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황산구리용액의 구리전착에 대한 SPS 흡착에 미치는 PEG 평균 분자량의 영향

전문가 제언: ○ 본문에서 서술한 Cole-Cole 플롯에 대해 검토해 보면, 유전체의 교류 유전상수는 주파수에 따라 변하는 것으로 kk=kω+(ks-kω)/(1+iωτ)의 Debye 방정식이나 kk=kω+(ks-kω)/[1+(iωτ)1-α]의 Cole-Cole 방정식으로 나타낼 수 있다. 여기서 ks는 정적 유전상수이고 kω는 고주파 유전상수이며 τ는 완화시간이다.

○ Debye 방정식이 특정한 하나의 완화시간에 대해 기술한데 비해 Cole-Cole 방정식은 실제시료에 존재하는 완화시간의 분포를 기술하기 위해 Debye 방정식을 확장한 것이다.

– 이 Debye 방정식이나 Cole-Cole 방정식 모두 완화시간의 역수에 해당하는 주파수 부근에서 k는 ks에서 kω로 급격히 감소하고 kk는 손실 피크(loss peak)를 형성한다. 그리고 k-kk 그래프는 반원을 이루게 되는데 이 그래프가 Cole-Cole plot이다.

– 이 Cole-Cole 플롯에서 Maxwell fluid를 대상으로 하여 이론적으로 계산해 보면 플롯 된 모양은 모듈라스(modulus)에 대해서는 기울기가 2인 직선이 되고 점성률(viscosity)에 대해서는 반원이 된다. 그러므로 실험치를 측정하여 Cole-Cole 플롯 하면 Maxwell fluid에서 벗어나는 정도를 육안으로도 확인할 수 있다.

○ 일본의 AIST 연료전지 연구팀은 전력생산을 위한 디스크 형태의 SOFC (Solid Oxide Fuel Cell)에 대해 전산수치 모사를 연구하였다.

– 전형적인 실험조건에서 가장 간단한 경우의 전산모사로 전체 셀 임피던스에 대한 Cole-Cole 플롯은 순수저항을 셀의 국부적 임피던스로 가정하면 전기용량은 반원형태의 결과를 나타내었다고 발표하였다.

– 또한 임피던스 반원의 지름은 연료 이용률과 공급기체 유동속도에 따라 변하였으며 유동 반향에서는 확산에 대한 영향을 받는다고 연구자들은 발표하였다. 향후 연료전지 메커니즘 규명과 실용화에 활용되기를 기대해 본다.

저자: Hitoshi Yamaguchi, Tsugito Yamashita
자료유형: 학술정보