Polymer 네자리 Schiff base 전이금속(Ⅱ) 착물들의 합성과 전기화학적 성질 및 SOCl₂ 환원에 대한 전기촉매적 응용

심우종 全南大學校 1995 국내석사

poly(4-vinylpyridine-co-styrene)[PVPS] 리간드에 monomer 착물인 M(II)(SALPR)(2H₂O), M(II)(SALBU)(2H₂O) 및 M(II)(SALPE)(2H₂O)들을 반응시켜 새로운 polymer 네자리 Schiff base 착물인 [(PVPS)M(II) (SALPR)(H₂O)], [(PVPS)M(II)(SALBU)(H₂O)], [(PVPS)M(II)(SALPE)(H₂O)],[M: Co, Ni, Mn]들과 수화물이 포함하지 않는 Polymer Cu(II) 착물을 합성하였다. 이들 착물들의 원소분석, IR, UV-visible 스펙트럼 및 T.G.A. 측정 결과에 의하여 Co(II), Ni(II) 및 Mn(II) 착물들은 polymer 6배위 착물로 주어지고 Cu(II) 착물들은 polymer 5배위 착물로 주어짐을 알았다. 또한 0.1 M TEAP-DMF 용액에서 순환 전압-전류법과 시차 펄스 폴라로그래피에 의한 이들의 전기화학적 성질은 [(PVPS)M(II)(SALPR)(H₂O)], [(PVPS)M(II)(SALBU)(H₂O)], [(PVPS)M(II)(SALPE)(H₂O)],[M: Co, Mm]는 M(III)/M(II)와 M(II)/M(I)의 두단계의 환원과정이 비가역적으로 일어나며, 킬레이트 고리크기가 증가함에 따라 M(III)→M(II)로 환원 전위와 M(II)→M(I)로의 환원 전위는 음전위 쪽으로 이동함을 알았다. 또한 [(PVPS)M(II)(SALPR)(H₂O)], [(PVPS)M(II)(SALBU)(H₂O)], [(PVPS)M(II)(SALPE)(H₂O)], [M: Ni, Cu= 비수화물)는 M(II)/M(I)의 한단계의 환원과정이 준가역적으로 일어나며, 킬레이트 고리크기가 증가함에 따라 M(II)→M(I)로 환원 전위는 음전위 쪽으로 이동함을 알았다. 네자리 Schiff Base Co(II), Cu(II), Mn(II) 및 Ni(II) 착물들을 촉매로 사용하여 유리질 탄소 전극에서 SOCl₂의 전기화학적 환원 과정을 조사하였다. 이들 전이 금속(II) 착물들은 먼저 전극 표면에 흡착된 후 촉매로 작용하였으며, 각각의 전이 금속(II) 착물들의 촉매 화합물은 SOCl₂를 환원시킬 수 있는 최적 조건의 농도 0.8 mM를 나타냈다. 유리질 탄소전극에서 SOCl₂의 환원 반응에 대한 촉매 효과는 전이 금 속(II) 착물의 킬레이트 고리 크기가 증가할수록 촉매효과가 더 크게 나타났다. 또한 Co(II)(SALPE)착물을 촉매로 사용할 경우 확산계수, D_o는 악 10배정도, 속도 상수, k^o는 최고 100배정도 증가하였다. 그리고 환원 전류는 최고 약 2배정도 증가하였으며 사용한 촉매 중 가장 좋은 촉매효과를 나타내었다. 주사속도 증가에 따른 SOCl₂의 환원 전류는 증가하였고 환원 전위는 음전위쪽으로 이동되므로, SOCl₂의 환원 과정은 확산지배적인 반응으로 진행됨을 알았다. Polymeric schiff-base complexes such as [(PVPS)M(IIl))(SALPR)(H₂O)], [(PVPS)M(IIl))(SALBU)(H₂O)] , and [(PVPS)M(II))(SALPE)(H₂O)] (M = Co, Ni, Mn for hydrate ; M = Cu for anhydrate) have been prepared by reaction monomeric complexes, such as [M(II)(SALPR)(2H₂O)], [M(II)(SALEU)(2H₂O)],and [M(II)(SALPE)(2H₂O)] with polymer PVPS. These complexes have been identified by elemental analysis, I.R., UV-vis spectroscopy, and thermogravimetic analysis (T.G.A.). It has been found from the data that polymeric Co(II), Ni(II), and Mn(II) have hexa-coordinated configuration whereas polymeric Cu(II) has penta-coordinated configuration. Electrochemical properties of these complexes were studied using cyclic voltammetry and differential pulse polarograpy in 0.1 M TEAP-DMF solutionl at glassy carbon electrode. The polymeric Co(II) and Mn(II) complexes showed irreversible two step reduction such as M(III)/M(II) and M(II)/M(I). The increase in the chelate ring size of polymeric complexes resulted in a more negative shift of reduction potential. The polymeric Cu(II) and Ni(II) complexes showed qusai-reversible one step reduction such as M(II)/(I). The reduction potential shifted to negative direction with increase in the chelate ring size of polymeric complexes. Electrochemical reduction of thionyl chloride has been carried out at glassy carbon electrode , the surface of which was modified with tetradentate Schiff Base Co(II), Cu(II), Mn(II) and Ni(II) complexes. The catalyst molecules of transition metal(II) complexes were adsorbed on the electrode surface and reduced thionyl chloride, resulting in formation of oxidized catalyst molecules. There was an optimum concentration for each catalyst compound. The larger chelate ring size of transition metal(II) complexes had the reduction potential shiffed more negative to direction and increased reduction current. The reduction currents of thionyl chloride increased and the reduction potentials shifted to the negative potential as the scan rates became faster. The reduction of thionyl chloride was found to be diffusion-controlled.

강화도 남부 및 석모도에 분포하는 화강암체에 대한 암석학적 연구

심우종 연세대학교 1990 국내석사

리튬 이온 전지의 전극계면 반응에 대한 연구

심우종 全南大學校 大學院 2003 국내박사

리튬 이온 전지의 연구는 전극활물질과 전해질의 개발에 의해 좌우된다. 본 연구에서는 비가역 반응에 의한 용량 저하의 단점을 보완하기 위하여 1 M LiPF_(6)/EC:DEC(X:Y, 부피비) 및 1 M LiPF_(6)/EC:MA(X:Y, 부피비) 전해질 용액에서 ethylene carbonate(EC):diethyl carbonate(DEC), EC/methyl acetate(MA) 용매를 다양한 혼합비에서 탄소계 anode에 대한 충·방전 특성을 조사하였다. 본 연구에서는 KMFC(kawasaki mesophase fine carbon)전극를 사용하였다. 먼저 용매분해에 따라 초기 충전 과정동안 anode 표면에 형성된 고체전해질경계면(SEI, solid electrolyte interface)의 특성을 규명하고자 1 M LiPF_(6)/EC:DEC, EC:MA(X:Y, 부피비) 전해질 용액에서 충·방전 특성을 조사하였다. SEI 막의 형성과정의 변화를 조사하기 위해 전기화학적으로 cyclic voltammetry, chronoamperometry, 그리고 impedance spectroscopy를 이용하여 측정하였다. 또한 형성된 SEI 필름의 성질을 확인하기 위해 scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive x-ray analysis(EDX), x-ray diffraction(XRD)를 이용하였다. 초기 충전 단계에서 DEC가 약 2.7, 2.2V, MA가 약 2.0V, 0.8V, EC가 약 0.8V에서 분해 되었다. 용매분해 반응에 의한 비가역 용량은 EC:MA의 혼합비에 따라 다르게 나타났으며, 그들의 충·방전 특성 및 임피던스 측정결과들도 다르게 관찰되었다. EC:DEC와 EC:MA의 용매비가 부피 비로 1:2와 1:3일 때 가장 우수한 가역용량을 가졌으며 이는 그 혼합비에서 분해 된 용매가 카본 anode 표면에 안정한 형태로 피막을 형성하게 되어 임피던스가 작고 전기 전도성이 우수한 용량특성을 보였던것으로 판단된다. 카본전극의 비가역 용량을 최소화하기 위하여 EC:MA의 혼합 용매 비를 1:3로 하여 Li_(2)CO_(3)를 첨가하였을 때 카본 anode에 대한 용량특성을 조사하였다. 충·방전 곡선에 따르면 Li_(2)CO_(3)를 첨가하지 않았을 경우에는 2.0V ~ 0.8V영역에서 용매분해 반응의 평탄전위를 관찰 할 수 있었다. 그렇지만 Li_(2)CO_(3)를 첨가했을 경우에는 이러한 평탄전위가 나타나지 않음을 확인할 수 있었다. 즉, 초기 충전과정에서 흔히 나타나는 EC와 MA용매의 분해현상은 나타나지 않았으며, Li^(+)이 삽입되는 영역인 0.5V ~ 0.0V에서 임피던스가 작고 안정한 형태로 감소됨을 알 수 있었다. 이는 Li_(2)CO_(3)에 의해 사전에 형성된 SEI 피막이 초기 충전과정에서의 용매분해를 억제시킨 결과로 볼 수 있다. 이에 따라 우수한 가역용량을 보였던 것으로 판단된다. 이러한 결과는 cyclic voltammogram과 chronoamperogram에서도 봉우리 전류의 전위 값과 전기량으로 다시 확인할 수 있었다. 또한 impedance spectrum에서는 Li_(2)CO_(3)를 첨가했을 경우에는 2.0V의 전위영역에서부터 film 저항이 일정하게 유지됨을 확인할 수 있었다. 이는 첨가된 Li_(2)CO_(3)가 용매분해 반응을 억제시키면서 물리적인 흡착과 같은 방식으로 미리 SEI를 형성시킨다고 생각할 수 있다. EDX 스펙트럼을 보면 Li_(2)CO_(3)의 첨가로 인해 염에 의해 형성된 플루오르의 무게 비율이 작아지고 산소의 양이 많아짐을 확인할 수 있었다. 1 M LiPF_(6)/EC:DEC(1:2, 부피비), EC:MA(1:3, 부피비), EC:MA(1:3, 부피비)에 Li_(2)CO_(3)를 첨가시킨 전해질을 여러 온도 범위에서 1^(st) 충전을 수행한 후 충·방전 특성을 비교하였다 그결과 0℃ 이하에서 EC:MA 및 EC:MA에 Li_(2)CO_(3)를 첨가했을 경우 전해질의 방전용량이 우수하였다. propylene carbonate(PC)는 저온에서 높은 전도도를 갖는 특성이 있다. 그러나 순수한 PC전해질은 graphite 속으로 리튬이 intercalation되면서 전해질의 co-intercalation이 지속적을 발생해서 graphite layer를 파괴한다. 이러한 PC의 지속적인 용매분해 반응을 억제시키기 위하여 MA, Li_(2)CO_(3)를 첨가하였다. MA와 Li_(2)CO_(3)를 첨가에 따라 graphite layer의 파괴전에 PC의 용매분해가 감소해서 전극의 안전성 향상을 가져왔다. The mainstream of the research in lithium ion battery has depended on the development of electrode active materials and electrolytes. This study examines the properties of charging/discharging for carbon anode with the various ratios of mixed solvents(EC:DEC, EC:MA) in 1 M LiPF_(6)/EC:DEC(X:Y, volume ratio) and 1 M LiPF_(6)/EC:MA(X:Y, volume ratio) electrolyte solution in order to complement a problem of capacity deterioration by such an irreversible reaction which is a major cause of irreversible capacity. This study used KMFC(Kawasaki Mesophase Fine Carbon) electrode. First, to find out the properties of SEI(solid electrolyte interface) formed on anode surface during initial charging process according to solvent decomposition, it examined charging/discharging properties in 1 M LiPF_(6)/EC:DEC and 1 M LiPF_(6)/EC:MA(X:Y, volume ratio) electrolyte solutions. The electrochemical behavior of SEI film was studies using cyclic voltammetry(CV), chronoamperometry(CA) and impedance spectroscopy. We also carried out properties of SEI film by SEM(scanning electron microscopy), EDX(energy dispersive x-ray analysis) and XRD(x-ray diffraction). The decomposition of DEC occurred at about 2.7 V, 2.2 V(vs. Li/Li^(+)) and MA at about 2.0 V, 0.8 V(vs. Li/Li^(+)) and that of EC at about 0.8 V(vs. Li/Li^(+)). Irreversible capacity by solvent decomposition reaction was different depending on the mixture ratio of EC, DEC and MA and their charging and discharging properties and impedance measurements showed different results. It is considered that when volume ratio of EC:DEC and EC: MA are 1:2 and 1:3 respectively, they have the best reversible capacity since the film formed on the carbon anode surface under such a condition secures the most stable position and keeps a low impedance and a good electric conductivity. It examines the capacity properties of carbon anode additive with Li_(2)CO_(3) in the mixture ratio of EC:MA as 1:3 in order to minimize irreversible capacity of carbon anode. Consequently, decomposition of EC, DEC, MA solvents which was frequently found in initial charging process was not shown and impedance was decreased to low and stable form at 0.5 V ~ 0.0 V which is intercalation area of Li^(+). It is seen that it is the result of suppressing solvent decomposition by SEI film formed in advance by Li_(2)CO_(3) in the initial charging process and then it resulted in a good reversible capacity. Cyclic voltammogram and chronoamperogram, in additive, observed peak current and value of coulomb at 2.0~ 0.8 V(vs. Li/Li^(+)). Decreased fluoride weight percent and increased oxygen weight percent confirmed EDX spectrum. Added Li_(2)CO_(3) suppressed solvent decomposition and formed SEI as physical adsorption. The properties of chage/disarge profiles after 1st charging at various temperatures using in 1 M LiPF_(6)/EC:DEC, 1 M LiPF_(6)/EC:MA(X:Y, volume ratio) and in 1 M LiPF_(6)/EC:MA(X:Y, volume ratio) added Li_(2)CO_(3) were evaluated. As the results, EC:MA and EC:MA additive with Li_(2)CO_(3) appeared the best discharge capacity under the 0℃. Propylene carbonate(PC) presents interesting properties since it is able to dissolve and dissociate lithium salts leading to highly conducting electrolytes even at low temperature. However, it is known that when lithium is intercalated into graphite in pure PC base electrolytes, solvent co-intercalation occurs leading to the destruction of the graphite structure. To reduction of decomposition, MA and MA additive Li_(2)CO_(3) were in 1 M LiPF_(6)/PC. The use of MA and MA additive Li_(2)CO_(3) solvents, able to be reduced the solvent decomposition before are graphite exfoliation, could therefore enhance the stability of graphite electrode.

알루미늄으로부터 고분자 전해질 연료전지용 수소발생에 관한 연구

심우종 순천대학교 2010 국내석사

알루미늄 합금과 NaOH 반응에 의한 수소 발생은 이송용 고분자 전해질 연료전지에 적용하기 위해 연구되었다. 이 반응에 있어서 문제점은 수소를 일정하게 공급하기 위해 온도 제어가 필요하다는 것과 알루미늄 표면이 쉽게 부동태화 된다는 점이다. 본 논문에서는 알칼리와 알루미늄 합금의 반응에서 화학적, 전기화학적 연구를 수행하였다. 그 결과 용액 온도와 NaOH 농도가 증가할수록 수소발생속도가 증가하였고, 활성화 에너지는 39.48∼ 53.3 kJ/mol이였다. 상압, 고압(∼18bar) 회분식 반응기에서 불순물을 함유하는 Al 합금은 순수 Al 보다 높은 수소발생속도를 보였고, 92%이상의 수소 수득률을 보였다. 또한, 온도제어을 통해 일정한 수소를 발생하였다. 1M NaOH 용액, 70oC 이상의 온도에서 부동태화가 발견되었고, 알루미늄 부동태화는 전압, 알칼리 농도, 온도에 영향이 있었다. 고순도 수소와 알루미늄으로부터 생성된 수소를 공급한 단위전지의 경우 유사한 성능을 보였다. Hydrogen production by the reaction of aluminum alloys and NaOH solution was studied for an automotive proton exchange membrane fuel cells(PEMFC) application. A hurdle to the production of hydrogen via this corrosion reaction is that temperature control was necessary for constant hydrogen supply, the aluminum surface is easily passivated. In this paper, chemical and electrochemical studies on the reaction aluminum with alkaline solution were performed. As a results, Higher rate of hydrogen production was observed at the reaction with Al alloys that contain impurities in atmospheric and high pressure batch reactor(up to 18bar). and conversion of hydrogen was shown over 92 percent. Also, Continuous hydrogen production was performed by temperature control. Passivation of aluminum appeared with 1M NaOH and temperatures of over 70oC. Potential, concentration of alkaline solution and temperature effected on the passivation of aluminum. PEMFC cell by feeding hydrogen produced from aluminum and high purity hydrogen into the anode were shown similar performance.

소규모 환경영향평가에 대한 고찰 : 무주 대티 위험도로 구조개선 사업을 중심으로

심우종 전북대학교 환경대학원 2018 국내석사

과업노선이 통과하는 대티마을 구간을 직접 연결하는 도로는 면도 105선 및 군도8호선이 있으며, 간접적으로는 국도 37호선, 지방도 635호선이 위치하고 있으며, 지역 내 수송을 담당하고 있다. 과업의 종점부에는 우정청 무주수련원이 위치하고 있으며, 기본계획 시 우정청 수련원 진입도로 이용불가 하여 기존 제방도로를 이용하는 노선이 검토되었다. 또한 군도8호선의 구간 중 대티교 북단부로부터 부남면사무소 방향 간 대티마을 안길 도로를 이용하여 차량이 통행되고 있으며, 이로 인하여 마을주민들, 특히 노약자의 대처 능력은 현저히 저하되어 인명사고의 발생이 우려되는 상황이다. 따라서 본 과업은 대티위험도로를 정비하여 차량고행의 어려움 해소와 교통사고 예방하고 기존의 노후화된 도로를 정비하여 지역간의 원활한 물동량 수송과 지역주민의 숙원사업을 해결하여 각종 교통안전사고를 사전에 방지하고 쾌적한 도로이용 및 편의를 제공하는데 그 목적이 있다.

사이버안보 관련 국제협력변화의 요인분석

심우종 연세대학교 대학원 2020 국내석사

This study aims to provide the answers to the reason and factors that in which factors changes the international cooperation to cyber security. This study provides several factors that includes rising issues of cyber terrorism, changing perceptions of the nations, and in mainly tries to describe the role of the United Nations’ Group of Government Experts. Security issues that protect cyberspace from hacking and terrorism have often been discussed at the national security level. In the 2010s, however, international cooperation began to be actively discussed. This paper seeks to answer these questions. To this end, this paper pays attention to the role of the UN’s Group of Government Experts, which led the international cooperation and cyber security discussions, and insists that the progress of cooperation in cyber security is being made due to the change of perception by the factors of diversified international society. Theory of this research is based on the Finnemore’s “Organizational Platform” that cooperation is possible through the nation-wide necessity from a neoliberalism and also along with the constructivist view. Cyber security is seen as enabling cooperation by nationwide necessity. This paper argues that the three factors that this paper argues for have formed a place of cooperation from domestic to international discussions. This paper argues that the growth of the cyber security group and the UN’s Group of Government Experts have paved the way for the nation’s cooperation on cyber security, and the cooperation and consensus of the nations was possible at the time of the turning point of cyber security discussion. 본 논문은 사이버공간의 해킹 및 테러에서 보호하는 안보문제는 흔히 국가안보 차원에서 논의되어 왔으나 2010년대에 들어오면서 국제적인 협력이 활발하게 논의되기 시작하며 이러한 문제에 대한 답을 찾고 있다. 이를 위해 국제사회의 협력과 사이버안보논의를 주도한 유엔의 국가전문가그룹(UN Group of Governmental Experts)의 역할에 주목하며 다변화되는 국제사회의 요인들로 인한 인식의 변화로 사이버안보의 협력 진전이 이루어지고 있음을 주장한다. 국제화 시대 그리고 국제체제에서 사이버안보에 관한 논의는 현대사회 중요한 논의 주제 중 하나이다. 사이버공간은 단순히 일반 시민들이 사용하는 인터넷과 더불어 기업 그리고 군사적으로 시민 그리고 기업과 국가가 사용하는 다차원적인 공간이다. 국가들은 자유로운 인터넷 공간에 대한 규정 논의의 필요성을 인지하고 있으며 다른 한편에서는 인터넷은 자유로운 공간이기 때문에 이를 규제하고 규정을 정하는 것에 대해 비판적인 시각을 보이는 국가 또한 존재한다. 따라서 이러한 논의는 각국의 국내적인 이슈에서뿐만 아니라 국제사회로의 이슈로 부상하여 유엔(United Nations)에서의 중요한 의제가 되었다. 따라서 국제기구인 유엔에서 국제 안보적 차원으로 사이버 공간에 적용되는 국제법 논의 쟁점은 주권, 자위권과 대응조치, 관할권, 책임대상이다. 사이버공간에 대한 해석과 관할권 및 주권은 크게 보면 미국과 서방측이 주장하는 한 축과 러시아와 중국이 주장하는 다른 축으로 양측이 대립관계로 있다. 사이버안보의 국제규범에 대한 논의는 현실주의 신자유제도주의 구성주의 등과 같이 다양한 측면에서 논의되고 있다. 주로 규범기획자들은 강대국들 또는 강대국들이 주도하는 연합으로 이루어지며 그들과의 협력 가능성은 규범의 형성에 영향을 미친다고 주장하며 자유제도주의에서의 사이버안보는 국제규범을 만드는 것이 강대국들에 이익이 되기 때문에 이익을 위해 서로 협력할 것이라고 본다. 핀모어는 사이버안보의 국제규범 형성과정에서 조직적 플랫폼(Organizational Platform)을 강조하며 규범은 기술의 발전과 국가 간의 상호작용으로 발전과 변화된다고 보았다. 이를 국가전문가그룹(Group of Governmental Experts) 논의에 적용하여 국가간의 합의와 상호작용으로 규범은 발전과 변화되고 있음을 주장한다. 또한 사이버안보의 규범논의가 2009년부터 지속되었으면서도 강대국 간의 의견 충돌과 이해 마찰로 합의점이 나오지 않았다는 점은 신자유제도주의가 주장하는 것과는 대조적이지만 국가 간의 합의와 협상의 장이 지속되었고 의견의 진전이 있었다는 사실에 의미를 부여한다.