초록 ▼

□ 연구개요
빠른 측정시간을 가진 전기화학측정법을 개발하여, 전기화학시스템의 수준에서 시간 분해능을 가진 측정법을 개발한다. Scanning Probe System과 연동하여 나노물질의 전기화학을 탐구하여 개별 나노물질의 전기화학적 연구를 통해 전극촉매 분야를 선도

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 초단위 측정시간을 가진 시분해 2세대 EIS 해석 및 분석 Software개발
◎ 반복적 Potential step과 빠른 샘플링 시간의 전기화학장비 및 측정 소프트웨어를 개발하여 초단위 측정시간을 가진 시분해

□ 연구개요
빠른 측정시간을 가진 전기화학측정법을 개발하여, 전기화학시스템의 수준에서 시간 분해능을 가진 측정법을 개발한다. Scanning Probe System과 연동하여 나노물질의 전기화학을 탐구하여 개별 나노물질의 전기화학적 연구를 통해 전극촉매 분야를 선도

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 초단위 측정시간을 가진 시분해 2세대 EIS 해석 및 분석 Software개발
◎ 반복적 Potential step과 빠른 샘플링 시간의 전기화학장비 및 측정 소프트웨어를 개발하여 초단위 측정시간을 가진 시분해 2세대 전기화학 임피던스 스펙트럼의 측정에 성공하였다. 이때 시간창(time window)를 미끄러지게 하여 분석하는 short time fourier transform (STFT)알고리즘을 채택하여 속도와 신뢰성을 동시에 확보할 수 있었다.
2. 고속 비선형 순환전압전류법 개발
◎ 고주파 비선형 전압신호의 생성장치와 빠른 전기화학측정장비 및 측정 소프트웨어를 결합하여 100 Hz수준의 전기화학 전압전류법을 측정하는데 성공하였다. 이때 크게 발생하는 배경전류를 효과적으로 제거하기 위하여 constant phase element를 이용한 배경전류 시뮬레이션 기법을 개발하여, 패러데이전류의 분석에 성공적으로 활용하였다.
3. Scanning Probe장치를 이용한 나노물질의 제조와 전극의 특성 파악
◎ Atomic force microscopy와 boron-dopped diamond로 구성된 전도성 AFM탐침을 전극으로 활용하고, 준고체전해질인 하이드로겔을 활용하여 force spectroscopy를 전기화학에 도입하였다. 이를 통해 potential of zero charge를 분석하는 한편 용액과 접촉되기 전에 electrical double layer가 형성되는 것을 관찰하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
◎ 본 연구를 통해 빠른 샘플 시간을 활용할 수 있는 전기화학측정 장비와 short-time Fourier Transform을 이용한 시분할 전기화학임피던스 측정환경을 구축하였다. 한편 Perturbation을 변형하여 비선형 전압전류법의 측정환경도 유사하게 구축하여 시간에 따라 변화하는 시계열에서의 전기화학특성의 관찰환경을 구축하여 최근 주목받고 있는 전기화학적 에너지 변환 및 저장, 표면화학, 전극촉매, 나노물질의 활성탐구등에 활용할 수 있을 것이다.
▷ STFT 및 배경전류 제거등의 신호분석을 위하여 시계열의 전기화학데이터를 주파수 공간에서의 상호 변환을 이용하는 Matlab 및 python 소프트웨어를 작성하였다. 이러한 이론적 연구를 open source에서 협업 및 의견교환이 활성화 된 github에 본 연구진의 소프트웨어를 공유하여 추후 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

▷ 현존하는 전기화학 SPM기법과 차별화된 준고체인 젤전해질을 활용하고, 저전류 시스템과 결합한 에뮬레이터를 활용하여 기존 상용 AFM mode를 이용하여 새로운 feedback을 사용하는 전기화학 모드의 구동이 가능하여, 좀더 다양한 전기화학 현상에 대한 AFM의 활용이 가능할 것이다. 기체투과전극 및 수소/산소발생전극과 같은 기체/고체/액체 계면에서의 전자전달과 기체상의 생성 및 흡수 속도의 상관관계를 밝힐 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 38