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문제 정의
- 따라서 침 지침강법에 의한 막 형성 과정은 고분자/용매/비용매 간의 3성분계 상도를 통한 정성적인 예측이 가능하다[6]. 본 연구에서는 또한 침지침강법을 통하여 비대칭막을 제조하는 과정에서 분리막의 모폴로지 개선을 위하여 여러 함량의 polyvinylpyrrolydone (PVP)을 고분자 용액에 첨가하여 그 영향을 관찰하였다. PVP는 극성 수용성 고분자이므로 비대칭막의 친수성을 증대하여 수용액인 전해질의 보유능력을 향상시킬 것으로 기대되며, 또한 PVP는 비대칭막을 제조하는 과정에서 공극의 구조에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있으므로[7,8] 이온의 이동에 영향을 미칠 수 있으며, 이온전도도를 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 연구에서는 아연공기전지에서 사용되기 위한 중요한 조건으로서 높은 인장강도와 이온전도도의 조건을 충족시키는 분리막을 얻기 위한 방편으로 polysulfone 계열인 polyethersulfone (PES) 재질의 다공성막을 선택하였다. polysulfone 계열의 고분자는 기계적 열적 안정성을 보이는 저가의 고분자이므로 연료전지의 지지체로서도 연구되고 있다[4].
- 이러한 기계적 특성을 평가하기 위하여 본 연구에서는 20°C에서 인장강도 측정기(H5KT, Tinius Olsen)를 통해 분리막의 인장강도를 측정하였다.
제안 방법
- 전지 내에서의 분리막이 전지 전반에 걸친 총괄저항에 미치는 직접적인 영향을 규명하기 위한 방안으로 CIM (Current Interrupt Method) 실험을 수행하였다. CIM 실험을 실행함에 있어서 전지 내의 방전 전류밀도를 3 mA/cm2로 일정하게 유지하다가 전류를 끊은 후 회복되는 전압 차이를 측정하였다. 전류를 끊은 직후 순간적으로 회복되는 전압차이는 분리막의 저항이 포함되는 전기적 저항 성분에 의한 전압강하(IR drop) 성분으로 보았으며, 그 후 서서히 회복되는 전압차이는 활성화 분극에 의한 과전압(Activation loss) 성분으로 판단하였다.
- 상전이법을 통하여 제조한 분리막의 단면은 scanning electron microscopy (SEM, CX-200TA)를 통하여 관찰하였다. SEM 촬영을 위하여 샘플은 액체질소를 이용하여 극저온 처리 후 절단하였으며, 촬영 이전에 샘플의 표면에 금 코팅하여 촬영하였다.
- Zinc gel 제조과정 중의 교반을 통해서 유입된 기포를 제거하기 위하여 30°C, 300 mmHg의 진공오븐 내에서 20분 동안 진공처리 하였다.
- 고분자와 용매의 혼합물 혹은, 고분자와 용매의 혼합물에 첨가제를 추가하여 만든 캐스팅 용액을 유리 기판 위에 doctor blade를 사용하여 200 µm의 두께로 캐스팅한 후 즉시 25°C로 온도조절된 항온조에 침지하여 막을 형성시켰다.
- 단위전지는 3.5 × 2.5 × 0.5 (cm)의 SS316 용기 안에 zinc gel을 담고 후 분리막, 양극을 차례로 올려놓은 후 PTFE membrane 및 부직포로 덮었으며, 그 위에 SS304 mesh를 올린 채로 압착하여 제조하였다.
- 본 연구에서 고분자, 용매 및 첨가제가 각각 PES, NMP 및 PVP인 용액의 상전이법을 통하여 다공성 분리막을 제조하였다. 또한 분리막을 이용하여 아연공기전지를 제작하였으며, 분리막 및 전지의 특성을 평가하였다. 이로부터 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
- 제조한 전지의 방전용량을 평가하기 위하여 정전류 방전실험을 하였다. 방전 속도는 1/20C를 표준으로 설정하였고, 사용한 분리막별로 방전용량을 측정하였다.
- 본 연구에서 고분자, 용매 및 첨가제가 각각 PES, NMP 및 PVP인 용액의 상전이법을 통하여 다공성 분리막을 제조하였다. 또한 분리막을 이용하여 아연공기전지를 제작하였으며, 분리막 및 전지의 특성을 평가하였다.
- 상전이법을 통하여 제조한 분리막의 단면은 scanning electron microscopy (SEM, CX-200TA)를 통하여 관찰하였다. SEM 촬영을 위하여 샘플은 액체질소를 이용하여 극저온 처리 후 절단하였으며, 촬영 이전에 샘플의 표면에 금 코팅하여 촬영하였다.
- 이온전도도는 Impedance measurement system에서 얻어진 Nyquist plot으로부터 계산하여 구하였다. 실험실에서 제작한 시료를 연결하고 FRA (Frequency Response Analyser) 연결하여 측정하였다. 전도도는 1 MHz~1 Hz의 주파수 범위 내에서 임피던스 변화를 측정하였고, Fig.
- 여기에 전극의 전자전도 유로를 원활하게 해주기 위한 도전재로서 Super P black을 첨가하였으며 바인더로서는 PTFE 현탁액(60 wt% PTFE 30J-Dupont)을 사용하였다. 양극의 제조는 우선 증류수에 PTFE 현탁액과 활성탄 및 도전재를 첨가하여 고속 교반하고, 촉매인 MnO2를 소량씩 첨가하면서 지속적으로 교반하여 양극 슬러리를 제조하였다. 제조한 슬러리는 120°C의 오븐에서 12시간 동안 건조한 후 분쇄, 분말로 만들었다.
- 이온전도도는 Impedance measurement system에서 얻어진 Nyquist plot으로부터 계산하여 구하였다. 실험실에서 제작한 시료를 연결하고 FRA (Frequency Response Analyser) 연결하여 측정하였다.
- CIM 실험을 실행함에 있어서 전지 내의 방전 전류밀도를 3 mA/cm2로 일정하게 유지하다가 전류를 끊은 후 회복되는 전압 차이를 측정하였다. 전류를 끊은 직후 순간적으로 회복되는 전압차이는 분리막의 저항이 포함되는 전기적 저항 성분에 의한 전압강하(IR drop) 성분으로 보았으며, 그 후 서서히 회복되는 전압차이는 활성화 분극에 의한 과전압(Activation loss) 성분으로 판단하였다. 제조한 전지의 방전용량을 평가하기 위하여 정전류 방전실험을 하였다.
- 5 (cm)의 SS316 용기 안에 zinc gel을 담고 후 분리막, 양극을 차례로 올려놓은 후 PTFE membrane 및 부직포로 덮었으며, 그 위에 SS304 mesh를 올린 채로 압착하여 제조하였다. 전지 내에서의 분리막이 전지 전반에 걸친 총괄저항에 미치는 직접적인 영향을 규명하기 위한 방안으로 CIM (Current Interrupt Method) 실험을 수행하였다. CIM 실험을 실행함에 있어서 전지 내의 방전 전류밀도를 3 mA/cm2로 일정하게 유지하다가 전류를 끊은 후 회복되는 전압 차이를 측정하였다.
- 제조된 시료 내의 수분증발과 이물질에 의한 오염을 방지하기 위하여 알루미늄 플라스틱 파우치 안에 밀봉하여 실험에 임하였으며, 이온전도도는 20°C 용기 내에서 임피던스 실험(WEIS510, Wonatech)을 통하여 측정하였다.
- 제조한 슬러리는 120°C의 오븐에서 12시간 동안 건조한 후 분쇄, 분말로 만들었다.
- 전류를 끊은 직후 순간적으로 회복되는 전압차이는 분리막의 저항이 포함되는 전기적 저항 성분에 의한 전압강하(IR drop) 성분으로 보았으며, 그 후 서서히 회복되는 전압차이는 활성화 분극에 의한 과전압(Activation loss) 성분으로 판단하였다. 제조한 전지의 방전용량을 평가하기 위하여 정전류 방전실험을 하였다. 방전 속도는 1/20C를 표준으로 설정하였고, 사용한 분리막별로 방전용량을 측정하였다.
- 제조한 다공성 비대칭막은 초순수 내에 24시간 침지하여 막 내부에 잔류하는 용매성분을 제거하였다. 첨가제를 사용하지 않은 분리막은 PES 질량분율을 각각 20, 25 및 30%의 용액을 사용하였으며, 첨가제를 사용할 경우 PES 질량분율 20%의 용액에 각각 5, 10 및 15%의 PVP를 첨가한 용액을 사용하였다.
- 고분자와 용매의 혼합물 혹은, 고분자와 용매의 혼합물에 첨가제를 추가하여 만든 캐스팅 용액을 유리 기판 위에 doctor blade를 사용하여 200 µm의 두께로 캐스팅한 후 즉시 25°C로 온도조절된 항온조에 침지하여 막을 형성시켰다. 침지과정을 6시간 이상 지속하여 캐스팅 용액 내의 용매와 캐스팅 용액 주변의 비용매 사이의 충분한 확산교환을 이루면서 다공성 비대칭막을 형성하도록 하였다. 제조한 다공성 비대칭막은 초순수 내에 24시간 침지하여 막 내부에 잔류하는 용매성분을 제거하였다.
대상 데이터
- 음극은 아연분말이 분산된 gel의 형태로 제조, 사용하였다. Gel을 제조하기 위한 고분자물질로서 Carbopol 이라는 상품명을 갖는 polyacrylic acid를 사용하였다. Carbopol은 보습용 화장품의 부 원료로서 물에 대한 흡수력이 매우 큰 고분자 물질이다.
- PES 분말은 제조사의 권유에 따라 140도에서 6시간 이상 건조하여 수분을 충분히 제거한 후 사용하였다. NMP와 PVP는 전처리 없이 사용하였다. 고분자와 용매의 혼합물 혹은, 고분자와 용매의 혼합물에 첨가제를 추가하여 만든 캐스팅 용액을 유리 기판 위에 doctor blade를 사용하여 200 µm의 두께로 캐스팅한 후 즉시 25°C로 온도조절된 항온조에 침지하여 막을 형성시켰다.
- 5%), 비용매로 물, 그리고 첨가제로서 PVP (Sigma-aldrich, 9003-39-8, mw = 10,000)를 사용하였다. PES 분말은 제조사의 권유에 따라 140도에서 6시간 이상 건조하여 수분을 충분히 제거한 후 사용하였다. NMP와 PVP는 전처리 없이 사용하였다.
- 분리막 제조를 위한 상변환 과정에서의 고분자로 PES (4100P, sumitomo chemical, Japan), 용매로 N-methylpyrrolidone (NMP, Duksan, 99.5%), 비용매로 물, 그리고 첨가제로서 PVP (Sigma-aldrich, 9003-39-8, mw = 10,000)를 사용하였다. PES 분말은 제조사의 권유에 따라 140도에서 6시간 이상 건조하여 수분을 충분히 제거한 후 사용하였다.
- 양극에서의 산소 환원 촉매로서는 MnO2 (10 µm, Aldrich)를 사용하였으며 촉매가 고정될 수 있는 site의 제공과 산소가 공급될 수 있도록 미세 유로를 제공해주는 역할을 하는 활성탄으로서 Darco G-60 (Aldrich)을 사용하였다.
- (10 µm, Aldrich)를 사용하였으며 촉매가 고정될 수 있는 site의 제공과 산소가 공급될 수 있도록 미세 유로를 제공해주는 역할을 하는 활성탄으로서 Darco G-60 (Aldrich)을 사용하였다. 여기에 전극의 전자전도 유로를 원활하게 해주기 위한 도전재로서 Super P black을 첨가하였으며 바인더로서는 PTFE 현탁액(60 wt% PTFE 30J-Dupont)을 사용하였다. 양극의 제조는 우선 증류수에 PTFE 현탁액과 활성탄 및 도전재를 첨가하여 고속 교반하고, 촉매인 MnO2를 소량씩 첨가하면서 지속적으로 교반하여 양극 슬러리를 제조하였다.
- 음극은 아연분말이 분산된 gel의 형태로 제조, 사용하였다. Gel을 제조하기 위한 고분자물질로서 Carbopol 이라는 상품명을 갖는 polyacrylic acid를 사용하였다.
- 이온전도도 측정을 위한 시료는 면적 4 cm2의 다공성 분리막을 전해질 용액으로 함침한 후 스테인리스 극판 사이에 끼운 채로 압착하여 제조하였다. 제조된 시료 내의 수분증발과 이물질에 의한 오염을 방지하기 위하여 알루미늄 플라스틱 파우치 안에 밀봉하여 실험에 임하였으며, 이온전도도는 20°℃용기 내에서 임피던스 실험(WEIS510, Wonatech)을 통하여 측정하였다.
이론/모형
- PES는 또한 상온에서 유리상을 보이는 강도 높은 고분자이므로 겔음극의 팽창 및 수축에서 야기되는 장력에 의한 변형률을 최소화할 수 있으며, 적절한 인장강도를 지니므로 아연공기전지에서의 분리막으로 적합하게 기능할 것으로 기대할 수 있다. PES를 분리막으로 사용하기 위하여 다공성 막으로 제조하는 방법으로는 상변환(phase inversion)법을 사용하였다. 상변환법은 다공성 비대칭 고분자막을 제조하는 방법으로, 주로 수처리를 위한 정밀여과막과 한외여과막을 제조하는 목적으로 주로 사용한다[5].
- 상변환법은 다공성 비대칭 고분자막을 제조하는 방법으로, 주로 수처리를 위한 정밀여과막과 한외여과막을 제조하는 목적으로 주로 사용한다[5]. 본 연구에서는 상변환법의 여러 방법 중 가장 단순한 과정으로 제막이 이루어지는 침지침강(immersion precipiation)법을 사용하였다. 침지침강법은 고분자 용액을 평막형태로 캐스팅한 후 이를 비용매가 담긴 응고조에 침지시킴으로서 완성된다.
- 아연공기전지에서의 총괄저항을 측정하고 측정한 총괄저항에 미치는 분리막의 효과를 평가하기 위하여 CIM(Current Interrupt Method) 실험을 수행하였다. CIM 실험이란 전지 내의 방전 전류밀도를 일정하게 유지하다가 전류를 끊은 후 회복되는 전압 차이를 측정하는 실험이다.
성능/효과
- 1) 캐스팅 용액 내의 PES 함량이 증가하면서 인장강도가 증가하였으며, PVP의 첨가량이 증가하면서 인장강도는 감소하였다.
- 2) 반면, 용액 내의 PES 함량이 증가하면서 이온전도도는 감소하였고, PVP 첨가량이 증가하면서 이온전도도는 증가하였다.
- 3) 용액 내의 PES 함량의 증가 및 PVP 첨가량의 증가에 따른 분리막의 이온전도도 증가추세의 영향은 아연공기전지 내의 총괄저항에서도 뚜렷하게 작용하였다. 즉, 용액 내의 PES 함량이 증가하면서 전지의 총괄저항은 증가하였으며, PVP 첨가량이 증가하면서 전지의 총괄저항은 감소하였다.
- 4) 분리막의 방전용량은 용액 내의 PES 함량의 증가에 따라 감소하였고, PVP 첨가량의 증가에 따라 증가하였다. 이는 분리막의 이온전도도의 증감에 의한 것으로 판단된다.
- 에서의 IR drop 값만을 정리한 결과는 Table 7 및 Table 8에 나타내었다. Fig. 6 및 Fig. 7을 통해 전지별 CIM 실험의 결과로 서로 유사한 형태의 곡선을 얻을 수 있었으며, 단지 전지별로 전류를 끊은 후 순간적으로 회복되는 전압, 즉 IR drop만이 서로 다른 값을 보이는 것을 알 수 있다. Table 7과 Fig.
- Thermodynamic 효과는 캐스팅 용액에 완벽하게 용해 되는 친수성 고분자인 PVP는 용매교환을 위한 구동력을 증가시키고, 제막 시 캐스팅 용액층 내에 비용매인물의 유입을 촉진하여 공극형성을 용이하게 하는 효과이며, 반면, kinetic 효과는 용액 내에 고분자 물질인 PVP의 농도가 증가함에 따라 캐스팅 용액의 점도가 증가하고 비용매인 물의 진입을 방해하며 결과적으로 제막 시의 공극형성을 저하시키게 되는 효과이다. Han과 Nam은 PVP 첨가량이 낮은 범위(5%)에서는 thermodynamic 효과가 주로 작용하여 막 내에 대형공극(macropore)의 형성을 촉진하고, 제조된 막의 공극을 통한 물의 투과유속이 증가하는 반면, PVP 첨가량이 증가함에 따라(20%) 용액의 점도가 증가하여 막 내의 공극 형성을 억제하고, 공극률이 낮은 막 표면층을 형성하여 결과적으로 막의 공극을 통한 물의 유속을 저하시키는 이른바 kinetic 효과가 결정적으로 작용함을 보였다. 또한 Jung 등[11]에 의하면 첨가되는 PVP에 있어서 그 분자량이 비교적 낮은 10KD의 경우에는 thermodynamic 효과가 주로 작용하여 막내 공극의 형성이 촉진되고 막을 통한 물의 투과유속이 증가하는 반면, 첨가되는 PVP의 분자량이 증가함에 따라 점도 증가에 의한 kinetic 효과에 의하여 공극의 형성이 억제되고 공극률이 낮은 표면층이 형성하여 물의 투과유속이 감소하는 결과를 보였다.
- 이러한 결과를 앞서의 인장강도 실험의 결과와 연관 지으면 용액 내의 PES 함량의 감소와 PVP 첨가량의 증가에 따라 분리막의 이온전도도는 증가하나 반면, 기계적 강도는 감소하는 점을 볼 수 있으며, 이에 대한 최적화가 요구된다고 할 수 있다. 또한, 본 연구에서 제조한 분리막은 PAA/PVA 겔 고분자 전해질[13]에 비하여 다소 높은 분포의 이온전도도를 보였으며, 앞서 언급한 바와 같이 월등히 높은 인장강도를 보인 Nafion 112의 이온전도도 값(0.063 S/cm)[14]에 비해 크게 높은 값을 보 였다. 이러한 이온전도도는 낮은 인장강도에 비견할 수 있는 장점으로 작용할 수도 있을 것으로 평가된다.
- 이는 분리막의 이온전도도의 증감에 의한 것으로 판단된다. 또한, 전지 내의 분리막의 이온전도도는 전지의 성능을 결정짓는 중요한 요소가 된다는 결론을 얻었다.
- 본 연구에서 PES 용액을 200 µm의 두께로 캐스팅 한 후 침지침강법을 통하여 제조한 PES 분리막 에서도 두께의 변화를 크게 볼 수는 없었으며, 용액 내의 PES 함량별로 제조한 분리막 간의 두께 차이도 크게 존재하지 않는 것을 볼 수 있었다.
- PVP를 첨가하여 형성된 거대공극은 비교적 낮은 인장력에서도 분리막의 파열이 시작되는 직접적인 원인이 될 수 있었을 것으로 보인다. 본 연구에서 PVP를 첨가하여 제조한 분리막의 인장강도는 아연공기전지에서의 분리막으로 사용된 PAA/ PVA 겔 고분자 전해질과 유사한 값을 보였으며[13], 연료전지의 분리막으로 널리 사용하고 있는 Nafion 112의 인장강도(35 MPa)[14]에 비해 월등히 낮은 값을 보임을 알 수 있다.
- 또한 Jung 등[11]에 의하면 첨가되는 PVP에 있어서 그 분자량이 비교적 낮은 10KD의 경우에는 thermodynamic 효과가 주로 작용하여 막내 공극의 형성이 촉진되고 막을 통한 물의 투과유속이 증가하는 반면, 첨가되는 PVP의 분자량이 증가함에 따라 점도 증가에 의한 kinetic 효과에 의하여 공극의 형성이 억제되고 공극률이 낮은 표면층이 형성하여 물의 투과유속이 감소하는 결과를 보였다. 본 연구에서의 PVP 첨가량 5%에서 15% 사이의 전 구간에서 PVP 첨가량이 증가함에 따라 분리막의 이온전도도가 증가하는 결과를 보였다. 이를 통하여 PVP의 첨가에 따른 영향에서 thermodynamic 효과가 주로 작용하여 거대 공극의 형성이 촉진되었으며, 공극을 통한 이온전도가 증가하였음을 나타낸다.
- Table 5는 캐스팅 용액 내의 PES 함량별 분리막의 이온전도도를 나타낸다. 본 연구의 결과에서 캐스팅 용액 내의 PES 함량이 증가함에 따라 분리막의 이온전도도가 감소하는 것을 볼 수 있다. 이는 용액 내의 PES 함량이 증가함에 따라 낮은 공극률의 표면층이 형성됨을 보였던 SEM 실험 결과와 함께, PES 함량이 증가하면서 인장강도가 증가하는 기계적 강도의 측정 결과와 연관 지어 고찰할 수 있다.
- Fig.에서 보듯이 본 연구에서 제작한 모든 아연공기전지의 방전곡선은 리튬이온전지와 같은 일반전지에 비하여 매우 평탄한 방전곡선을 보였으며, 이는 장시간 균일하고 안정적인 전압의 전류를 공급할 수 있다는 아연공기전지의 전형적인 장점을 보여준 것이라 할 수 있다. Fig.
- 이러한 용량의 경향은 용액 내 PES의 함량 및 PVP의 첨가량에 따른 분리막의 이온전도도 변화와 이로 인한 전지 총괄저항 변화의 결과인 것으로 판단된다. 용액 내의 PES의 함량증가에 따라 분리막을 통한 이온전도도의 저하와 전지 총괄저항의 증가를 보였으며, 그 결과 전지 용량의 감소를 가져온 것으로 볼 수 있다. PVP 첨가의 효과에 있어서도 용액 내의 PVP 첨가량의 증가에 따라서 이온전도도는 증가하고 전지 총괄저항은 감소하므로 이는 전지 용량을 증가시키는 결과를 가져왔다고 볼 수 있다.
- 이를 통하여 PVP의 첨가에 따른 영향에서 thermodynamic 효과가 주로 작용하여 거대 공극의 형성이 촉진되었으며, 공극을 통한 이온전도가 증가하였음을 나타낸다. 이는 본 연구에서 첨가제로 사용한 PVP는 그 분자량이 비교적 낮은 10KD이었으므로 kinetic 효과 대비 thermodynamic 효과가 결정적으로 작용하였다고 결론지을 수 있다. 이러한 결과를 앞서의 인장강도 실험의 결과와 연관 지으면 용액 내의 PES 함량의 감소와 PVP 첨가량의 증가에 따라 분리막의 이온전도도는 증가하나 반면, 기계적 강도는 감소하는 점을 볼 수 있으며, 이에 대한 최적화가 요구된다고 할 수 있다.
- PVP를 첨가한 분리막에 있어서도 PVP 첨가량의 증가에 따른 이온전도도의 증가와 이로 인한 분리막의 저항의 감소는 이를 이용한 전지의 총괄저항 감소의 결과를 가져온다고 볼 수 있다. 이상의 결과를 통해 캐스팅 용액 내의 PES와 PVP 함량의 변화에 따른 이온전도도의 변화는 그 효과가 전지의 총괄저항으로 그대로 나타난다고 결론지을 수 있다.
- 3) 용액 내의 PES 함량의 증가 및 PVP 첨가량의 증가에 따른 분리막의 이온전도도 증가추세의 영향은 아연공기전지 내의 총괄저항에서도 뚜렷하게 작용하였다. 즉, 용액 내의 PES 함량이 증가하면서 전지의 총괄저항은 증가하였으며, PVP 첨가량이 증가하면서 전지의 총괄저항은 감소하였다.
후속연구
- PES는 Polyethylene 및 Polypropylene에 비하여 친수성이 매우 높으며, 이로 인해 수용액 전해질의 보유능력을 월등히 높일 수 있다. PES는 또한 상온에서 유리상을 보이는 강도 높은 고분자이므로 겔음극의 팽창 및 수축에서 야기되는 장력에 의한 변형률을 최소화할 수 있으며, 적절한 인장강도를 지니므로 아연공기전지에서의 분리막으로 적합하게 기능할 것으로 기대할 수 있다. PES를 분리막으로 사용하기 위하여 다공성 막으로 제조하는 방법으로는 상변환(phase inversion)법을 사용하였다.
- 본 연구에서는 또한 침지침강법을 통하여 비대칭막을 제조하는 과정에서 분리막의 모폴로지 개선을 위하여 여러 함량의 polyvinylpyrrolydone (PVP)을 고분자 용액에 첨가하여 그 영향을 관찰하였다. PVP는 극성 수용성 고분자이므로 비대칭막의 친수성을 증대하여 수용액인 전해질의 보유능력을 향상시킬 것으로 기대되며, 또한 PVP는 비대칭막을 제조하는 과정에서 공극의 구조에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있으므로[7,8] 이온의 이동에 영향을 미칠 수 있으며, 이온전도도를 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
- 이는 본 연구에서 첨가제로 사용한 PVP는 그 분자량이 비교적 낮은 10KD이었으므로 kinetic 효과 대비 thermodynamic 효과가 결정적으로 작용하였다고 결론지을 수 있다. 이러한 결과를 앞서의 인장강도 실험의 결과와 연관 지으면 용액 내의 PES 함량의 감소와 PVP 첨가량의 증가에 따라 분리막의 이온전도도는 증가하나 반면, 기계적 강도는 감소하는 점을 볼 수 있으며, 이에 대한 최적화가 요구된다고 할 수 있다. 또한, 본 연구에서 제조한 분리막은 PAA/PVA 겔 고분자 전해질[13]에 비하여 다소 높은 분포의 이온전도도를 보였으며, 앞서 언급한 바와 같이 월등히 높은 인장강도를 보인 Nafion 112의 이온전도도 값(0.
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