To develop a high capacity lithium secondary battery, a new approach to anode material synthesis is required, capable of producing an anode that exceeds the energy density limit of a carbon-based anode. This research synthesized carbon nano silicon composites as an anode material for a secondary battery using the RF thermal plasma method, which is an ecofriendly dry synthesis method. Prior to material synthesis, a silicon raw material was mixed at 10, 20, 30, 40, and 50 wt% based on the carbon raw material in a powder form, and the temperature change inside the reaction field depending on the applied plasma power was calculated. Information about the materials in the synthesized carbon nano silicon composites were confirmed through XRD analysis, showing carbon (86.7~52.6 %), silicon (7.2~36.2 %), and silicon carbide (6.1~11.2 %). Through FE-SEM analysis, it was confirmed that the silicon bonded to carbon was distributed at sizes of 100 nm or less. The bonding shape of the silicon nano particles bonded to carbon was observed through TEM analysis. The initial electrochemical charging/ discharging test for the 40 wt% silicon mixture showed excellent electrical characteristics of 1,517 mAh/g (91.9 %) and an irreversible capacity of 133 mAh/g (8.1 %).

The carbon concentration in the carburized steels was measured by electron probe microanalysis (EPMA) for a range of soluted carbon content in austenite from 0.1 to 1.2 wt%. This study demonstrates the problems in carbon quantitative analysis using the existing calibration curve derived from pure iron (0.008 wt%C) and graphite (99.98 wt%C) as standard specimens. In order to derive an improved calibration curve, carbon homogenization treatment was performed to produce a uniform Kα intensity in selected standard samples (AISI 8620, AISI 4140, AISI 1065, AISI 52100 steel). The trend of detection intensity was identified according to the analysis condition, such as accelerating voltage (10, 15, 30 keV), and beam current (20, 50 nA). The appropriate analysis conditions (15 keV, 20 nA) were derived. When the carbon concentration depth profile of the carburized specimen was measured for a short carburizing time using the improved calibration curve, it proved to be a more reliable and accurate analysis method compared to the conventional analysis method.

The recycling of solid waste materials to fabricate carbon-based electrode materials is of great interest for low-cost green supercapacitors. In this study, porous carbon foam (PCF) was prepared from waste floral foam (WFF) as an electrode material for supercapacitors. WFF was directly carbonized at various temperatures of 600, 800, and 1,000 oC under an inert atmosphere. The WFF-derived PCF (C-WFF) was found to have a specific surface area of 458.99 m2/g with multi-modal pore structures. The supercapacitive behavior of the prepared C-WFF was evaluated using a three-electrode system in a 6 M KOH aqueous electrolyte. As a result, the prepared C-WFF as an active material showed a high specific capacitance of 206 F/g at 1 A/g, a rate capability of 36.4 % at 20 A/g, a specific power density of 2,500 W/kg at an energy density of 2.68 Wh/kg, and a cycle stability of 99.96 % at 20 A/g after 10,000 cycles. These results indicate that the C-WFF prepared from WFF could be a promising candidate as an electrode material for high-performance green supercapacitors.

본 연구에서는 활성탄소를 이용하여 해양환경으로 유출된 침강 HNS를 현장에서 대응하기 위한 기술 개발을 목적으로, 활용 가능한 활성탄소의 조건을 검토하고 예상 소요량을 산출하였다. 입자 크기별 7종의 활성탄소들을 대상으로 침강 속도를 측정하였고, 침강 HNS로 분류된 클로로포름(CHCl3)에 대한 흡착용량을 실험실 규모 실험(lab-scale test)으로 측정하였다. 또한 7종 활성탄소들에 대하여 유해 물질함량과 용출 실험을 실시하여 용출된 유해물질 함량을 정량 분석하였다. 평균 침강속도(Mean particle-settling velocity)는 0.5~8 cm/sec의 범위로 8-20 mesh 경우를 제외하고 입자의 크기가 클수록 침강속도가 빨랐으며, 클로로포름에 대한 흡착효율은 대체로 입자가 작을수록 표면적이 넓어져 증가되었다. 또한 현장 투입 후 2차 오염가능성 확인을 위한 유해물질함량과 용출 실험 실험에서 >100 mesh의 활성탄소는 전함량분석결과가 아연(Zn)과 비소(As)가 수처리제기준보다 높고, 용출실험결과에서도 크롬(Cr), 아연(Zn), 비소(As)가 다른 활성탄소에 비해 높은 농도로 용출되었다. 흡착효율, 침강속도, 유해성분 용출량 등을 종합적으로 고려하여 현장 처리 적용 가능한 활성탄소는 20-60, 20-40, 2mm&down mesh 이었으며, 흡착용량을 최우선으로 판단하여 투입물량을 계산하면 최소 현장 투입 물량은 각각 0.82, 0.90, 1.28 ton/㎘ 이다.

전 세계 화석 연료 사용이 지속적으로 증가함에 따라 공기 중 이산화탄소(CO2) 농도가 수 세기에 걸쳐 증가하고 있다. 대기로의 CO2 배출을 줄이기 위한 방법으로, 주요 배출원인 발전소와 공장에 적용할 수 있는 이산화탄소 포집 및 저장 (carbon capture and sequestration, CCS) 기술이 개발되고 있다. 기후 변화 완화 정책에 따라 negative emission 기술로 언급 되는 공기 중 CO2 직접 포집 기술(direct air capture, DAC)은 CO2 농도가 0.04%로 매우 낮기 때문에 기존의 CCS 기술에 적 용된 기술과 달리 흡착제를 이용한 저농도 CO2 포집 연구에 집중되어 있다. DAC 분야는 주로 CO2의 흡착을 이용한 습식 흡 착제, 건식 흡착제, 아민 기능화된 소재, 이온교환 수지 등이 연구되었다. 흡착제 기반 기술은 흡착제 재생에 따른 고온 열처 리 공정이 필요하기 때문에 추가적인 에너지 소모가 없는 분리막 기반의 공기 중 CO2 포집 기술의 잠재력이 크다. 분리막은 특히 실내 공기 CO2 저감 환기 시스템 및 실내용 스마트팜(smart farm) 시스템의 연속적인 CO2 공급에 사용될 수 있을 것으 로 기대된다. CO2 처리 기술은 기후 변화를 완화하기 위한 수단으로 개발이 지속되어야 하며 효율적인 공정 설계와 소재 성 능 향상을 통해 공기 중 CO2 포집의 효율을 높일 수 있을 것이다.

유기 양이온과 유기/무기 음이온을 포함하고 있는 이온성 액체는 저온 용융 염의 종류이며 이산화탄소 분리 기능 에 대한 잠재력을 갖고 있다. 지구 온난화와 기후 변화의 문제점을 극복하기 위해 이온성 액체를 기반으로 한 막을 개발하여 연도가스에서 이산화탄소를 걸러내는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 리뷰에서는 홀로 설 수 있는 중합 이온성 액체(PIL), 이온성 액체와 이온성 액체 복합 막의 혼합의 기술이 논의될 것이다. 새로운 이온성 액체의 모노머 도입, 그리고 중합 이온성 액체 막과 복합 막의 미세구조변형은 막의 기계적 특성을 향상시켜 가스투과율과 선택도를 크게 향상 시키는데 시용되어 왔 다. 이온성 액체 모너머의 양이온과 음이온의 다양한 변형은 막의 가스 분리성에 큰 영향이 있다.

본 연구는 L-alanine을 적용한 스크러버의 주류공장 내 CO2 제거효율, 모니터링 데이터 분석/ 평가 및 에너지 저감효율을 평가하였다. 스크러버의 평균 제거율은 90.45%로 10,000 ppm이상의 고농도 CO2가 유입됨에도 제거효율이 뛰어난 것을 확인하였다. 스크러버 작동 후 작업장 내 CO2는 2,000ppm 이 하로 유지하여 약 74% 이상의 이산화탄소 저감 효율을 확인하였다. 또한 소비되는 전력량을 측정한 결과 스크러버 작동 후 230 kWh로 약 7.26%의 에너지가 절감되는 것으로 나타났다. 즉, 본 개발제품을 적용한 결과로 작업장 내 이산화탄소 농도를 외기유입 없이 낮은 농도로 유지함에 따라 근무자의 작업환경을 개선 시킬 수 있었으며 에너지 소비량 또한 저감할 수 있었다. 그러므로 식품, 주류공장 내 고농도 CO2 제거 공 정으로써 스크러버가 유용할 것으로 기대된다.

군락 광합성 모델의 도출을 위하여 생육 챔버가 필요하며, 이를 위한 광합성의 효율적인 측정 방법이 필요하다. 본 연구의 목적은 내부 환경 제어가 가능한 생육 챔버를 이용하여 광도 및 이산화탄소 농도 변수를 갖는 로메인 상추(Lactuca sativa L.)의 군락 광합성 곡선을 도출하는 방법을 확립하는 것이다. 실험에 사용한 상추는 식물공장 모듈에서 재배되었으며, 군락 광합성을 측정하기 위하여 아크릴로 제작된 생육 챔버(1.0x0.8x0.5m)를 이용하였다. 첫 번째로, 다음의 두 방법을 적용하여 측정된 군락 광합성 속도를 통해 각 방법의 시정수를 계산하여 비교하였다. 즉, 1) CO2 농도를 고정(1,000μmol·mol-1) 하고 광도를 변화(340, 270, 200, and 130μmol·m-2·s-1) 시키거나, 2) 광도를 고정(200μmol·m-2·s-1)하고 CO2 농도를 변화(600, 1,000, 1,400, and 1,800μmol·mol-1) 시켰다. 두 번째로, 1)과 2)의 방식을 적용하여 군락 광합성을 측정했을 때, 특정 광도(200μmol·m-2·s-1)와 특정 CO2 농도(1,000μmol·mol-1)에서 측정된 군락 광합성 속도 값을 비교하였다. 실험 결과 CO2 농도를 변화시키는 방식의 시정수는 광도를 변화시키는 방식에 비해 3.2배 큰 값을 나타내었다. 광도를 변화시키며 측정할 때 군락 광합성 속도는 1분 이내에 안정되었고, CO2 농도를 변화시킬 경우에는 6분 이상의 시간이 소요되었다. 따라서 광도를 변화시키는 측정 방식이 생육 챔버를 이용하여 작물의 군락 광합성 속도를 측정할 때 적합한 방식임을 확인하였다.

본 논문에서는 이산화탄소 친화적인 PBEM-POEM (PBE) 공중합체를 기반으로 고분자 블렌드 분리막을 제조하 는 방법을 제시한다. PBE 공중합체는 자유 라디칼 중합 반응을 통해 손쉽게 합성이 가능하며, 이를 상용 고분자인 PEG와 다 양한 비율로 혼합하여 이산화탄소/질소 분리막을 제조하였다. 이산화탄소/질소 분리 성능을 테스트한 결과, PEG의 함량이 높을수록 이산화탄소 투과도는 감소하는 반면 이산화탄소/질소 선택도는 크게 증가하는 상충(trade-off) 관계가 나타났다. 그러 나 PBE/PEG (9 : 1)과 PBE/PEG (7 : 3)을 비교하면 이산화탄소 투과도는 단지 8.3% 감소한 반면에 질소 투과도는 69.1%나 감소하였다. 따라서 이산화탄소/질소 선택도가 33.8에서 100.3으로 크게 증가하였다. 이것은 PBE 공중합체의 80%를 차지하 는 POEM 사슬이 PEG와 상호작용하여 더욱 조밀한 구조가 되었기 때문이며, 이를 FT-IR, XRD, SEM 분석으로 확인하였다. PBE/PEG (7 : 3) 블렌드 막이 가장 최적의 기체 분리 성능을 가졌고, 이산화탄소투과도는 170.5 GPU, 이산화탄소/질소 선택 도는 100.3이었다.

본 연구에서는 비불소계 트리이소프로필 아민 아세테이트 (TAA) 화합믈을 사용하여 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 패턴 건조 성능을 조사하였으며, 초임계이산화탄소 용 계면활성제로 잘 알려진 불소계 저분자량 화합물, PFPE-COOH 및 PFPE-COO-NH4 +과 비교하였다. 초임계 공정 후 얻어진 포토레지스트 패턴의 모양은 이산화탄소 압력, 온도, 시간 등 공정 처리 조건에 따라 달라졌으며, 최적의 조건에서 포토레지스트 패턴 붕괴가 거의 없는 결과를 얻을 수 있었다. TAA를 사용하는 초임계 세정은 PFPE-COOH에 비해 다소 떨어지지만 일반 습식 세정 방법보다는 우수한 패턴 형성 성능을 나타내었으며, 이것은 경제적이고 환경친화적인 새로운 계면활성제로서의 가능성을 보였다.

The transfer characteristics of zinc tin oxide(ZTO) on silicon dioxide(SiO2) thin film transistor generally depend on the electrical properties of gate insulators. SiO2 thin films are prepared with argon gas flow rates of 25 sccm and 30 sccm. The rate of ionization of SiO2(25 sccm) decreases more than that of SiO2(30 sccm), and then the generation of electrons decreases and the conductivity of SiO2(25 sccm) is low. Relatively, the conductivity of SiO2(30 sccm) increases because of the high rate of ionization of argon gases. Therefore, the insulating performance of SiO2(25 sccm) is superior to that of SiO2(30 sccm) because of the high potential barrier of SiO2(25 sccm). The ZTO/SiO2 transistors are prepared to research the CO2 gas sensitivity. The stability of the transistor of ZTO/SiO2(25 sccm) as a high insulator is superior owing to the high potential barrier. It is confirmed that the electrical properties of the insulator in transistor devices is an important factor to detect gases.