농업유산적 관점으로서 제주 밭담 경관 특징에 대한 연구

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 환경대학원 환경조경학과, 2018. 8. 손용훈.검은색 현무암 돌들이 밭을 중심으로 끊임없이 이어져 흘러가는 모습이 마치 흑룡을 연상한다 하여 붙여진 흑룡만리 제주 밭담은 국가중요농업유산을 기점으로 세계농업기구인 FAO로부터 독특한 농업유산시스템의 가치를 인정받아 세계중요농업유산으로 지정되었다. 하지만 최근 제주에 대한 개발 압력과 농업의 몰락, 농업형태 등의 변화로 인해 밭담은 필요에 따라 제거되거나 훼손되고 있다. 이는 아직까지 단순한 농업 매개체로 인식되고 있는 결과이며, 제주의 관광개발현황으로 미루어볼 때 더욱 급속화 될 것으로 전망된다. 따라서 본 연구에서는 구체적인 대상지인 구좌읍 월정리 일대를 중심으로 밭담의 농업유산적 관점에서의 경관 특징이 무엇인지 도출하여 추후 보전과 활용에 있어서 실마리를 제공하고자 하였다. 먼저 대상지인 구좌읍 월정리 일대 밭담에 대해 보전현황이 어떠한지 진단해보고 고려해야 할 요소들은 무엇인지 파악하고자 하였다. 특히, 밭담은 농업활동이 현재까지도 진행되고 있는 농업유산 자원이라는 점에서 단순히 물리적인 밭담 경관뿐만 아니라 관계되는 여러 토지이용시스템적인 측면 또한 살펴보기 위해 농민들과의 심층 인터뷰를 통해 파악하고자 하였다. 본 연구에서 도출해낸 결과는 다음과 같다. 첫째, 월정리 밭담의 농업경관은 무엇보다도 지역 특유의 자연환경과 밀접한 관계를 맺고 있었으며, 척박한 환경 속에서도 대상지의 조건에 맞는 최적화된 규모로 밭담이 형성되고 있었다. 경지를 둘러싸고 있는 밭담은 흑룡만리라는 수식어처럼 겹겹이 쌓여 연속성을 보이고 있었으며 제주의 농업경관 패턴을 확인할 수 있었다. 둘째, 월정리에서는 밭 표면보다 낮게 물길을 내어 배수 기능을 하는 수로 자원이 존재하며, 토양의 유실을 방지하고자 별도 형태의 밭담 수자원 관리 경관을 확인할 수 있었다. 셋째, 월정리에서는 내륙지방과 구분되는 매장문화가 곳곳에 존재하며, 산담 경관은 농업활동을 시행하고 있는 필지와 상반되어지는 공간 대비로서 제주만의 독특한 문화적 경관을 확인해볼 수 있다. 넷째, 월정리에서는 오랜 기간 동안 농업활동을 시행하고 있는 농민들이 저마다 다른 토지여건을 고려한 이용 시스템 체계를 시행하고 있었으며, 이는 곧 월정리만의 독특한 경관 형성으로 관계되어짐을 알 수 있었다. 따라서 기존에 거시적인 측면에서만 논의되었던 농업유산에 대한 밭담의 경관적 가치를 본 연구에서는 구체적인 대상지를 통해 살펴봄으로써 의의를 확인 할 수 있었다. 또한 밭담 경관을 관리함에 있어서 단순히 물리적인 경관의 보전뿐만 아니라, 관련되어진 여러 시스템적 요소까지 구체화하여 추후 관리 및 활용할 수 있을 것으로 기대된다.제1장 서론 1 1절 연구의 배경 및 목적 1 2절 연구의 범위 5 1. 공간적 범위 5 2. 내용적 범위 5 3절 연구의 방법 및 흐름 6 제2장 이론적 고찰 9 1절 농업유산 제도의 개념 및 의의 9 1. 세계중요농업유산(GIAHS) 9 2. 국가중요농업유산(NIAHS) 9 3. 소결 10 2절 농업유산으로서 제주 밭담의 가치 12 1. 식량과 생계수단의 확보 12 2. 생물다양성과 생태계의 기능 13 3. 지식시스템 및 적응기술 15 4. 문화 가치체계 및 사회조직 16 5. 현저한 경관 토지와 수자원 관리 기능 17 3절 선행연구 고찰 18 1. 농업유산과 관련한 연구 18 2. 제주 밭담 및 돌담에 관한 연구 22 3. 경관에 관한 연구 24 4. 연구의 차별성 26 제3장 구좌읍 월정리 일대 밭담의 현황 27 1절 대상지 선정 및 개요 27 1. 대상지 선정의 타당성 27 2. 대상지 개요 28 2절 월정리 일대 밭담 현황 및 분석 30 1. 자연환경현황 30 2. 인문환경현황 32 3절 소결 38 제4장 농업유산적 관점으로서 월정리 밭담 경관 특징 39 1절 월정리 밭담 경관의 구성요소 39 1. 농업유산적 관점으로서 밭담 경관자원 구성의 특성 39 2. 월정리 밭담 경관유형 및 자원요소 40 2절 농업유산적 관점으로서 월정리 밭담 경관 특징 43 1. 흑룡만리 월정리 밭담의 농업경관 패턴 43 2. 월정리의 독특한 수자원 관리 밭담 경관 49 3. 월정리 밭담의 문화적 요소를 엿볼 수 있는 산담 경관 55 4. 월정리에서 현존하고 있는 농업활동 경관 59 3절 특징별 분석의 종합 68 1. 흑룡만리 월정리 밭담의 농업경관 패턴 68 2. 월정리의 독특한 수자원 관리 밭담 경관 71 3. 월정리 밭담의 문화적 요소를 엿볼 수 있는 산담 경관 73 4. 월정리에서 현존하고 있는 농업활동 경관 75 제5장 결론 78 참 고 문 헌 80Maste

Oxygen redox reactions of iron-based Li-rich rocksalt cathode materials for lithium ion batteries

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :공과대학 화학생물공학부,2020. 2. 이규태.본 연구에서는 철 기반의 리튬 과잉 암염 구조 물질들을 리튬 이온 전지 양극 소재로써 테스트하였다. 기존의 LiFeO2 암염 구조 양극 소재는 Ni, Co, Mn을 기반으로 하는 층상 구조 물질들에 비해 상대적으로 덜 주목받은 소재이다. 그런 이유에는 좋지 않은 성능과 충/방전 과정에서 발생하는 큰 이력 현상이 주를 이루고 있다. 하지만 원래 비싼 코발트의 가격과 점점 비싸지는 니켈의 가격으로 인하여 더 저렴한 소재를 바탕으로 하는 양극 소재에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 이와 맞물려서 기존의 리튬과 전이 금속의 비율이 1 : 1인 암염 구조 물질을 넘어서 리튬 과잉의 암염 구조 물질이 새로운 고성능 양극 소재로서 주목을 받고 있는 추세이다. 본 연구에서는 이런 철을 기반으로 한 리튬 과잉 암염 구조 물질에 대해 연구를 하였고, 리튬이 과잉으로 들어가는 상황에서 조성식 및 산화수 균형을 유지하기 위해 전이 금속에 산화수가 높은 원소를 사용하는 법과 격자 산소를 산화수가 -1인 불소로 치환하는 2가지 방법을 통해 Li1+xFe1-2xTaxO2와 Li2FeO2F 2가지 조성의 리튬 과잉 양극 소재를 합성하였고, 이들의 전기화학적 활성 및 반응 매커니즘에 대해서 분석을 진행하였다. 탄탈륨을 포함하는 리튬 과잉 산화물의 경우 60℃에서 약 248.5mAh g-1이, 리튬 철 산화불소화물의 경우 30℃에서 약 350mAh g-1의 용량을 발현하였고, 이는 각각의 이론 용량을 상회하는 용량이다. 따라서 이런 반응 매커니즘을 분석하기 위해 철의 K-edge와 산소의 K-edge에 대한 X선 흡수 스펙트럼 (X-ray absorption spectroscopy) 분석을 진행하였다. 두 실험을 바탕으로 반응 매커니즘을 분석해본 결과 두 물질 모두 충전 과정에서 철의 산화 뿐만 아니라 산소의 산화가 발생하였다. 하지만 탄탈륨의 경우 산소의 산화 반응이 비가역적으로 산소 가스 형태로 방출되고 그 이후는 철의 추가적인 환원을 이용해서 용량이 발현되는 것을 확인하였다. 리튬 철 산화불소화물의 경우 역시 첫 충전에서 산소 기체의 방출이 있는 것이 보였지만, 방전 과정에서 일부 산화된 산소의 환원과 철의 환원을 통해서 이론 용량을 뛰어넘는 고용량을 발현 하는 것으로 확인되었다. 또한 격자 불소의 역할을 알아보기 위해 LiFeO2, Li1.15Fe0.7Ta0.15O2, Li2FeO2F 세 물질을 같은 볼 밀 조건을 거친 후에 전기화학적 테스트를 진행하였다. 격자 내에 불소가 있는 Li2FeO2F의 경우 다른 두 물질과 달리 충전 과정에서 과전압이 매우 적게 걸려서 격자 내의 리튬을 많이 빼 쓸 수 있다는 것을 확인하였다.In this research, novel iron(Fe3+)-based lithium-rich cation-disordered rocksalt materials are reported. Firstly, Li1+xFe1-2xTaxO2 (x= 0.15, 0.2 and 0.25) were synthesized. Li1.15Fe0.7Ta0.15O2 was tested as cathode materials and it shows 248.5 mAh g-1 of specific capacity at first cycle, 60℃. The second iron-based material is Li2FeO2F. The 1st discharging capacity of lithium iron oxyfluoride is 350 mAh g-1 at 30℃ and 423.5 mAh g-1 at 60℃ For both materials, they exceeds their theoretical capacity (calculated based on Fe 3+/4+ redox). To elucidate their redox mechanism, hard XAS (X-ray absorption spectroscopy) of Fe K-edge and soft XAS of O K-edge were analyzed. For Li1.15Fe0.7Ta0.15O2, we found the evidence of oxidized oxygen On- in FY spectra of O K-edge. However full charge to 4.8 V makes severe oxygen loss. No reversible oxygen reduction was occur and iron is more reduced after 1st discharging, compared to bare state(Fe3+). In case of Li2FeO2F, although oxygen loss also exist in this material, at discharging, there is an oxygen reduction peak at differential capacity plot. STXM O K-edge spectra reveals that partially reversible anionic redox exist in Li2FeO2F. There are two signs of oxygen redox in the spectra of Li2-xFeO2F, electrochemically induced oxygen hole signals and peroxide-like (O2)2- signals. Comparing with Li1.15Fe0.7Ta0.15O2, we can say that oxygen holes are created at the surface and peroxide-like dimer was formed in bulk signals. Furthermore, by comparison between LiFeO2, Li1.15Fe0.7Ta0.15O2 and Li2FeO2F, the benign effect for lattice fluorine substitution was elucidated. The lattice fluorine reduces resistance at charging process which makes more facile delithiation compare to LiFeO2 and Li1.15Fe0.7Ta0.15O2.제 1 장 서 론 1 제 2 장 문헌 연구 5 2.1 리튬 이온 전지 양극 소재 5 2.1.1 층상 구조 5 2.1.2 올리빈 구조 7 2.1.3 스피넬 구조 8 2.1.4 암염 구조 9 2.2 리튬 양극 소재의 반응원리 12 2.2.1 전이 금속의 산화/환원 12 2.2.2 격자 산소의 산화/환원 13 제 3 장 실험 방법 16 3.1 물질 합성 16 3.2 물질 특성 분석 17 3.3 전기화학 실험 조건 19 제 4 장 결과와 고찰 20 4.1 Li1+xFe1-2xTaxO2 20 4.1.1 합성 및 확인 20 4.1.2 전기화학 성능 확인 26 4.1.3 합성 및 확인 31 4.1.4 결론 38 4.2 Li2FeO2F 41 4.2.1 합성 및 확인 41 4.2.2 전기화학 성능 확인 46 4.2.3 반응 매커니즘 분석 50 4.2.4 LiFeO2, Li1.15Fe0.7Ta0.15O2, Li2FeO2F 비교 65 4.2.5 결론 69 4.3 고찰 70 Abstract 72 참고문헌 74Docto

Improved electrochemical performance of LiCoO2 through in situ electrochemical coating

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 화학생물공학부, 2017. 2. 이규태.가장 널리 사용되고 있는 리튬 양극 활물질인 LiCoO2는 리튬을 0.5개까지 사용하였을 시 리튬대비 약 4.2V까지 전압이 올라가며, 140mAh/g의 용량을 가역적으로 사용할 수 있는 물질이다. 하지만 리튬을 더 많이 사용하여 고전압까지 충전을 하였을 경우 격자구조의 비가역적인 붕괴, 전이금속인 코발트의 용출, 전해질 부산물과의 부반응 등의 문제들이 발생한다. 이 중 전이금속의 용출과 전해질 부산물과의 부반응은 활물질에 코팅을 해서 억제시킬 수 있는데, 코팅으로 인해 추가되는 공정이 활물질의 대량생산에 방해가 되거나, 비싼 비용적인 면에서 단점들을 가지고 있기에, 좀 더 간편하고 저렴한 방법의 코팅방법이 필요하다. 그렇기에 전해질에 무기화합물 염을 추가로 넣어 전지가 충방전 되는동안 코팅이 되는 방법을 고안했고, Mg(ClO4)2를 사용하여 이를 성공시켰다. 그리고 이를 확인하기 위해 추가적인 XANES 및 TEM, XPS 분석을 통해 LiCoO2에 Mg가 삽입되지 않고, 표면에 코팅막처럼 축적되는 것을 확인하였다. Mg의 경우 LiCoO2의 표면에서 MgF2의 형태로 존재하는 것을 확인하였다. 또한 Mg(ClO4)2의 양에 따라서 수명특성의 개선되는 정도가 약간씩 차이가 있기는 했지만, 45℃, 60℃에서 모두 기존 리튬 염만 사용한 전지보다 성능이 개선되는 모습을 볼 수 있었다. 그리고 이것이 표면에 생성된 MgF2 코팅막에 의한 것임을 확인하였고, 45℃, 60℃, 85℃에서의 저장실험을 통해 MgF2 코팅막이 생겼을 경우 코발트 용출이 억제되어서 LiCoO2의 안정화에 기여한다는 것을 확인하였다.제 1 장 서 론 1 제 2 장 문헌 연구 5 2. 1. 리튬 이온 전지 5 2. 1. 1. 리튬 이온 전지 시스템 5 2. 1. 2. 양극재로써 LiCoO2 6 2. 1. 3. 고전압 및 고온에서의 LiCoO2의 문제점 6 2. 2 활물질의 코팅 12 2. 2. 1. 활물질 코팅의 장점 12 2. 2. 2. 활물질 코팅 방법 12 2. 2. 2. 1. 습식화학 합성 12 2. 2. 2. 2. 화학적 고분자 중합 13 2. 2. 2. 3. 증착 방식 14 제 3 장 실험 방법 17 3. 1. 물질 합성 및 선정 17 3. 1. 1. 물질 합성 17 3. 1. 2. 물질 분석 17 3. 1. 3. 시약 선정 17 3. 2. 표면의 마그네슘 축적 여부 확인 18 3. 2. 1. 셀 구성 및 전기화학 테스트 18 3. 2. 2. 마그네슘의 축적 여부 확인 18 3. 3. 마그네슘 염을 이용한 실시간 코팅 20 3. 3. 1. 전해질 제조 20 3. 3. 2. 전기화학적 셀 구성 및 실험조건 20 3. 3. 3. 마그네슘 코팅 분석 21 3. 3. 4. 저장 실험 21 제 4 장 결과 및 고찰 22 4. 1. Mg의 코팅여부 확인 22 4. 1. 1. LiCoO2의 합성확인 22 4. 1. 2. Mg의 삽입 및 축적 여부 확인 25 4. 1. 3. 표면의 Mg 분석 30 4. 2. 실시간 Mg 코팅 33 4. 2. 1. 전기화학적 성능 측정 실험 33 4. 2. 2. 표면의 Mg 분석 35 4. 2. 3. MgF2의 형성 매커니즘 39 4. 2. 4. 저장실험 40 제 5 장 결론 43 참고문헌 45 Abstract 50Maste

A Study on the Landscape Characteristics of Jeju Woljeong-ri Batdam as an Agricultural Heritage Systems

The purpose of this study was to examine the area of Woljeong-ri, Jeju, as a target site in order to derive the landscape features of Jeju Batdam, designated as an agricultural heritage. The summary of the research results is as follows. First, the Batdam of Woljeong-ri is closely related to the local natural envrionment, forming a unique landscape pattern in terms of shape and scale. Second, the site where drainage management is important due to its geological characteristics has a water resource management Batdam landscape for effective drainage management. Third, the farmers in Woljeong-ri, who have been engaged in agricultural activities for a long time, have implemented a utilization system that considers different land conditions. As a result, the landscape of Batdam in Woljeong-ri, Jeju, shows the characteristics of the landscape that is constantly evolving.N