초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 다양한 분야에서 광범위하게 활용되어 왔고 최근 관심이 더욱 더 커지는 임피던스 분광법의 문제점을 지적하고 성공적인 대안을 제시함. 임피던스 분광법의 적용의 핵심이 커패시턴스 효과라고 할 수 있는데 통상적인 일정위상소자(CPE)의 활용이 심각한 문제임. 실제 실험데이터는 커패시턴스 효과가 잘 정의된 Havriliak-Negami 유전함수의 활용과 트랜스미션라인모델의 적극적 활용으로 물리적 메카니즘이 잘 드러나고 소재와 디바이스의 성질을 명확하게 패러미터로 구할 수 있게 함. 트랜스미션라인모델에 CPE를

□ 연구개요
본 연구에서는 다양한 분야에서 광범위하게 활용되어 왔고 최근 관심이 더욱 더 커지는 임피던스 분광법의 문제점을 지적하고 성공적인 대안을 제시함. 임피던스 분광법의 적용의 핵심이 커패시턴스 효과라고 할 수 있는데 통상적인 일정위상소자(CPE)의 활용이 심각한 문제임. 실제 실험데이터는 커패시턴스 효과가 잘 정의된 Havriliak-Negami 유전함수의 활용과 트랜스미션라인모델의 적극적 활용으로 물리적 메카니즘이 잘 드러나고 소재와 디바이스의 성질을 명확하게 패러미터로 구할 수 있게 함. 트랜스미션라인모델에 CPE를 사용하는 문제점은 Warburg 양상의 계면임피던스로 잘 나타낼 수 있음. 이러한 분석이 가능하게 한 모델들이 많이 사용하는 상용프로그램에 포함되게 하고 고체전해질(+차단전극), 고온 및 미생물 연료전지 전극, 배터리 전극 및 슈퍼커패시터의 전극 반응에 적용함. 다공성 나노 광물분해 반도체 전극의 쇼트키 커패시턴스를 Havriliak-Negami 유전함수로 적절히 나타내고 전극에서 전자의 확산과 재결합을 나타내는 트랜스미션라인모델의 병렬회로로 분석하여 포텐셜과 감광조건에 따라 모든 관련 물성을 구할 수 있었음.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표는 실효성과 실용성이 있는 임피던스 분석모델의 개발인데 통상적인 CPE 분석이 광범위하게 활용될 수 있고 또 많은 연구자들이 관심을 갖는 임피던스 분광법의 올바른 활용을 저해하고 있기 때문임. 대안이 제시되지 않아서 비판없이 사태가 악화되는 실정임. 오랜 기간의 선행연구를 바탕으로 본 과제 수행을 통해서 비로소 확실한 대안이 제시됨. CPE 대신 Havriliak-Negami 유전함수가 적절하고 많은 경우 임피던스 저항 성분의 직렬 연결보다 커패시턴스 효과의 병렬연결이 적절하며 메카니즘에 근거한 트랜스미션라인모델이 적극적으로 활용되어야 하되 주의할 점음 CPE를 또 사용하지 않고 이상적인 커패시턴스 성분을 사용하여 확산계수 등 반응속도론 상수가 잘 정의되게 하고 CPE 가 필요하게 보이는 저주파수 호의 양상은 많은 전기화학셀의 경우 트랜스미션라인의 저항과 커패시턴스와 관련된 Warburg 계면 임피던스로 잘 묘사가 됨을 보임. 가장 많이 사용된다고 할 수 있는 상용 ZView 모델에 이러한 분석에 가능하게 하는 DE-31,32,33 Havriliiak-Negami 유전 함수와 Bisquert 와 Baroukov 가 제안한 다공성 전극, 확산-반응, 배터리 intercalation 반응을 기술하는 있는 트랜스미션 라인 모델 DX-21,22.25,26,.27,28,29,30을 추가하였음. 모델 확인과 분석에서 복소함수를 다루는 매트랩을 활용하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
현재 유수 SCI저널에 발표되는 임피던스 분석이 심각한 오류와 문제점을 갖고 있으나 적절한 인지와 비판이 되고 있지 않으므로 연구개발에 도움을 주지 못하고 결국 활용도가 떨어지는 신비한 기술이 되어가고 있음. 본 연구결과는 물리적으로 잘 정의된 몇 개의 패러미터로 실험 데이터를 적절하게 분석할 수 있는 모델을 제시하고 분석을 성공적으로 수행함으로 향후 전세계적으로 임피던스 분석의 큰 전환을 이루게 될 것으로 기대함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 가. 현재 임피던스 분석의 문제점: CPE ... 3
• 나. Havriliak-Negami 유전함수의 부활 ... 4
• 다. Bisquert 트랜스미션라인 모델의 적극적 활용 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 새로운 임피던스 모델의 개발 및 활용성 ... 4
• 나. (고온/미생물)연료전지 및 (광)물분해 셀 등에 적용되는 새로운 임피던스 모델의 개발 및 적용 ... 5
• 다. 배터리 및 슈퍼커패시터에 적용되는 새로운 트랜스미션라인 모델 ... 7
• 라. 고체전해질-전극 (전고체전지)의 임피던스 모델 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 12