염료감응형 태양전지의 광전자 재결합 방지를 위한 Al₂O₃ 코팅 TiO₂ 전극 제조

황경준,유승준,정성훈,김선일,이재욱,Hwang, Kyung-Jun,Yoo, Seung-Joon,Jung, Sung-Hoon,Kim, Sun-Il,Lee, Jae-Wook 한국공업화학회 2010 공업화학 Vol.21 No.2

최근에 염료감응형 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)의 에너지 변환 효율을 증가시키기 위한 방법으로 흡착된 염료에서 발생되는 광전자가 전해질 속의 산화/환원되는 요오드 이온($I_3^-/I^-$)과의 재결합(recombination)을 방지하기 위하여 발생된 광전자를 효율적으로 $TiO_{2}$ 전극을 통해 이동시키는 방법에 관한 연구가 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 재결합을 방지하기 위하여, 졸-겔(sol-gel)법으로 합성한 보헤마이트(bohemite) 졸을 이용하여 $TiO_{2}$ 전극에 비해 높은 에너지 밴드갭(band-gap)을 가지고 있는 $Al_2O_3$가 코팅된 이중층의 다공질 나노 $TiO_{2}$ 전극을 제조하고 염료감응형 태양전지에 응용하였다. 특히, 다양한 입자의 크기가 조절된 보헤마이트 졸을 통해 최고의 에너지 변환 효율을 가진 $Al_2O_3$가 코팅된 $TiO_{2}$ 광전극 제조 조건을 조사하였다. 입자 크기 100 nm 보헤마이트 졸로부터 제조한 $Al_2O_3$가 코팅된 $TiO_{2}$ 전극이 순수 $TiO_{2}$로 제조한 광전극 층(7.5%)에 비해 높은 에너지 변환 효율(9.0%)을 보였다. To increase the energy conversion efficiency of dye sensitized solar cells (DSSCs), it has been widely studied how to effectively transferred the electron generated from the adsorbed dye to the $TiO_{2}$ electrode for avoiding the recombination of injected electrons and iodide ions ($I^-/I_3^-$). For the blocking of the recombination, in this study, $Al_2O_3$-coated $TiO_{2}$ electrode was prepared and applied for DSSCs. In especial, the optimal preparation conditions of $Al_2O_3$ coated onto $TiO_{2}$ porous film was proposed for higher energy conversion efficiency. As a result, the solar cells fabricated from $Al_2O_3$-coated (i.e., particle size of bohemite sol : 100 nm) $TiO_{2}$ electrodes showed superior conversion efficiency (9.0%) compared to the bare $TiO_{2}$ electrodes (7.5%).

텅스텐이 도핑된 바나듐 산화물의 합성 및 열전이 특성 연구

황경준 ( Kyung Jun Hwang ),조초원 ( Cho Won Jo ),유중환 ( Jung Whan Yoo ) 한국공업화학회 2013 공업화학 Vol.24 No.1

본 연구에서는 낮은 열전이 온도를 가지는 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐(W-VO2)을 제조하였다. 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐은 바나딜설페이트(VOSO4)와 중탄산암모늄((NH4) HCO3)을 전구체로 열분해 과정을 통해 제조하였다. 이에 대한 입자의 구조 및 열전이 특성을 FE-SEM, EDS, XRD, XPS, DSC 분석을 통해 조사하였다. 그 결과 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐 입자의 형상은 판상형태로 텅스텐이 이산화바나듐 결정에 잘 도핑 되어 있음을 확인 하였다. 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐의 결정 구조는 단사정으로 60 nm의 크기를 가지고 있었으며, 화학적인 조성 및 표면 상태는 이산화바나듐과 유사하였다. 또한, 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐의 상전이 온도는 38.5 ℃로 순수한 이산화바 나듐의 상전이 온도인 67.7 ℃에 비해 29.2 ℃ 낮게 나타났으며, 가역 상전이 안정성이 우수하였다. In this work, we have prepared tungsten doped vanadium oxide (W-VO2) particles with a low phase transition temperature. W-VO2 particles were synthesized via thermolysis method using vanadyl (IV) sulfate and ammonium bicarbonate as precursors. The structure and thermochromic property of synthesized W-VO2 particles were investigated by FE-SEM, EDS, XRD, XPS, and DSC analysis. The prepared W-VO2 showed a nearly platy morphology, which indicates that the tungsten was successfully doped in the crystal lattices of VO2. W-VO2 nanoparticles with the size of 60 nm exhibited a monoclinic crystal structure and its chemical composition and surface state were also likely to be close to that of VO2. In addition, the phase transition temperature of W-VO2 was 38.5 ℃, which was approximately 29.2 ℃ lower than that of pure VO2 (67.7 ℃), indicating that the prepared sample had a good reversible thermochromic stability.

방목 초지에서 우분퇴비 시용이 목초의 무기성분 함량에 미치는 영향

황경준(Kyung Jun Hwang),박형수(Hyung Soo Park),박남건(Nam Geon Park),정하연(Ha Yeon Jeong),고문석(Moon Suck Ko),김문철(Moon Chul Kim),송상택(Sang Teak Song),김대운(Dae Woon Kim) 한국초지조사료학회 2009 한국초지조사료학회지 Vol.29 No.1

본 시험은 2003년부터 2005년까지 방목 혼파초지에 우분퇴비 시용에 따른 사초의 무기성분 함량변화를 구명하기 위하여 난지농업연구소 조사료포장에서 수행되었다. T1) 화학비료 100%, T2) 화학비료 50% + 퇴비 50%, T3) 화학비료 25% + 퇴비 75%, T4) 퇴비 100%, T5) 퇴비 100%(1년차) + 화학비료 100%(2년차) + 퇴비 100% (3년차), T6) 퇴비 100% (1년차) + 화학비료 100% (2년차) + 화학비료 100% (3년차)로 처리를 두어 우분퇴비 시용이 혼파초지의 다량무기성분 함량변화에 미치는 영향을 조사하였다. 연간 총 건물수량을 비교해보면 시험1년차에는 T1 처리구가 11,342 ㎏/ha, 시험2년차에는 T5 처리구가 13,468 ㎏/ha, 3년차는 T6 처리구가 10,724 ㎏/ha로 가장 높은 수량을 보였으며 시험기간 동안 평균 건물수량은 화학비료구가 11,486 ㎏/ha으로 가장 높은 건물생산성을 보였지만 처리 간 유의성은 없었다. 식물체의 다량무기물 함량은 목초의 K 함량에서 T4 (우분퇴비 100%구) 처리구에서 높았으며 (p<0.05), 년차가 진행될수록 함량이 다소 증가되는 경향을 보였다. 식물체의 Ca 함량도 T3 (화학비료 25% + 우분퇴비 75%구) 처리구에서 3년 모두 일정하게 다른 처리보다 높았으며 통계적으로 유의차가 인정되었다 (p<0.05). 목초의 Ca 및 Mg 함량은 모든 처리 일정하게 조사기간 3년 동안 2003년에 가장 높았고 2005년, 2004년 순으로 함량이 감소되었다. 목초의 Na 함량은 모든 처리 일정하게 Ca과 Mg 함량과 반대되는 경향을 보이고 있었다. 결론적으로 우분퇴비의 시용은 목초내 다량무기성분에 있어서 결핍이나 과다함유되지 않았으며, 가축이 섭취하는 데 있어 안전하다고 사료된다. This experiment was conducted to investigate the effect of cattle manure application on macro contents change in pasture. The treatment consisted of T1: 100% chemical fertilizer (CF 100%), T2: 50% CF + 50% cattle manure (CM), T3: 25% CF+75% CM, T4: 100% CM 100%, T5: 100% CM(1st year (yr.) + 100% CF (2nd yr.) + 100% CM (3rd yr.), T6: 100% CM (1st yr.) + 100% CF (2nd yr.) + 100% CF (3rd yr.). The highest substitution effect of chemical fertilizer with cattle manure indicated by the highest yield of 11,169 ㎏/ha was obtained from the application of 100% CM (1 yr.) + 100% CF (2 yr.). The forage yield of plots applied with 100% CM (1 yr.) + 100% CF(2 yr.) was only 4% more than the yield of plots applied with 100% CM. It was only 3% less than the yield of plots applied with 100% CF. In this study, cattle manure application recorded slightly lower forage dry matter (DM) yield than 100% CF application but they were statistically comparable on the third year of production. The all treatments have narrow range of P, K, Ca, Mg and Na contents 0.25~0.32%, 3.08~3.71%, 0.42~0.55%, 0.21~0.38% and 0.08~0.15%.

이탈리안 라이그라스, 귀리의 혼파비율, 예취 횟수가 사초 생산성 및 사료가치에 미치는 영향

황경준(Kyung Jun Hwang),고서봉(Seo Bong Ko),박형수(Hyung Soo Park),박남건(Nam Geon Park),고문석(Moon Suck Ko),정하연(Ha Yeon Jeong),김문철(Moon Chul Kim),송상택(Sang Teak Song),김대운(Dae Woon Kim) 한국초지조사료학회 2008 한국초지조사료학회지 Vol.28 No.4

본 시험은 제주지역에서 동계사료작물(이탈리안 라이그라스 및 귀리)의 단파 및 혼파시사초생산성과 사료가치를 평가하기 위해 국립축산과학원 제주출장소 조사료포장에서 2003년 10월 상순부터 2004년 6월 중순까지 수행하였다. 시험처리는 예취횟수를 주구로 하여 1회 예취구, 2회 예취구 2수준으로 하고 세구는 혼파방법으로 이탈리안 라이그라스 단파구(T1), 귀리 단파구(T2), 이탈리안 라이그라스 25%+귀리 75% (T1), 이탈리안 라이그라스 50%+귀리 50% (T4), 이탈리안 라이그라스 75%+귀리 25% (T5) 혼파구 등 5처리로 한 분할구 배치 3반복으로 실시하였다. 처리별 예취시 생육상태는 1회 예취구(5/19)의 이탈리안 라이그라스는 유숙기, 귀리는 황숙기였으며, 2회 예취구 1번초 예취시(4월 14일)의 이탈리안 라이그라스는 출수직전이었고 귀리는 출수초기였으며, 2번초 예취시(5월 28일)의 이탈리안 라이그라스는 출수기, 귀리는 유숙기 상태에서 수확을 하였다. 건물생산량은 1회 예취구의 평균 18,680 ㎏에 비해 2회 예취구는 16,771 ㎏으로 유의적인 차이 (p<0.01)를 보였으며, 1회 예취구에서는 귀리가 높은 생산량을 보인 반면, 2회 예취구에서는 이탈리안 라이그라스 단파 또는 혼파구에서 높은 생산량을 보였다. CP 함량은 1회 예취구에서 평균 7.88%인데 비해 2회 예취구는 11.27%로 52%의 높은 증가율을 보였으며, 초종이나 혼파비율에 따른 CP 함량은 이탈리안 라이그라스 단파구나 이탈리안 라이그라스 비율이 높을수록 CP 함량이 다소 높아지는 경향을 보였다. ADF 함량은 l회 예취구에서는 35.8.%로 T5(이탈리안 라이그라스 75%+귀리 25%)에서 가장 높았고 나머지 처리구에서는 24.7~33.3%의 범위였으며, 2회 예취구에서는 T3(이탈리안 라이그라스 25%+귀리 75%)에서 27.5%로 가장 높았고 나머지 처리구에서는 23.4~27.2%의 범위로 나타났다. NDF 함량은 1회 예취구에서는 55.6%로 2회 예취구의 49.5% 보다 높았다. 단파 및 혼파구에서의 NDF 함량은 T1(이탈리안 라이그라스 단파)과 T5(이탈리안 라이그라스 75+귀리 25%)에서 57.4%로 가장 높았고 나머지 처리구에서는 53.5~55.0%의 범위였으며, 2회 예취구에서는 T2(귀리 단파)에서 50.8%로 가장 높았고 나머지 처리구에서는 48.4~50.0%의 범위로 나타났다. TDN 함량은 2회 예취구에서는 68.4%로 1회예취구의 64.0% 보다 높았다. 단파 및 혼파구에서의 TDN 함량은 1회예취구 T2(귀리 단파)에서 69.4%로 가장 높았으며 나머지 처리구에서는 60.6~64.3%의 범위로 나타났으며, 2회 예취구에서도 T2(귀리 단파)에서 70.4%로 가장 높았고 나머지 처리구에서는 67.2~68.8%의 범위로 나타났다. 이상의 결과에서 생산량을 고려할 때 귀리는 1회 예취이용을 권장하고, 이탈리안 라이그라스는 단파 또는 귀리와의 혼파이용 시에는 2회 예취가 적합하며, 혼파비율은 이탈리안 라이그라스 50+귀리 50%가 적합하다고 사료된다. This experiment was conducted to compare forage production and feed value of winter forage crops at the experimental field of Livestock Division, National Institute of Animal Science from 2003 to 2004 in Jeju. The experiment was arranged in slit plot design with three replications. Main plots consisted of two cutting times, one time cutting and two times cutting. Sub plots consisted of 5 different seed combinations, T1 (Italian ryegrass), T2 (Oat), T3 (Italian ryegrass 25+Oat 75%), T4 (Italian ryegrass 50+Oat 50%), T5 (Italian ryegrass 75+Oat 25%). One time cutting showed the highest dry matter (DM) yield by 18,680 ㎏/㏊. Tow times cutting showed the highest crude protein (CP) content by 11.97%. The all treatments have narrow range of total digestible nutrient (TDN) from 60.6% to 70.4%.

방목초지에서 우분 퇴비 시용이 목초생산 및 토양에 미치는 영향

황경준(Kyung Jun Hwang),고서봉(Seo Bong Ko),박형수(Hyung Soo Park),박남건(Nam Gun Park),고문석(Moon Suck Ko),김문철(Moon Chul Kim),송상택(Sang Teak Song) 韓國草地學會 2007 한국초지조사료학회지 Vol.27 No.1

본 연구는 2003년 8월부터 2005년 12월까지 농촌진흥청 난지농업연구소의 기존 혼파 방목초지(해발 200m)에서 실시 하였으며 방목 혼파초지에 우분퇴비 시용에 따른 사초생산성 및 토양 개선 효과를 구명하기 위하여 수행되었다. 화학비료 단용구, 우분퇴비 단용구, 화학 및 우분퇴비의 시용수준, 화학비료와 퇴비의 연차별 교호시용 등의 처리를 두어 우분퇴비 시용이 혼파초지의 사초생산성 및 토양성분에 미치는 영향을 조사하였다. 연간 총건물수량을 비교해보면 시험1년차에는 T1처리구가 11,342㎏/㏊, 시험2년차에는 T5처리구가 13,468 ㎏/㏊, 3년차는 T6처리구가 10,724 ㎏/㏊로 가장 높은 수량을 보였으며 시험기간 동안 평균 건물수량은 화학비료구가 11,486 ㎏/㏊으로 가장 높은 건물생산성을 보였지만 처리 간 유의성은 없었다. 처리별 토양성분 변화는 퇴비구에서 화학비료구 보다 유효인산, 유기물 함량 등이 증가를 보임으로서 토양개선효과가 나타났으며 목초의 식생구성율은 처리구에 따라 큰 차이를 보이지 않았으며 봄철에는 화본과가 다소 높다가 여름철이 지나면서 두과와 잡초의 비율이 상승하는 경향을 보였다. This study was conducted from 2003 to 2005 at crop field of National Institute of Subtropical Agriculture, RDA, in Jeju. The treatment consisted of chemical fertilizer 100%(CF 100%, T1), cattle manure 100%(CM 100%, T2), CF 50%+CM 50%(T3), CF 25%+CM 75%(T4), CM 100%(1st yr.)+CF 100%(2nd yr,)+CM(3rd yr)(T5), CM 100%(1st yr.)+CF 100%(2nd yr.)+CF(3rd yr.)(T6). The highest substitution effect of chemical fertilizer for cattle manure indicated that the highest yield(Avg. 11,169 kg/ha) obtained from CM 100%(1 yr.)+CF 100%(2 yr.) treatment. The forage yield of CM 100%(1 yr.)+CF 100%(2 yr.) was 4% more than CM 100% application whereas was 3% less than CF 100% application. Changes of physical and chemical properties of soils for applications of CF 100% and CM 100% was clearly in cattle manure application. Especially, cattle manure application in pasture were superior to chemical fertilizer application with respect to organic matter(OM, %), total nitrogen(T-N, %), and avaliable phosphorous(P₂O?, %) contents of soils. In this present study, cattle manure application recorded slightly lower forage yields than CF 100% application but the combined use of cattle manure and chemical fertilizer was attribute to reduction of chemical fertilizer application rate as well as maintaining soil health on long-term basis.

TiO2 전극의 구조 특성이 염료감응형 태양전지의 효율에 미치는 영향

황경준 ( Kyung Jun Hwang ),유승준 ( Seung Joon Yoo ),노성희 ( Sung Hee Roh ),김선일 ( Sun Il Kim ),이재욱 ( Jae Wook Lee ) 한국공업화학회 2007 응용화학 Vol.11 No.2

Equilibria and dynamics of Liquid-phase trinitrotoluene adsorption on heterogeneous activated carbon surfaces

황경준 ( Kyung Jun Hwang ),양태훈 ( Tae Hoon Yang ),심왕근 ( Wang Geun Shim ),문일식 ( Il Shik Moon ),이재욱 ( Jae Wook Lee ) 대한상하수도학회 2005 공동추계 학술발표회 논문집 Vol.2005 No.-

TiO2 졸 제조 공정에서 숙성 단계 조작을 통한 최적화된 염료감응형 태양전지 광전극의 제조

황경준 ( Kyung Jun Hwang ),유승준 ( Seung Joon Yoo ),김선일 ( Sun Il Kim ),이재욱 ( Jae Wook Lee ) 한국공업화학회 2008 응용화학 Vol.12 No.1

제주지역 오차드그라스 초지에서 톱밥발효우분퇴비 시용수준이 목초의 생산성, 사료가치 및 토양특성에 미치는 영향

황경준(Kyung Jun Hwang),박남건(Nam Geon Park),박형수(Park Hyung Soo),이종언(Chong Eon Lee),김남영(Nam Young Kim),고문석(Moon Suk Ko),김문철(Moon Chul Kim),송상택(Sang Teak Song) 한국초지조사료학회 2010 한국초지조사료학회지 Vol.30 No.2

본 시험은 2007년부터 2008년까지 톱밥발효우분퇴비 시용수준에 따른 오차드그라스의 생산성과 질산염축적에 미치는 영향을 구명하기 위해 난지축산시험장 조사료포장에서 수행되었다. 시험처리는 화학비료 (CF) 200 ㎏/㏊를 대조 구로하여 톱밥발효우분퇴비 (CM)를 질소기준 50, 100, 200%를 두어 처리하였다. 건물수량에서는 2년 평균 CM 200%구가 20,177 ㎏/㏊로 CF구 19,165 ㎏/㏊와 비슷한 수량을 보였다. 처리별 평균 조단백질 함량은 CF구가 12.4%로 높았지만 유의적인 차이는 없었다. ADF 함량은 평균 32.1~32.8%의 범위로 전 처리구가 비슷한 경향을 보였으며, NDF 함량도 처리별 평균 61.3~62.9%의 범위로 비슷한 경향을 보였다. TDN 함량에서는 63.6%로 CM50% 처리구가 가장 높았으나 유의적인 차이는 보이지 않았다. 오차드그라스의 질산염 함량에 있어서는 CF구가 톱밥발효우분퇴비 수준별 시비구 보다 높았으며, 질산염 함량수준은 18.7~530.4 ㎎/㎏으로 가축이 섭취하여도 안전한 수준이며, 특히 화학비료구보다 톱밥발효 우분퇴비처리구에서 질산염 함량이 낮아 우분퇴비 200%를 시용하더라도 사초의 질산염 함량에서는 안전한 수준이라고 사료된다. 토양 NO₃-N 함량의 변화는 모든 처리구에서 봄철보다는 가을철에 그 함량이 높았고 처리별 토양 NO₃-N의 함량을 보면 화학비료구가 톱밥발효 우분퇴비구 보다 높았다. 시험전과 시험후의 토양 pH 변화는 CM200%구에서 6.40으로 가장 높아졌고 CM50 및 CM100%구는 6.31, 6.20 순으로 높았다. 토양내 유기물 함량변화는 CM200%구에서 7.8%로 가장 높았고, 유효인산 함량도 CM200%구에서 336.39 mg/kg로 가장 많이 증가되었다. 이상의 결과에 볼 때 톱밥발효우분퇴비를 오차드 그라스 초지에 질소기준 100%를 시용했을시 건물수량에서는 생산량이 다소 떨어지나 토양환경차원에서 100%를 시용하는 것이 바람직하다고 사료된다. A study was conducted to determine the effects the of cattle manure application on forage yield, quality and soil in orchard grass pasture at the experimental field of Subtropical Animal Experiment Station, National Institute of Animal Science from 2008 to 2009. The experiment was arranged in a randomized complete block design with three replications. The treatment consisted of chemical fertilizer (CF N-200㎏/㏊), cattle manure 50% (basis N, CM50%), CM100% (basis N), CM200% (basis N). The dry matter (DM) yield of CM200% was the highest among the other treatments. CF showed the highest average crude protein (CP) content by 12.4% and CM50% showed the lowest content by 11.0%. Average acid detergent fiber (ADF) and neutral detergent fiber (NDF) content were 30.4 and 69.7% respectively. All treatments have narrow range of total digestibility nutrient (TDN) from 64.0% to 69.1%. But there were big difference between treatment in forage nitrate content. Changes of physical and chemical properties of soils for applications of CF 200% and CM 200% was clearly in cattle manure application. Especially, CM application in pasture increased CF application with respect to soil pH, organic matter (OM), and avaliable phosphorous (P₂O?) contents of soils.

염료감응형 태양전지의 재결합 방지를 위한 Al2O3가 코팅된 TiO2 전극의 제조

황경준 ( Kyung Jun Hwang ),정성훈 ( Sung Hoon Jung ),유승준 ( Seung Joon Yoo ),김선일 ( Sun Il Kim ),이재욱 ( Jae Wook Lee ) 한국공업화학회 2009 응용화학 Vol.13 No.1

This study reports the preparation of a core-shell nanoporous electrode consisting of an inner TiO2 porous matrix and a thin over layer of Al2O3 using bohemite sol, and its application for dye-sensitized solar cell. Al2O3 coated onto TiO2 porous film was prepared by the surface sol-gel process. The role of various particle size Al2O3 layer on the cell performance was investigated. The solar cells fabricated from Al2O3-coated electrodes showed superior performance to the bare TiO2 electrode. Under illumination of AM 1.5 simulated sunlight (100mW/cm2), a ca. 100 nm size Al2O3 over layer increased the photo-to-electric conversion efficiency was from 7.5% to 9%.