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Journal of Korean Society for Imaging Science and Technology

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  • : KCI후보
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  • : 계간
  • : 1226-0517
  • : 2288-9604
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수록정보
26권3호(2020) |수록논문 수 : 3
간행물 제목
27권2호(2021년 06월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI후보

1리튬이차전지 양극 소재 성능 향상을 위한 최신 기술 동향 및 연구 전망

저자 : 박서현 ( Seohyeon Park ) , 오필건 ( Pilgun Oh )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 48-57 (10 pages)

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본 논문에서 리튬이온전지용 양극 소재의 개발 동향과 함께 앞으로 필요한 양극 소재의 연구 방향을 제시한다. 현재 리튬이온 전지는 지구 환경 개선을 위한 친환경 에너지로 주목받고 있으며, 전기차와 에너지저장 시스템 등에서의 다양한 활용으로 고용량 및 고안정성 소재 개발에 초점을 맞추어 연구가 진행되고 있다. 특히, 리튬이온전지 양극 소재의 경우 전지의 가격 및 성능을 결정하기 때문에 활발한 연구가 이루어지며, 그중 높은 이론 용량을 가지는 Ni-rich 계 layered 구조의 양극 소재에 대한 연구가 집중되고 있다. 그러나, 고용량 특성을 달성하기 위한 Ni-rich 계 양극 소재는 높은 Ni 조성에 의해 비용량이 증가함에 따라 전기화학적 불안정성 또한 증가하는 문제를 가지기 때문에 활용에 한계를 가진다. 이를 해결하기 위한 방법으로 본 논문에서는 양극 소재의 표면 개질 방법과 원소치환 방법에 대해 언급하며, 이에 진일보하여 리튬이온전지의 가격 경쟁력을 확보하기 위한 양극 소재의 연구 방향을 제안한다.


This study presents the development trends of cathode materials in lithium-ion batteries and the future research direction of cathode materials. Currently, lithium-ion batteries have been focused on improving the global environment, and research of lithium-ion batteries continues to concentrate on increasing the capacity and stability as lithium-ion battery application focus moves towards electric vehicles and energy storage systems. The study of cathode materials is considered important in determining the property and cost of lithium-ion batteries. Among such studies, researchers have concentrated on layered structure cathode materials with a high theoretical capacity. However, applying Ni-rich cathodes as a means to achieve high capacity has limited utilization because the high Ni composition in cathode materials causes increasing electrochemical instability during the charge process. In order to solve this problem, this study presents the ideas about the research method of surface modification and atomic substitution, suggesting a novel future research direction for cathode materials to ensure the price competitiveness of lithium-ion batteries.

KCI후보

2곁가지 티올을 사용한 페로브스카이트 양자점의 리간드 교환 연구

저자 : 유성민 ( Sung-min Yoo ) , 이명훈 ( Myong-hoon Lee ) , 하성민 ( Sung-min Ha ) , 장인수 ( In-su Jang ) , 이범주 ( Bumjoo Lee )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 58-64 (7 pages)

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패로브스카이트 양자점의 리간드 교환을 통해 절대양자효율과 안정성이 향상되는 현상에 대해 연구를 수행하였다. 이를 위해 곁가지 구조를 가지는 리간드로서 2-ethylhexyl thioglycolate를 사용한 표면 부동태화를 통해 올레이트 리간드를 곁가지 티올 리간드로 교환하였다. 곁가지 구조의 티올 리간드는 패로브스카이트 양자점의 Br 결함을 채워 절대양자효율이 30%에서 80%로 급격히 향상되었다. 또한 용액상에서 안정성이 우수하고 필름 평가에서도 광학 특성이 향상됨을 확인하였다. FT-IR 분석을 통해 티올 리간드가 올레이트 리간드를 떼어내고 패로브스카이트 양자점 표면에 붙음을 확인하였고 XRD 분석을 통해 교환된 티올 리간드가 결정 구조를 변형시키지 않음을 확인하였다.


We studied the ligand exchange effect of the perovskite quantum dot (PeQD) to improve the quantum efficiency and stability. Firstly, the oleate ligand of PeQD was exchanged with a branched thiol ligand, 2-ethylhexyl thioglycolate, by using a surface passivation method. It was believed that the branched thiol ligand filled the Br defect of PeQD, which dramatically improved the quantum efficiency from 30% to 80%. In addition, it was found that the dispersion stability in solution was excellent and the optical properties were improved in film as well. FT-IR analyses confirmed that the thiol ligand replaced the oleate ligand and firmly adhered to the PeQD surface, and the thiol ligand did not change the crystal structure, which was further confirmed through XRD analyses.

KCI후보

3고분자 절연막과 계면을 이루는 도너-억셉터형 반도체성 고분자 박막의 전기적 특성

저자 : 이주한 ( Ju-han Lee ) , 김도연 ( Doyeon Kim ) , 하종운 ( Jong-woon Ha ) , 윤민호 ( Minho Yoon ) , 이지열 ( Jiyoul Lee ) , 황도훈 ( Do-hoon Hwang )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 65-71 (7 pages)

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본 연구에서는 새로 설계한 고분자 절연체 위에 전자 주개(Donor)-받개(Acceptor) 기반의 반도체성 공중합체인 Cyclopentadithiophene-alt-benzothiadiazole (CDT-BTZ)를 활성 반도체층으로 형성하여 제작한 고분자 반도체 전계효과 트랜지스터의 전기적 특성을 살펴보았다. 이 연구에서 제시하는 고분자 절연체 박막은 내열성과 전기절연성이 우수한 포스파젠과 멜리민 구조가 가교된 형태를 가지기 때문에 0.006 nm의 매우 평탄한 RMS 표면 거칠기를 가졌으며, 4.5 MV/cm 이상의 매우 우수한 절연강도와 1.55의 다소 낮은 유전 상수를 가진 것으로 측정되었다. 그리고, 고분자 절연막과 계면을 이루는 CDT-BTZ D-A 타입 반도체성 공중합체 박막은 2.0 x 10-3 ㎠/Vs의 선형영역 이동도와 1.0 x 10-3 ㎠/Vs의 포화영역 이동도를 갖는 것으로 측정되었다. 이를 통해, 고분자 절연체 위에 형성된 CDT-BTZ 고분자 반도체 박막은 유연 전자회로의 스위칭 소자로 쓰이기에 충분한 잠재성이 있다고 여겨진다.


In this study, the electrical properties of a polymer semiconductor field-effect transistor (PFET), where a Cyclopentadithiophene-alt-benzothiadiazole (CDT-BTZ) based electron donor-acceptor (D-A) type semiconducting copolymer layer on newly-designed polymer insulating films used as an active semiconductor layer, were investigated. The self-crosslinked polymer insulator thin-film had a very flat surface with an RMS roughness of 0.006 nm, a good dielectric strength of 4.5 MV/cm and a dielectric constant of 1.55. The CDT-BTZ based D-A type semiconducting copolymer film interfacing with the self-crosslinked polymer insulating layer was measured to have a linear region mobility of 2.0 x 10-3 ㎠/Vs and a saturation region mobility of 1.0 x 10-3 ㎠/Vs. Thus, the CDT-BTZ based D-A type semiconducting copolymer film formed on the new polymer insulating layer is believed to have sufficient potential to be used as a switching device for flexible electronic circuits.

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KCI후보

1(아이오도메틸)트리메틸실란을 이용한 2-에티닐피리딘의 무촉매중합

저자 : 손태관 ( Tae-kwan Son ) , 강병운 ( Byong-yun Kang ) , 제갈영순 ( Yeong-soon Gal ) , 심상연 ( Sang-yeon Shim )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 26권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 61-69 (9 pages)

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(아이오도메틸)트리메틸실란을 이용한 2-에티닐피리딘의 무촉매 중합을 통하여 N-(트리메틸실릴메틸) 피리디늄 아이오다이드를 측쇄로 갖는 새로운 공액구조 고분자를 합성하였다. 이 중합반응은 불균일하게 진행되었으며 중합수율은 95%로 매우 높았지만 생성된 고분자는 중합중 가교화반응으로 대부분의 유기용매에 용해하지 않았다. 합성 고분자의 분자구조를 분석한 결과 이온성 피리딜 치환기를 갖는 해당 고분자가 합성되었음을 확인할 수 있었다. 합성 고분자의 열적 특성과 몰폴로지 등을 TGA, EDX 등의 분석장비로 측정하고 분석하였다.

KCI후보

2장거리 보정 범함수 이론을 적용하여 계산한 전하 이동 들뜬 상태 에너지에 대한 말단 작용기 전자 받개의 효과

저자 : 배한석 ( Han-seok Bae ) , 송종원 ( Jong-won Song )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 26권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 70-77 (8 pages)

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H2N-(CH=CH)3-X과 탄소사슬을 제거시킨H2N-H.....H-X시스템에서 다양한 전자받개(-X)를 치환시키고 B3LYP, long-range corrected(LC)-BLYP, EOM-CCSD의 계산방법들을 사용하여 charge transfer(CT) 에너지 계산을 수행한 뒤 전자받개와 CT에너지간의 연관성과 각각의 계산방법들에 대한 정확성을 비교하였다. 분자내, 분자간 시스템 모두 전자받개의 성향이 커질수록 CT에너지가 감소하는 경향을 보였다. 기존의 LC-BLYP가 분자내와 분자간의 양쪽에서 가장 좋은 CT에너지 값을 보여주었다. 이번 연구에서 실시한 CT 에너지에서는 기존의 예상과 다르게 높은 범위분리변수(U)값의 LC-BLYP 가 더 좋은 결과를 나타내 준다는 것을 확인할 수 있었다.

KCI후보

3인쇄전자 기술을 활용한 지능형 반도체 소자 구현을 위한 유기전계효과 트랜지스터 소자의 광파 어닐링 효과 연구

저자 : 권미정 ( Mi Jeong Kwon ) , 박운익 ( Woon Ik Park ) , 임영수 ( Young Soo Lim ) , 남수용 ( Suyong Nam ) , 백강준 ( Kang-jun Baeg )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 26권 3호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 78-85 (8 pages)

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본 논문에서는 유연/인쇄 전자 기술을 활용해 고성능의 유기물 반도체 기반 트랜지스터를 개발하고, 이를 통해 인공지능용 반도체 및 폴리모픽 전자회로에 응용하기 위해 공액구조 고분자 반도체 소재의 광파 어닐링 방법에 따른 특성 향상 효과를 연구하였다. 일반적으로 열처리를 위해 가장 많이 활용되는 핫플레이트의 경우 반도체 소자 특성의 균일도 문제와 높은 온도 및 열-용량으로 인한 플라스틱 기판 사용의 제한, 긴 어닐링 시간 등의 문제로 인해 실제 산업에서 활용하는데 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 광파를 활용한 효과적인 유기물 반도체 필름의 열처리 공정을 개발함으로써 Roll-to-Roll 방식의 고속/대면적 인쇄 공정에 적합한 열처리 방법과 반도체 층 전체의 높은 결정화도 유도를 통한 성능 향상과 소자 균일도 개선을 위한 방법을 개발하였다.

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