1. 성장과정유치원 다닐 때 어머니께 “엄마, 하늘에 번개가 칠 때 커다란 그물로 가둬 놓았다가 전기로 뿅 하고 바꿔서 쓰면 참 좋겠다.” 라고 말씀드렸더니, 어머니께서는 어린 딸이 하는 엉뚱한 얘기가 재미있기도 하고 기발하기도 하셨는지 웃으시며, “그래, 네가 크면 그런 장치 한 번 발명 해 보렴.”하고 말씀하셨습니다. 이처럼 저는 어렸을 때부터 자연과 사물에 관심과 호기심이 많았습니다.학교에 입학한 후로는 초/중/고등학교 때 모두 과학 관련 경진대회와 실험대회에서 수상한 바 있을 만큼 과학을 좋아했습니다. 변변한 학원 시설 하나 없는 시골의 전교생이 백 명이 채 안 되는 자그마한 초등학교 한 여학생이 대도시의 쟁쟁한 또래들을 재치고 도내 과학 경시대회 금상을 거머쥐기도 하였습니다. 어린 시절의 순수한 호기심으로 체득한 자연 속의 살아있는 교육은 자라오면서 저의 생각의 뿌리를 내리는데 자양분이 되었습니다. 초, 중, 고등학교 시절, 학업 우수상보다는 6년 개근상을 더 가치 있게 평가해 주시는 부모님 덕분에, 난 사람보다 된 사람이 되기 위해 노력했습니다. 베풂을 최고의 행복이라 여기시는 아버지의 가르침대로 가진 것을 나누어 함께 나아가기를 실천했습니다.2. 성격의 장단점 및 생활신조제가 생각하는 저의 가장 큰 강점은 신뢰성입니다.인간관계에 있어서나 업무에 있어서나 모두 신뢰를 잃지 않으려 노력해 왔습니다.다른 사람과의 약속은 물론, 제가 세운 목표와 계획에 대한 저 스스로와의 약속은 더욱이 꼭 지키려 고 애씁니다. 저와의 약속을 지키는 것이 곧 다른 사람들로부터 인정과 신뢰를 받을 수 있는 원천이라고 생각합니다.사례를 들자면, 제가 대학교 재학 시절 새벽마다 학교 국제 어학원에 영어 회화를 배우러 다녔는데, 열 명 안팎의 수강생 중에 한 번도 결석하지 않은 사람은 저밖에 없었습니다. 그래서 원어민 선생님이 출석을 부를 때도 제 얼굴을 보고는 따로 제 이름을 호명하지 않을 때도 있었습니다. 이 같은 사소한 일상들이 모여 사람과 사람 사이에 신뢰가 형성된다고 생각합니다.제가 생각하는 저의 단점은 원리와 원칙을 다소 강조한다는 것입니다. 스스로는 그것이 불편하다고 생각하지 않고 생활했었는데, 타인과의 공동생활에서 너무 저의 고집을 고수하다 보면 마찰이 생길 수 있다는 점을 깨닫고는 고치려고 노력 중입니다. 다른 사람들이 제 기준과 달리 행동할 때는 그 사람의 입장에서 생각해보고 이해하려는 노력을 하고 있습니다.3. 학교생활, 사회봉사,등초등학교, 중학교 때는 학급 반장을 도맡아서 즐겁고 재미있게 학급을 이끌어 나가려고 노력했습니다. 학업과 학생부 활동이라는 두 마리 토끼를 잡기 위해 누구보다 성실하게 학창 시절을 보냈습니다. 뿐만 아니라 고등학교 때는 학업 외에도 RCY(청소년 적십자)동아리활동을 하며 꽃동네에서 봉사활동을 하였고, 대학교 때는 노래 소모임, 농촌 봉사활동, 학생회 홍보활동을 하며 교외활동도 활발히 하였습니다.대학교에서는 노래를 부르는 소모임 활동을 하면서 방학 때는 친구들과 농촌 봉사활동을 다니기도 하였습니다. 그리고 대학교 소재특성화 사업단에서 지원하는 방학 단기 어학연수 프로그램에 선발되어 3주간 University of Hawaii에서 영어 공부와 함께 다양한 문화권의 친구들을 만나서 유익한 경험을 할 수 있었습니다.4. 경력사항짧은 경력이지만, 저는 우리 나라 굴지의 철강제조 대기업 중의 하나인 P社에 입사하여 2년 10개월 간 엔지니어로서 근무했습니다. 재료공학의 전공을 살려서 금속재료를 다루는 회사에 입사하여, 처음 배치 받은 곳은 제조 현장이었습니다. 약 6개월간의 부서 OJT 후 냉간 압연(Cold Rolling) 공정 중 열처리를 하는 설비의 담당 엔지니어 업무를 맡게 되었고, 수백억 설비 투자 Project 공사를 추진하는 기회도 주어져 다양한 업무 능력을 키울 수 있었습니다.특히 프로젝트성 투자 업무에 1년 이상 팀원으로서 일한 경험이 저의 경력에서 가장 큰 부분을 차지하는 것입니다. 국내외 다양한 설비 공급사와 함께 설비 사양 검토부터 공사 진행에 이르기까지 넓은 분야에 걸쳐 업무 능력을 배양할 수 있었던 좋은 기회였습니다. 공사 기간 60일을 포함하여 전후 약 4개월 간은 야간 업무와 주말 출근이 반복되는 힘든 시간이었지만, 짧은 근무 기간에 비해 크게 성장할 수 있었던 계기가 되었습니다.5. 지원동기 및 입사후 포부저는 철강회사의 제조업 분야에서 엔지니어로 근무했습니다. 긴박하고 치열하게 돌아가는 제조 현장도 역동적인 장점이 있었지만, 생산 라인의 업무 사이클이 대단히 짧고 돌발적인 업무가 많았습니다. 따라서 좀 더 한 가지 업무를 집중하여 전문적으로 할 수 있는 일을 하고 싶었기에 이직을 결심하게 되었습니다.이전의 철강제조업 분야의 회사에서 기술개발팀에 근무하면서 생산기술 개발 및 고객 만족 실현을 위한 품질 경영과 관련된 업무를 하였습니다. 제조부서, 관리부서, 경영부서 각각 단계와 환경에 맞는 업무 특성이 있다는 것을 경험을 통해 배웠습니다.제조현장에서 혁신이나 기술개발은 어찌 보면 시급한 업무와 동떨어진 이상향을 좇는 것과 같은 생각이 들기도 합니다. 보다 넓은 시각에서 장기적인 안목과 관점으로 시급한 일이 아닌 중요한 일에 집중하여 성과를 창출할 수 있도록 하는 일에 제 열정과 노력을 바치고 싶습니다.저에게 한국산업기술진흥원에 입사하여 열정과 능력을 발휘할 수 있는 기회가 주어진다면, 늘 도전하는 자세로 대내외 고객과 동료에게 가치를 전달할 수 있는 사람이 되겠습니다.
자기소개1자신의 성장과정 및 개인 특성, 장점 중심으로 기술해 주시기 바랍니다. (공백을 포함하여 1000byte 이내)Beyond now저는 2008년부터 2011년까지 약 3년간 ***에서 엔지니어로 근무했습니다. 입사한 지 불과 일년 여 만에 기존 설비의 능력 증강 공사 프로젝트 팀에서 실무를 맡아 성공적으로 수행하여 유공 포상을 수여 받기도 하는 등 주어진 업무에서 최선을 다하여 진가를 발휘하였습니다. 대기업에 근무하며 배려와 소통을 키워드로 하는 팀워크의 중요성에 관해 귀중한 배움을 얻었다고 생각합니다. 저는 미래 사회에서 더 큰 영향력과 중요성을 지닌 분야가 에너지라고 생각했고 새로운 분야에 도전하고자 진학을 결심했습니다.직무를 수행하는데 있어서 솔선수범하려고 노력하는 태도와 주인의식이 저의 장점이라고 생각합니다. ‘나 아니라도 다른 사람이 하겠지’ 라는 생각보다는 ‘나부터 실천하자’ 라는 마음가짐으로 생활하는 편입니다.연구분야본인의 주 연구 분야 (150byte)저는 양자전산모사를 이용해 연료전지 촉매 등 신재생 에너지 재료 물질에 대한 개발을 연구했습니다.연구분야 중심으로 자세히 기술 (4000byte)저의 연구 분야는 First Principles에 기반하여 VASP 라는 상용 code를 이용해 에너지 재료에 대한 양자 전산을 하는 것입니다. 근래의 슈퍼컴퓨터 등 hardware의 발달에 힘입어, 재료의 개발에 있어서 고전적인 실험 방법뿐 아니라 선험적인 계산에 입각한 computation 방법이 큰 주목을 받고 있고 또 그 효율성과 정확성도 점차 진보해가고 있는 추세입니다. 실험 방법에 비해 실험 변수들을 원하는 대로 비교적 정확히 control 할 수 있고, 시간적이고 공간적인 제약이 적다는 것이 computation 방법의 큰 장점입니다. 또한 계산을 통해 재료의 물성 및 특성을 사전 예측함으로써 try & error를 최대한 줄일 수 있기 때문에 경제적으로도 아주 효과적인 연구방법입니다.제가 석사 과정 중 학위 논문과 관련하여 수행한 연구는 density functional theory에 기반한제 1원리 계산을 통해 fuel cell cathode의 catalysis mechanism에 관해 연구한 것입니다. 저는 fuel cell의 상용화를 저해하는 가장 큰 요소 중의 하나인 비싼 비용 문제의 대부분을 차지 하는 백금계 촉매를 대체하는 metal-free 촉매를 연구하였습니다. 다양하고 독특한 물리적, 전기전도적 특성을 가지는 graphene을 base material로 하여 순수한 graphene과 이종 원소가 doping된 graphene이 oxygen reduction reaction에 있어서 촉매 성능이 어떻게 달라지는지 mechanism에 대해 규명하고자 했습니다.최근에 실험적으로 nitrogen doping 된 graphene이 alkaline fuel cell에서 Pt/C 촉매와 견줄만한 촉매 성능을 보인 것이 보고된 바 있고, 이것은 순수한 graphene과는 매우 다른 특성입니다. 유사한 실험 연구들은 꽤 다수인 반면에 이것에 대한 기본 mechanism에 대한 연구는 부족한 상황입니다. 촉매 현상에서 원자 단위의 기본 mechanism을 이해하는 것은 향후 촉매 개발 과정에서 더 효과적인 촉매를 개발하는데 매우 중요하고 핵심적이기 때문에 본 연구가 매우 중요하다고 생각합니다.Computation tool은 VASP code를 이용하여 계산을 수행하였고, Ab-initio electrochemistry의 이론에 따라 다양한 전기화학적 formalism 을 전개하였습니다. 통계적인 방법을 이용해 graphene에 nitrogen이 doping 되었을 때의 안정한 N/C composition 및 구조를 찾고, VESTA (Visualization for Electronic & Structural Analysis) 를 이용해 charge density 변화, Bader charge analysis를 이용해 그 때의 partial charge를 계산했습니다. 그리고 Oxygen reduction reaction의 각 단계별 과정에서 생기는 중간 생성물의 에너지 상태를 이용해 단계별 reversible potential을 구하고, Gibbs free energy diagram을 완성하였습니다.이런 방법들을 통해 Nitrogen doping된 graphene이 순수 graphene 과 비교하여 촉매 성능이 어떻게 달라지는지에 대해 원자 단위의 접근과 분석을 할 수 있었습니다. 또한 기존의 Nitrogen doping된 graphene 이나 CNT에 대한 computation 연구들과 달리 안정한 nitrogen doping configuration을 찾은 후 oxygen reduction reaction에 대한 연구를 전개함으로써 좀 더 합당하고 논리적인 연구가 될 수 있도록 하였습니다.논문 및 학회 발표 사항- 저널명: Journal of Alloys and Compounds- 논문제목: ***- 저자: ***- 요약: 열전소자의 재료로 이용되는 (Bi, Sb)2Te3 compound 의 carrier concentration을 조절하기 위해서 tellurium evaporation annealing 방법을 연구한 논문입니다. 본인은 제 2 저자로 참여하였고, 본 논문에 기여한 바는, ab- initio density functional theory에 기반한 전산모사 방법을 이용하여, 실험적으로 합성된 열전소자 재료의 생성 반응 메커니즘을 규명하고자 한 것입니다.
To examine the ways to decrease the overpotentials in fuel cellsKinds of overpotentials areActivation overpotential (charge transfer)Ohmic overpotentialConcentration overpotentialAnd fuel loss (fuel cross over).How to decrease the overpotentials1. Activation overpotential (Charge transfer overpotential):At low current density, region I in Figure 2, the shape of the polarization curve is governed by the activation overpotential, which arises from the kinetics of charge transfer reactions across interfaces and represents the magnitude of activation energies when reactions propagate at the rate required by the current.To decrease activation overpotential, new catalyst materials, new electrolyte materials or new electrode microstructure can be applied to increase the activity of the reactant.- Factors which can affect the activation overpotential:types of reactions and catalyst materials,electrode microstructure,reactant activities,electrolyte material (acidic/alkaline),temperaturecurrent density, and etc.(※ Overpotential of hydrogen oxidation is negligible compared to the overpotential at the cathode, which is larger by several orders of magnitude. Thus, anode activation overpotential is often neglected in calculations.)2. Ohmic overpotential (IR drop):After the rapid drop due to activation overpotential, the shape of the curve is governed by the ohmic overpotential or IR-loss, which arises from the resistance of fuel cell components. The largest single contributor to cell resistance is usually the electrolyte resistance to ionic current.To decrease ohmic overpotential, new electrolyte which has low resistance, which is same with high ionic conductivity, has to be used. Moreover, the thickness of the electrolyte can be made more thinly to decrease the resistance, because the resistance is proportional to the distance.(※ ρ ∝ σ -1, ρ: resistivity, σ: conductivity)3. Concentration overpotential (Mass transfer overpotential) :At large current density, the shape of the curve is determined by the mass transfer overpotential. When current density reaches a certain level, sluggishness of mass transfer processes starts to limit the supply of reactants to the electrodes, and cell voltage begins to decrease rapidly with increasing current demand.Mass transfer overpotential can be viewed as an activation energy required to drive mass transfer at the rate needed to support the current.To decrease concentration overpotential, transport layer properties can be improved and contolled to enhance the mass transport.- Factors which can affect the concentration overpotential:material porosity,pore size distribution,permeability,thickness,presence of inert specieshumidity conditions, etc.4. Fuel loss (Fuel crossover):If the fuel at the anode goes to the cathode directly without oxidation reaction, the fuel efficiency decreases.To prevent the fuel from crossover, the electrolyte, which has high ionic conductivity but low conductivity of the fuel molecule, has to be developed.
Chap1. 동작 원리와 종류-세계 최초 연료전지 실용화: 1965년 인공위성 제미니 5호 (PEFC 추후 AFC(우주용) 전환)* AFC 장점: 발전효율 高, COST 低/ 단점: CO, CO2에 약함, 탄화수소계 연료 적용 불가지상용으로는 AFC가 채용되지 못함)- 1990년대 이후 소규모, 소용량 전원으로서 주목 자동차용 동력원 이용 가능성 대두- 1995년 이후 PEFC(PEMFC) 성능 대폭 향상 -->-Mobile 단말용 전원으로서 DMFC 검토(메탄올이 가연성이고 독성이 있어서 안전성 문제)▣ 동작원리-Anode: H₂ 2H+ ╋ 2e--Cathode: ½O₂ ╋ 2H+ ╋ 2e- H₂O▶전자와 이온의 흐름으로 연료전지 내 폐회로 생성/ 종류에 따라 전극 반응 다름*전극 촉매로 Pt(백금), Pt+Ru (백금 + 루테늄) 많이 이용*개질 가스를 연료로 도입하는 경우 개질 가스 내 CO에 의해 백금 촉매 활성화가 열화됨 Anode에서는 Pt+Ru 사용●종류별 동작 원리1. MCFC (Molten carbonate fuel cell)☞반드시 CO₂ 가 Anode에서 Cathode로 외부에서 공급되어야 함☞CO를 이용해 H2와 동일하게 CO2, e-를 얻을 수 있으므로 CO의 산화에 의한 발전 가능-Anode: 2H₂O ╋ 2CO₃2- 2CO2 ╋ 2H₂O ╋ 4e- // CO ╋ CO₃2- 2CO2 ╋ 2e--Cathode: O2 ╋ 2CO2 ╋ 4e- 2CO₃2-2. SOFC (Solid Oxide Fuel Cell)-Anode: H₂ ╋ O2- H₂O ╋ 2e- // CO ╋ O2- CO2 ╋ 2e- // CH4 ╋ 4O2- 2H₂O + CO2 ╋ 4e--Cathode: ½O₂ ╋ 2e- O2-3. AFC (Alkaline fuel cell) ☞ 음이온이 Cathode에서 Anode로 이동 (OH-)-Anode: H₂ ╋ 2OH- 2H₂O ╋ 2e--Cathode: ½O₂ ╋ H₂O ╋2e- 2OH-4. DMFC (Direct Methanol Fuel Cell)-Anode: CH3OH ╋ H2O 6H+ ╋ CO2 ╋ 6e--Cathode: 6H+ ╋ 3/2O2 ╋ 6e- 3H2O* 전체 반응식: CH3OH ╋ 3/2O2 2H2O ╋ CO2 (메탄올의 연소 반응과 동일)* PAFC, PEMFC, DMFC에서는 모두 H+이 Anode Cathode로 이동하지만,- MCFC: CO₃2-이 Cathode Anode로 이동- SOFC: O2-이 Cathode Anode로 이동음의 전하를 가진 산화물 이온이 Anode에 수송되므로 반응 생성물은 Anode에서 생성되어 연료가스와 혼재함∴ 연료 이용률이 낮아지는 문제Chap2. 수소의 물성과 생산 기술▣ H2:-가장 가벼운 기체, 확산성이 강함, 무독성-오히려 가솔린 등 액체 연료에 비해 안전(∵ 가솔린: 휘발성으로 누출되면 가스화하여 쉽게 인화)-전세계 수소 연간 생산량: 5,000억 Nm3 (대부분 천연가스 등 화석 연료로부터)● 물성:비점: -253℃ (He: -269℃ 다음으로 낮은 온도) H2 액화에는 큰 energy 필요밀도: 0.090g/cm3 (* 공기: 1.29g/cm3)열에 안정 : 산소와 결합 강함물과 기타 용매에 녹기 어려움(금속에 대해 다량의 수소가 흡수 저장되는 특징)산소와 폭발적으로 반응 안정성 문제(단위 몰당 연소열은 탄화수소계 연료에 비해 낮음연료로 비축하는 경우 문제//가볍기 때문에 중량당 연소열은 메탄의 약 2배에 가까움)수소, 산소 550℃ 이상으로 가열하면 폭발 (폭발 야기 농도: 4~74%)● 수소연료의 생성- 백금계 촉매를 전극으로 사용하는 저온동작 연료전지에서는 촉매가 CO에 의해 피독하여 성능 열화∴ 개질 가스 중의 CO 농도 낮게 억제할 필요- MCFC, SOFC 같은 고온형 연료전지에서는 CO를 연료로 사용가능(내부/ 외부 개질형)● 수소 순도를 높이기 위한 수소 정제기술선택 산화 반응에 의한 CO의 제거 (CO + 1/2O2 CO2)흡착법막분리법: 막을 통과하는 분자의 확산 투과 속도 차이 이용(수소의 분자 지름은 다른 분자에 비해 작다.)Ex)고분자막(폴리아미드, 폴리이미드, 폴리슬폰..) : 기체 분자 상태로 이동금속계막(Pd 합금): 수소 원자로 용해 후 확산 (금속 표면은 대부분 산화하기 때문에 금속 표면 출입이 쉽지 않음실용화 장애그외(제올라이트막, 나노카본재료)Chap3. 셀동작의 열역학▣ 이론 기전력과 Nernst equationH₂ + ½O₂ H₂O△G02. 전극반응: H2 + CO32- H2O + CO2 + 2e- △H
Internal combustion engines are most commonly used for mobile propulsion in vehicles and portable machinery. In mobile equipment, internal combustion is advantageous since it can provide high power-to-weight ratios together with excellent fuel energy density. Generally using fossil fuel (mainly petroleum), these engines have appeared in transport in almost all vehicles (automobiles, trucks, motorcycles, boats, and in a wide variety of aircraft and locomotives). The internal combustion engine is an engine in which the combustion of a fuel (normally a fossil fuel) occurs with an oxidizer (usually air) in a combustion chamber. In an internal combustion engine the expansion of the high-temperature and -pressure gases produced by combustion applies direct force to some component of the engine, such as pistons, turbine blades, or a nozzle. This force moves the component over a distance, generating useful mechanical energy. The internal combustion engine is quite different from external combustion engines, such as steam or Stirling engines, in which the energy is delivered to a working fluid not consisting of, mixed with, or contaminated by combustion products. Working fluids can be air, hot water, pressurized water or even liquid sodium, heated in some kind of boiler.