ITO 투명 전극 필름은 디스플레이, 전기 자동차 등 산업 전 범위에서 널리 사용되는 전자 재료이다. 본 연구에서는 이러한 indium tin oxide (ITO) 필름의 열성형 안정성을 향상시키기 위하여 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) 전도성 고분자 코팅 용액 조성을 결정하였다. 1000 S/cm의 고 전도성을 보이는 PEDOT:PSS 용액에 끓는점이 각기 다른 4가지 종류의 용매를 희석하였고, 코팅 전 후 면저항 변화를 분석하였다. 또한 380~800 nm 영역의 광 투과율 분 석 및 Raman 스펙트럼 분석을 통하여 PEDOT:PSS 박막이 코팅된 ITO 투명 전극의 전기적 특성 결정 메커니즘을 규명하였 다. 230°C 열성형 공정 결과 ITO 필름은 113% 연신 상태에서 이미 전기 전도성을 읽었지만, ethylene glycol을 희석 용매로 사용하여 얻어진 전도성 고분자 박막이 적용된 ITO 필름은 126% 고 연신 상태에서도 초기 60 Ω/sq 면저항을 246 Ω/sq로 유지하는 우수한 전기 전도성을 보였다.

Inorganic-organic composites find extensive application in various fields, including electronic devices and light-emitting diodes. Notably, encapsulation technologies are employed to shield electronic devices (such as printed circuit boards and batteries) from stress and moisture exposure while maintaining electrical insulation. Polymer composites can be used as encapsulation materials because of their controllable mechanical and electrical properties. In this study, we propose a polymer composite that provides good electrical insulation and enhanced mechanical properties. This is achieved by using aluminum borate nanowhiskers (ABOw), which are fabricated using a facile synthesis method. The ABOw fillers are created via a hydrothermal method using aluminum chloride and boric acid. We confirm that the synthesis occurs in various morphologies based on the molar ratio. Specifically, nanowhiskers are synthesized at a molar ratio of 1:3 and used as fillers in the composite. The fabricated ABOw/epoxy composites exhibit a 48.5% enhancement in mechanical properties, similar to those of pure epoxy, while maintaining good electrical insulation.

In this study, the physical properties and fracture characteristics according to the tensile load are evaluated on the materials of the polymeric filler and carbon fiber-based composite sleeve technique. The polymeric filler and the composite sleeve technique are applied to areas where the pipe body thickness is reduced due to corrosion in large-diameter water pipes. First, the tensile strength of the polymeric filler was 161.48~240.43 kgf/cm2, and the tensile strength of the polyurea polymeric filler was relatively higher than that of the epoxy. However, the tensile strength of the polymeric filler is relatively very low compared to ductile cast iron pipes(4,300 kgf/cm2<) or steel pipes(4,100 kgf/cm2). Second, the tensile strength of glass fiber, which is mainly used in composite sleeves, is 3,887.0 kgf/cm2, and that of carbon fiber is up to 5,922.5 kgf/cm2. The tensile strengths of glass and carbon fiber are higher than ductile cast iron pipe or steel pipe. Third, when reinforcing the hemispherical simulated corrosion shape of the ductile cast iron pipe and the steel pipe with a polymeric filler, there was an effect of increasing the ultimate tensile load by 1.04 to 1.06 times, but the ultimate load was 37.7 to 53.7% compared to the ductile cast iron or steel specimen without corrosion damage. It was found that the effect on the reinforcement of the corrosion damaged part was insignificant. Fourth, the composite sleeve using carbon fiber showed an ultimate load of 1.10(0.61T, 1,821.0 kgf) and 1.02(0.60T, 2,290.7 kgf) times higher than the ductile cast iron pipe(1,657.83 kgf) and steel pipe(2,236.8 kgf), respectively. When using a composite sleeve such as fiber, the corrosion damage part of large-diameter water pipes can be reinforced with same level as the original pipe, and the supply stability can be secured through accident prevention.

본 연구는 에너지 저장 응용을 위한 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질 및 CxNy-C 유연 전극의 합성 및 특성 에 관한 연구이다. 이중 기능을 갖는 PVI-PGMA 공중합체는 우수한 이온 전도성을 나타내었으며, PVI-GMA73/LiTFSI200 막 전해질은 1.0 × 10-3 S cm-1의 최고 전도도를 달성하였다. CxNy-C 전극의 전기화학적 성능을 체계적으로 분석하였으며, C3N2-C는 나노와이어와 다면체로 구성된 높은 연결성을 갖는 하이브리드 구조와 이중 Co/Ni 산화물을 포함하여 풍부한 산 화환원 활성 부위와 이온 확산을 용이하게 하는 특징으로 인해 958 F g-1의 최고용량 및 최소한의 전하 전달 저항(Rct)을 달성 하였다. 흑연 탄소 껍질의 존재는 충전-방전 동안 높은 전기화학적 안정성에 기여하였다. 이러한 결과들은 고성능 에너지 저 장 장치인 슈퍼커패시터 및 리튬 이온 전지와 같은 첨단 에너지 저장 장비에 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질과 CxNy-C 전극을 활용하는 잠재력을 보여주었으며, 지속 가능하고 고성능의 에너지 저장 기술을 더욱 발전시키는 길을 열어가 고 있다.

본 연구에서는 실리카 복합막 기반 고분자 전해질막을 5단 연료전지 스택에 적용하여 성능 평가를 수행하였다. 이를 통하여, 개별 구성 요소의 성능도 중요하지만, 전체적인 관점에서 공급되는 연료의 유량이 스택 성능에 중요한 역할을 하며, 특히 수소의 유량에 크게 의존한다는 사실이 확인하였다. 산소의 유량을 증가시켜도 성능의 변화는 미미한 반면, 수소 의 유량을 증가시키면 성능이 향상되는 것을 확인하였다. 그러나 수소의 유량 증가는 수소와 산소 유량 비율의 불균형을 초 래하여 장기적으로는 스택 성능과 내구성을 저하시키는 문제가 관찰되었다. 이러한 현상을 스택 구성 요소 및 개별 단위 셀 에서도 관찰할 수 있었으며, 따라서 스택 운전 시 각 구성 요소의 성능을 최적화하는 것 외에도 균일한 유량 제어를 위해 유 로 설계 및 운전 조건을 최적화하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 실리카 복합막은 최대 출력 기준 25 W 이상의 성능을 나타내어 실제 연료전지 시스템에 적용하기에 충분한 성능을 갖춘 것으로 판단된다.

1,3-다이옥솔란은 용매, 전해질 및 시약으로서 화학, 페인트 및 제약 산업에서 광범위한 관심을 받고 있는 화합물 이다. 1,3-dioxolane은 주로 독성, 발암성, 폭발성, 자동 인화성이 없으며 다기능성을 가지고 있어, 대부분의 유기 및 수성 용 매 조건에서 우수한 용해성을 가져 고분자 전구체로서 사용된다. 최근 몇 년 동안 이 물질은 배가스 및 천연 가스 혼합물에 서 CO2를 분리하기 위한 CO2 선택적 고분자 전구체로서 점점 더 많은 관심을 받고 있다. Poly(1,3-dioxolane) (PDXL)은 폴 리에틸렌 옥사이드(PEO)보다 높은 에테르 산소 함량을 가지고 있으며, 이는 극성 에테르 산소 그룹이 CO2에 대해 강한 친화 력을 나타내기 때문에 우수한 막 CO2/N2 분리 특성을 보인다. 따라서 PDXL 기반 분리막은 비극성(N2, H2 및 CH4) 가스에 대해 탁월한 CO2 용해도 선택성을 보인다. 그러나 PEO와 마찬가지로 PDXL의 극성기는 고분자 사슬의 밀집도를 증가시키고 고분자 결정화를 유발하여 기체 투과도를 감소시켜 이에 대한 개선이 필요하다. 이 논문에서는 기체 분리 응용 분야에서 PDXL기반 고분자막의 최근 발전과 한계에 대해 알아보고자 한다. 또한 CO2 분리 공정에서 1,3-dioxolane 기반 고분자의 한 계를 극복하기 위한 몇 가지 분자 설계방안에 대해 다루어 보기로 한다.

Flexible zinc-air batteries have many merits, including low cost, high safety, environmentally friendliness applicability, etc. One of the key factors to improve the performance of flexible zinc-air batteries is to use a gel electrolyte. In this study, gel electrolytes were synthesized from potato, sweet potato, and corn starch. In a comparison of each starch, the corn starch-based gel electrolyte showed the highest discharge capacity of 12.41 mAh/cm2 in 20 mA and 6.47 mAh/cm2 in 30 mA. It also delivered a higher specific discharge capacity of 7.06 mAh/cm2 than the other materials after 100° bending. In addition, the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was analyzed to calculate the ionic conductivity. The potato, sweet potato, and corn starch-based gel electrolytes showed electrolyte resistances (Re) of 0.306, 0.298, and 0.207 Ω, respectively. In addition, the corn starch-based gel electrolyte delivered the highest ionic conductivity of 0.121 S cm-1 among the other gel electrolytes. Thus, the corn starch-based gel electrolyte was verified to improve the performance of flexible zinc-air batteries

고온 구동형 고분자 전해질 막 연료전지(high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell, HT-PEMFC)는 전극의 빠른 활성과 피독 현상에 대한 높은 저항성으로 인해 저온 구동형 PEMFC의 대안으로 많은 연구가 진행되고 있다. 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole, PBI)을 기반으로 한 PEM의 경우 고온 구동 조건에서 이온 전도성 물질과의 높은 상호 작용과 우수한 열적ㆍ기계적 안정성 특징으로 인해 HT-PEMFC용 PBI 기반 전해질 막 개발과 관련된 다양한 연구들이 진행 되고 있다. 본 총설에서는 고성능/고내구성의 PBI 기반 PEM을 개발하기 위해 1) 인산 및 다양한 이온전도성 물질이 도핑된 PBI 막의 특성 분석과 막 제조법에 따른 PBI 막의 물성 비교에 관한 연구를 우선적으로 살펴본 후 2) 다공성 폴리테트라플루 오르에틸렌 지지체 및 무기 입자 혼입을 통한 PBI 복합 막의 성능 개선 연구 및 3) 고분자 블렌딩을 통해 가교 구조가 도입 된 PBI 기반 가교 막의 내구성 향상에 관한 연구 동향에 대하여 소개하고자 한다.

고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)의 핵심 구성요소 중 하나인 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 수소이온을 애노드(anode)에서 캐소드(cathode)로 이동시키는 전해질의 역 할 및 연료의 투과를 막는 분리막으로서의 역할을 수행하며 PEMFC의 성능 및 효율을 결정짓는 핵심 소재이다. 현재 나피온 (Nafion®)으로 대표되는 과불소화계 전해질 막이 높은 수소이온 전도도 및 화학적 안정성으로 인해 상용화 되었지만, 높은 생 산비용과 구동 시 환경오염 물질이 배출된다는 문제점을 갖고 있다. 이를 대체할 PEM 소재로써 고분자의 구조 조절 및 개질 과정이 용이한 다양한 종류의 탄화수소계 고분자가 제시되고 있지만, 실제 PEMFC에 적용되기 위해서는 성능 및 내구 특성 을 개선해야 하는 과제가 남아있다. 이에 본 총설은 탄화수소계 PEM의 성능 및 내구 특성을 향상시키기 위해 1) 가교 구조 를 도입한 가교 막 개발, 2) 무기 첨가제 도입을 통한 유⋅무기 복합 막 개발 및 3) 다공성 지지체를 활용한 강화 복합 막을 개발하는 연구에 대해 살펴보고자 한다.