음이온 교환막(AEM) 수전해용 AEM 소재 개발은 재생 에너지를 활용한 수소 생산 기술을 개선하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 소재를 설계하고 최적화하는 데 분자동역학 전산모사가 유용하게 사용되지만, 전산모사 결과의 정확도 는 사용된 force-field에 크게 의존한다. 본 연구의 목적은 AEM 소재의 구조와 이온 전도 특성을 예측할 때 force-field 선택 이 미치는 영향을 체계적으로 조사하는 것이다. 이를 위해 poly(spirobisindane-co-aryl terphenyl piperidinium) (PSTP) 구조를 모델 시스템으로 선택하고 COMPASS III, pcff, Universal, Dreiding 등 네 가지 주요 force-field를 비교 분석하였다. 각 force-field의 특성과 한계를 평가하기 위해 298~353 K의 온도 범위에서 수화 채널 형태, 물 분자와 수산화 이온의 분포, 수산 화 이온 전도성을 계산하였다. 이를 통해 AEM 소재의 분자동역학 전산모사에 가장 적합한 force-field를 제시하고, 고성능 AEM 소재 개발을 위한 계산 지침을 제공하고자 한다.

탄소중립을 달성하기 위해 이산화탄소를 포집, 활용, 저장하는 CCUS (carbon capture, utilization, and storage) 기 술이 주목받고 있다. 본 연구에서는 광물 탄산화 공정을 통해 이산화탄소를 탄산염으로 고정하고, 이를 전이금속 탄산염 기반 리튬이온배터리 (LIB) 음극재로 적용하였다. CO2를 탄산염으로 고정후, 이를 이용해 FeCO3를 제작하고, rGO와 PVP와 복합 화하여 음극활물질에 적용하였다. rGO는 전기전도도를 높이고 입자의 응집을 방지해 부피 팽창을 완화했으며, PVP는 계면 활성제로서 입자 표면을 안정화하여 구조적 안정성을 강화하였다. FeCO3-PVP-rGO 복합체 기반한 음극재에 대한 전기화학 테스트를 진행한 결과, FeCO3/rGO 복합체는 1,620 mA/g의 전류 밀도에서 50 사이클 이후에도 400 mAh/g의 용량을 유지하 였다. 본 연구는 CO2를 고부가가치 배터리 소재로 전환하여 차세대 에너지 저장 기술에 기여할 가능성을 시사한다.

리튬이온전지는 친환경적이고 우수한 전지 성능덕분에 배터리 산업의 핵심으로 자리 잡았으며, 이에 따라 수요가 급증하고 있다. 그러나, 리튬이온전지의 수요증가는 리튬과 광물자원들의 공급문제를 초래하며, 수명이 다한 폐 리튬이온전지의 폐기방안이 아직 마련되지 않아 환경적 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 폐 리튬이온전지를 재활용하는 연구가 진행되고 있으며, 그 중에서도 폐 리튬이온전지에서 폐 양극 소재를 추출하여 재활용하는 다이렉트 리사이클링 연구가 주목받고 있다. 그러나, 폐 양극 소재는 오랜 충/방전으로 인해 구조적 붕괴(열화)가 발생한 상태로, 새로운 리튬이온전지에 적용을 위해서는 리튬이온전지 사용 전의 구조 즉, 층상구조로의 회복이 필요하다. 본 연구에서는 이를 위해 폐 양극 소재(LiNi0.6C0.2Mn0.2O2)가 열역학적으로 층상구조를 형성하는 온도를 분석하기 위해 700 ºC, 800 ºC, 900 ºC 범위에서 XRD를 통해 구조분석을 진행하였다. 폐 양극 소재는 700 ºC와 900 ºC 대비 800 ºC 열처리 시 1.44로 가장 높은 I003/I104 value를 보였다. 또한 800 ºC 열처리 시 0.1 C 기준 비 용량이 171.3 mAh/g으로 가장 높은 것을 확인하였다. 이를 통해 우리는 열역학적으로 층상구조를 형성하는 온도를 800 ºC로 도출하였으며 폐 양극 소재의 구조를 성공적으로 복원하였다.

본 연구는 스트론튬 이온(Sr²⁺) 처리가 수화 시멘트 복합체의 공극분포 특성에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 물- 시멘트비(w/c) 0.3, 0.4, 0.5로 제조된 시멘트 페이스트 시편을 21일간 탈 이온수에서 수중 양생한 후, 각각 두 개의 그룹 으로 나누었다. 첫 번째 그룹은 탈 이온수에서 추가로 7일간 양생하였고, 두 번째 그룹은 30% 질산스트론튬(Sr(NO3)2) 수 용액에서 동일기간 동안 추가 양생하였다. 양생기간 및 조건에 따른 각 시편에 대하여 수은압입법(MIP: Mercury Intrusion Porosimetry)을 사용하여 공극률 및 공극 크기 분포를 분석하였다. 실험 결과, 물-시멘트비가 낮을수록 공극률이 감소하는 것을 확인하였다. 21일과 28일간 탈 이온수에서 양생한 시편 간에는 공극률 차이가 유의미하지 않았으나, 21일 수중양생 후 스트론튬 이온에 7일간 처리된 시편은 공극률이 유의미하게 감소한 것으로 분석되었다. 특히, 물-시멘트비 0.3인 경우 에는 공극률이 33% 이상 감소하는 결과를 보였다. 또한, 공극 크기 분포 특성 분석 결과, 모든 물-시멘트비 조건에서 21 일 양생된 시편에 비해 7일간 추가 양생된 시편은 큰 공극의 양이 줄어들면서 작은 공극의 양이 증가하는 경향을 확인 하였다. 특히, 스트론튬 이온에 처리된 시편의 경우 50nm 이하의 매우 작은 공극의 양이 크게 증가하였다. 이로써 스트 론튬 이온 처리에 의해 수화 시멘트 복합체의 미세조직이 치밀해짐을 확인하였으며, SEM 분석을 통해 이러한 결과를 시 각적으로 확인하였다. 본 연구는 스트론튬 이온을 활용한 시멘트 콘크리트 표면처리 기법이 노후 시멘트 콘크리트 구조 물에 대하여 수분 침투 저항성을 향상시키는 유지관리 기술로서 잠재력을 지니고 있음을 보여준다.

Pyrochemical processing and molten-salt reactors have recently garnered significant attention as they are promising options for future nuclear technologies, such as those for recycling spent nuclear fuels and the next generation of nuclear reactors. Both of these technologies require the use of high-temperature molten salt. To implement these technologies, one must understand the electrochemical behavior of fission products in molten salts, lanthanides, and actinides. In this study, a rotating-disk-electrode (RDE) measurement system for high-temperature molten salts is constructed and tested by investigating the electrochemical reactions of Sm3+ in LiCl–KCl melts. The results show that the reduction of Sm3+ presents the Levich behavior in LiCl–KCl melts. Using the RDE system, not only is the diffusion-layer thickness of Sm3+ measured in high-temperature molten salts but also various electrochemical parameters for Sm3+ in LiCl–KCl melts, including the diffusion coefficient, Tafel slope, and exchange current density, are determined.

This study was conducted to solve the problem of the existing odor management method taking a long time to analyze samples. Using real-time air quality measurement equipment, 17 designated odor substances were measured three times at a business site causing odor complaints. As a result, three substances, hydrogen sulfide, trimethylamine, and methyl mercaptan, were measured at higher levels than the site boundary emission standards inside the business site. In the case of trimethylamine, it was measured about 500 times higher than Odor Threshold Values, and was estimated to be the substance causing the odor. Through an inspection of the business site, improvements were instructed to be made to the wastewater treatment process, which is the emission facility where trimethylamine is generated. Subsequent measurement results showed that designated odor substances were measured within the emission standards at all locations, and it was determined that efficient management of odorgenerating businesses would be possible if Selected Ion Flow tube-Mass Spectrometry was utilized.

This study comprehensively investigates three types of graphite materials as potential anodes for potassium-ion batteries. Natural graphite, artificial carbon-coated graphite, and mesocarbon microbeads (MCMB) are examined for their structural characteristics and electrochemical performances. Structural analyses, including HRTEM, XRD, Raman spectroscopy, and laser particle size measurements, reveal distinct features in each graphite type. XRD spectra confirm that all graphites are composed of pure carbon, with high crystallinity and varying crystal sizes. Raman spectroscopy indicates differences in disorder levels, with artificial carbon-coated graphite exhibiting the highest disorder, attributed to its outer carbon coating. Ex-situ Raman and HRTEM techniques on the electrodes reveal their distinct electrochemical behaviors. MCMB stands out with superior stability and capacity retention during prolonged cycling, attributed to its unique spherical particle structure facilitating potassium-ion diffusion. The study suggests that MCMB holds promise for potassium-ion full batteries. In addition, artificial carbon-coated graphite, despite challenges in hindering potassium-ion diffusion, may find applications in commercial potassium-ion battery anodes with suitable coatings. The research contributes valuable insights into potassiumion battery anode materials, offering a significant extension to the current understanding of graphite-based electrode performance.

Because plastics are cheap and light, their use is indispensable in our daily lives. However, the extensive use of plastics causes the disposal issue. Among various disposal processes, plastic recycling is of great attention because of minimizing waste and harmful byproducts. Herein, we recycle the most popular thermoplastic materials, high-density and low-density polyethylene, producing the anode materials for the Li-ion batteries. The electrochemical properties of the as-recycled soft carbon are investigated to study the energy storage capability as the anode of Li-ion batteries. Our work demonstrates the soft carbon recycled from plastic wastes is a promising anode material.

We investigated the cause of liquid crystal alignment when an ion beam is irradiated to the liquid crystal(LC) alignment film for liquid crystal alignment. We investigated liquid crystal alignment in response to changes in ion beam (IB) incident angle and electro-optical (EO) properties of twisted nematic (TN)-liquid crystal displays (LCDs) on polyimide (PI) surface. X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) analysis showed that the C=O chemical bond strength decreased with changes in the IB incident angle, while the C-O chemical bond strength increased. Therefore, it was found that the dipole-dipole interaction between C-O chemical bonds and LC molecules has a chemical ordering effect. Good and uniform alignment of nematic LC was observed on the liquid crystal alignment layer surface by IB irradiation, and good EO properties of IB aligned TN-LCD were achieved on the liquid crystal alignment layer surface.

환경오염을 제어하기 위한 청정에너지에 대한 수요 증가는 빠르게 증가하고 있습니다. 리튬 이온 배터리와 같은 충전식 배터리는 청정에너지의 우수한 원천이지만 높은 수요와 공급 불일치로 인해 리튬 금속이 빠르게 고갈되고 있습니다. 배터리 폐기물에서 귀금속을 회수하는 것은 환경오염 제어와 함께 가능한 해결책 중 하나입니다. 멤브레인 기반 분리 방법은 폐기물에서 리튬을 회수할 수 있는 매우 성공적인 상업적 공정입니다. 이 작업은 최근에 보고된 다양한 방법을 다룰 것이며 검토 형식으로 작성될 것입니다.

Since 2010, the Odor Prevention Act has identified and regulated four types of fatty acids as substances that cause odors. Four types of fatty acids are contributors to odor pollution and are sensitive to changes in temperature and humidity. However, the current analysis method has several limitations, including dependency on the timing of sampling before and after the procedure, as well as dependency on the specific analysis method employed. The aim of this study is to assess the efficacy of the ion chromatography analysis method by utilizing ultrapure distilled water as a means to improve the current approach. Initially, the analysis system underwent a quality assessment. The results indicated a linearity (R2) of 0.99, a limit of 10 nmol/mol or lower, supporting the conclusion that it is suitable. Furthermore, the investigation focused on the substance’s tendency to change over time in ultrapure water and under alkali absorption (0.01N NaOH). At a concentration of 0.95 ng (low-concentration standard sample), the confirmed peak area values ranged from 0.0004 μg/min to 0.0010 μg/min, resulting in an injection variation of approximately ± 0.001. At 23.7 ng (high-concentration standard sample), the peak area value fluctuated between 0.008 μg/min and 0.013 μg/ min, with an average of ± 0.002. Therefore, storing the material at temperatures below 4°C for up to 3 days (72 hours) after manufacturing seemed to facilitate the optimal conditions for maintaining its stability without significant changes taking place. Finally, blank samples from the laboratory, equipment, and site were analyzed. Out of the four substances analyzed, only n-butyl acid was detected in all three background samples. It was confirmed that it represented 4% of the peak area in the 4.94 ng standard sample.