Han Eol Lee ),( Doan Tuan Linh ),이우금 ( Woo-kum Lee ),김태근 ( Taekeun Kim ) 한국공업화학회 2021 공업화학 Vol.32 No.3

최근 화석 연료 고갈과 지구 온난화를 가속화하는 온실 가스 배출에 대한 우려로 온실 가스를 배출하지 않는 청정 에너지원인 수소 에너지 기술의 중요성이 강조되고 있다. 그 중 물을 전기분해하여 수소를 얻는 수전해 기술은 그린 수소 기술로 궁극적인 청정 미래 에너지 자원으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 양이온 교환막 수전해(proton exchange membrane water electrolysis, PEMWE)의 셀 구성요소 중 하나인 확산층(porous transport layer, PTL)을 sandpaper를 이용한 표면 처리를 통하여 표면 특성을 제어하였으며, 이러한 표면 특성 개선을 통하여 과전압을 줄이고 성능과 안정성을 높이기 위한 연구를 진행하였다. Sandpaper 400, 180, 100방을 준비하여 PTL 표면을 sanding하여 처리하였으며, 처리 후 1000방의 고른 sandpaper로 표면을 매끄럽게 처리하였다. 준비된 확산층은 물접촉각을 측정하여 친수성 정도를 분석하였으며, SEM 분석을 통하여 표면 형태를 관찰하였다. 전기화학적 특성 분석을 위하여 I-V 성능곡선, 임피던스 측정을 진행하여 성능 개선 여부를 확인하였다. Recently, due to concerns about the depletion of fossil fuels and the emission of greenhouse gases, the importance of hydrogen energy technology, which is a clean energy source that does not emit greenhouse gases, is being emphasized. Water electrolysis technology is a green hydrogen technology that obtains hydrogen by electrolyzing water and is attracting attention as one of the ultimate clean future energy resources. In this study, the surface properties of the porous transport layer (PTL), one of the cell components of the proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE), were controlled using a sandpaper to reduce overvoltage and increase performance and stability. The surfaces of PTL were sanded using sandpapers of 400, 180, and 100 grit, and then all samples were finally treated with the sandpaper of 1000 grit. The prepared PTL was analyzed for the degree of hydrophilicity by measuring the water contact angle, and the surface shape was observed through SEM analysis. In order to analyze the electrochemical characteristics, I-V performance curves and impedance measurements were conducted.

해수 수전해 시스템 및 촉매 연구 개발 동향

정윤성 ( Yoonseong Jung ),( Tuan Linh Doan ),( Ta Nam Nguyen ),김태근 ( Taekeun Kim ) 한국공업화학회 2023 공업화학 Vol.34 No.6

물의 전기 분해는 효과적인 그린 수소를 생산하기 위한 유망한 기술 중 하나로서 활발한 연구가 이루어지고 있다. 수전해 시스템의 원료로 해수를 직접 사용하게 되면 지구상에 있는 물의 약 97%를 해수가 차지하고 있으므로, 기존 담수 원료의 제한성에 대한 문제를 해결할 수 있다. 동시에 풍부한 부생 원료를 얻을 수 있는데, 그 성분과 pH 환경에 따라 전기 분해 과정에서 생성되는 Cl₂, ClO^-, Br₂ 및 Mg(OH)₂ 등이 대표적이다. 성공적인 해수 수전해 시스템 개발과 이에 필수적인 산소발생반응(oxygen evolution reaction, OER)과 수소발생반응(hydrogen evolution reaction, HER) 촉매를 개발하기 위해서는 해수 환경에서 일어나는 반응의 원인과 결과에 대해 파악할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 해수 수전해 시스템의 반응 메커니즘과 특징 및 애노드와 캐소드 전극에 사용되는 전기화학 촉매들의 연구 개발 동향에 대해 살펴보고자 한다. Water electrolysis is undergoing active research as one of the promising technologies for producing effective green hydrogen. Using seawater directly as a raw material for a water electrolysis system can solve the problem of the limitations of existing freshwater raw materials, as seawater accounts for approximately 97% of the water on Earth. At the same time, abundant by-product materials can be obtained, representative examples of which are Cl₂, ClO^-, Br₂, and Mg(OH)₂ produced during electrolysis, depending on their composition and pH environment. In order to develop a successful seawater electrolysis system and oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER) catalysts, it is necessary to understand the causes and consequences of reactions that occur in the seawater environment. Therefore, in this paper, we will investigate the reaction mechanism and characteristics of the seawater electrolysis system as well as the research and development trends of electrochemical catalysts used in anode and cathode electrodes.