전기화학반응은 일반적으로 반응속도가 전류에, 반응의 구동력이 과전압에 대응하기 때문에 전류 또는 전위의 경시적 변화로 부터 적극 반응기구나 반응의 과정을 해석하는 법이 널리 이용되고 있다. cyclic voltammetry과 chrono-potentiometry을 비롯한 시간영역에서의 해석에 대해, 전극계의 동적인 특성을 주파수 영역에서 해석하는 것도 가능하며 교류임피던스법이 가장 잘 알려진 방법이다. 여기서는 교류임피던스법의 고찰법, 기본적인 측정법, 몇개의 계에 있어서 임피던스 특성 및 그 방법의 새로운 전개에 대해서 설명한다.
염화물 및 방청제가 함유된 철근 콘크리트의 부식특성을 마크로 셀 부식측정 방법인 갈바닉 전류 측정과 마이크로 셀 부식측정 방법인 선형분극 측정법 및 교류 임피던스법을 이용하여 염화물 및 방청제의 영향을 평가하였다. 마크로/마이크로 셀 부식측정기 Calcium Nitrite 방청제가 첨가된 시험체의 경우 갈바닉 전류 측정결과 낮은 전류값을 유지하였고, 교류 임피던스 측정결과 분극저항의 감소가 나타나지 않았으므로, 방청제의 첨가가 콘크리트내 철근의 부동태 피막을 보호하여 부식저항성을 향상시킴을 알 수 있었다.
마멸전극기법과 교류 임피던스법으로 스테인리스강의 합금원소, Cr, Mo, N가 합금의 재부동태 특성에 미치는 영향을 조사하였다. Fe-Cr, Fe-Cr-Mo, 304, 304LN, 316, 316LN등의 스테인리스강을 시편으로 사용하였으며 각 합금의 부동태 피막의 전기화학적 특성은 in-situ시험 기법인 d.c와 a.c전기화학적 기법을 각각 이용하였다 스테인리스강이 국부부식에 대하여 강한 저항성을 가지려면 부식 환경에서도 치밀한 부동태 피막을 유지해야 하고 피막의 파괴가 발생하더라도 재부동태 속도가 빨라야 하기 때문에 합금원소가 시간에 따른 재부동태 전류밀도와 재부동태 속도에 미치는 영향을 마멸 전극 시험법과 교류 임피던스 시험법으로 알아보았다. 부동태 피막의 안정성, 재부동태 속도 그리고 합금원소 사이의 관계를 규명하기 위하여 실험결과를 분석하였다.
저압간선의 굵기산정시 일반적으로 간이 계산식이 사용되고 있으나 이는 교류 임피던스를 적용한 정식과는 허용 전압강하를 기준으로한 포설거리에서 차이가 있으므로 저압간선의 설계시 보다 정확한 계산을 위해 교류 임피던스를 기준으로한 정식을 사용하여 계산이 이루어져야 한다. 따라서, 본 논문에서는 정식과 간이식에 따른 계산결과와 실측을 통한 전압강하를 비교하여 정확한 전압강하 계산법을 검토하여 보았다.
교류 임피던스법을 사용하여 온도, 부하전위 및 전극내 테프론 함량에 따른 인산형 연료전지의 산소전극 반응의 특성을 연구하였다. $105wt.\%$ 인산에서 산소 전극의 임피던스 거동은 전극 계면 저항, 전극 계면 캐패스턴스 및 전해질 저항으로 이루어진 간단히 회로로 특징지어지고, 이것으로부터 구한 인산의 전기전도도는 $130\~190^{\circ}C$의 온도범위에서 0.31-0.47 S/cm 로 나타났다. 부하전위와 온도가 증가함에 따라 산소극의 계면저항은 감소하였으나 산소극의 계면 캐패스턴스는 증가하였으며, 이것은 산소극의 반응속도와 전극의 계면 임피던스가 직접적인 관계를 가진다는 것을 의미한다. 테프론 함량에 따른 인산형 연료전지 단전지의 성능을 조사하여 임피던스 측정결과와 비교하였으며, $40wt.\%$에서 최대 성능을 나타내었고, 이것은 산소극의 계면 임피던스 값이 최적 상태를 나타내었기 때문인 것으로 판단되며, 이러한 결과들이 전극의 3상계면 상태와 연관지어 토의되었다.
염분이 함유된 콘크리트 모사 세공용액 중에서의 철근 부식반응을 Tafel 분극법과 교류 임피던스법에 의해 비교 고찰하였으며, 철근 표면의 거칠기와 산화피막층에 의한 부식거동을 연구하였다. 전기화학적 교류 임피던스법에 의한 철근부식의 진단은 매우 유용하며, 제안된 모델과 실험결과가 잘 일치하였다. 염분농도가 증가할수록 부식전위는 cathodic-방향으로 이동하여 부식확률이 증가하였으며, 부식전류도 동일한 양상을 보였다. 철근 표면의 산화피막은 주사전자현미경과 AES (Auger electron spectroscopy)로 분석하였다. Torch로 15초간 열처리하여 형성된 철근표면의 산화피막은 오히려 철근부식을 촉진하였으며, 철근 표면의 거칠기가 증가할수록 부식속도는 증가하였다. 또한, 초기 콘크리트 모사세공 용액의 온도 증가는 철근 부식속도의 증가를 가져왔다.
본 연구에서는 생체 임피던스의 변화를 계측하여 혈류량의 변화를 추정하기 위한 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템은 인위적인 압력을 가하여 압력의 변화에 따른 임피던스의 변화량을 측정할 수 있도록 구성하였으며, 크게 압력 측정부와 4 전극법을 이용한 임피던스 측정부로 구분할 수 있다. 압력 측정부는 반도체식 압력센서와 센서의 출력신호를 처리하기 위한 전자회로부로 구성하였고, 임피던스 측정부는 교류 정전류원 회로와 임피던스 신호의 검출을 위한 락인 증폭기로 시스템을 구성하였다. 구현된 시스템의 성능평가를 위하여 표준저항을 이용한 임피던스 측정부의 특성조사 실험을 수행 하였다. 그리고 실제 실험군을 대상으로 임피던스의 계측을 통한 혈류량 변화 추정실험을 수행하였고, 혈류량 변화와 평균 동맥압을 이용한 혈류 저항비를 추정하였다 그 결과 혈류저항비와 혈류량의 변화는 반비례관계를 명확하게 보여 주었으며, 상관분석을 수행한 결과 상관계수가 -0.96776으로 강한 음의 상관관계를 나타내었다.
접지임피던스의 측정에서는 교류의 전자유도결합을 최소화시키기 위해 보조전극을 직각으로 설치하며, 측정공간이 제한되는 경우 대안적 방법이 적용되고 있다 이때 접지임피던스의 측정에서는 교류 상호결합과 도전유도에 의한 측정오차를 검토할 필요가 있다. 본 논문에서는 수직 또는 수평으로 매설된 접지극의 접지임피던스를 측정할 때 전류와 전위보조전극의 위치에 따른 측정의 정확도에 관한 것으로 전자유도결합에 의한 측정오차를 평가하였다. 결과적으로 교류 전자유도의 영향을 수직 접지극보다 수평접지극의 경우 크게 나타났으며, 교류 전자유도결합에 의한 측정오차는 전류와 전위보조선이 평행하게 배치되는 경우 가장 크게 나타났으며, 결국 61.8[%]법은 접지임피던스측정에는 부적합하다. 이론적으로 전류와 전위보조전극을 90[^{\circ}]$로 배치하면 전자유도결합은 나타나지 않는다. 측정공간의 제한으로 전류와 전위보조전극을 90[^{\circ}]$로 배치할 수 없는 경우 전자유도에 의한 오차를 저감시키기 위해서는 보조전극을 예각보다는 둔각으로 배치하는 것이 바람직하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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