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제119회 대한화학회 학술발표회, 총회 및 기기전시회 안내 Upconversion: mechanism and application to energy and environemtal engineering

등록일
2017년 2월 13일 10시 32분 49초
접수번호
4236
발표코드
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발표시간
목 14시 : 30분
발표형식
심포지엄
발표분야
환경에너지 - Current Trends in Chemistry for Water Science and Technology
저자 및
공동저자
김재혁
부산대학교 환경공학과, Korea
광에너지 상향기술(Upconversion)은 낮은 주파수를 가지는 두 개 혹은 그 이상의 광자를 이용해 높은 주파수를 가지는 하나의 광자를 생산해내는 기술로 정의된다. 일반적인 형광·인광 현상이 Stokes-emission을 발생시킴에 반해, anti-Stokes emission을 발생시키는 Upconversion 물질의 독특한 광학적 특성은 태양광에서 큰 비중을 차지하지만 낮은 광자에너지 탓에 활용되지 못했던 가시광선 및 근적외선 영역의 광자를 고에너지의 광자로 전환시킴으로써 태양전지 및 광촉매 등 광학에 기반을 둔 기기의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 신개념 에너지 변환기술로 평가받고 있다. 특히 삼중항-삼중항 소멸(Triplet-Triplet Annihilation, TTA)에 의한 Upconversion(이하 TTA-UC)은 국내에는 산·학을 통틀어 연구보고사례가 전무할 정도로 생소한 연구분야지만 높은 양자 수득률, 넓은 흡광영역, 태양광 직접활용 등의 탁월한 장점들이 최근 잇따라 학계에 보고되며 2000년대 후반부터 신개념 광에너지 변환기술의 최대 화두로 떠오르고 있다. 광학기기(광촉매 등)를 광활성화시키지 못하고 소실되는 밴드갭 이하의 광에너지를 응축하여 활용가능한 고에너지로 변환시키는 TTA-UC는 공정 자체가 매우 단순하면서도 직관적이며 수질/대기환경 분야에 광범위하게 이용되고 있는 광촉매 관련 연구분야 뿐 아니라 태양전지, 수소생산 등 신재생 에너지 분야에 직접 활용가능한 기술이라 할 수 있다. 본 연구발표에서는 아직 국내학계에 생소한 연구분야인 TTA-UC 기술의 기본원리를 소개하고 현 기술개발 단계(State-of-art)와 차기 환경-에너지 공학에의 응용가능분야를 짚어본다. 또한 실제로 본 연구실에서 개발된 다양한 Upconversion 물질의 제조법과 광학적 특성을 소개·분석하고, Sub-bandgap 에너지의 광자 조사시에 수계에서 일어나는 Upconversion 현상에 의해 광촉매가 광활성화된 연구결과를 소개한다.

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