KR102629165B1 - 이온전도도 측정기 및 이를 이용한 이온전도도 측정방법 - Google Patents

이온전도도 측정기 및 이를 이용한 이온전도도 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이온전도도 측정기 및 이를 이용한 이온전도도 측정방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도 측정기는, 제1몸체 및 상기 제1몸체 상에 배치된 제1전극을 포함하는 제1부; 및 제2몸체 및 상기 제2몸체 상에 배치된 제2전극을 포함하는 제2부;를 포함하는 측정부를 포함한다.

Description

이온전도도 측정기 및 이를 이용한 이온전도도 측정방법{Ion conductivity measurement and measuring method using the same}
본 발명은 이온전도도 측정기 및 이를 이용한 이온전도도 측정방법에 관한 것이다.
이온전도도의 측정은 물질에서 이온이 이동하는 경향을 측정하는 것을 의미한다. 일반적으로 측정 대상인 시료에 전류를 흘려 교류에 대한 전기 흐름을 방해하는 정도인 임피던스를 측정함으로써 그 값의 역수를 산출함으로써 이온전도도를 측정할 수 있다.
이러한 이온전도도는 이차전지의 전해질 또는 연료전지의 강화복합막의 성능을 측정하는 지표가 되기도 한다.
선행기술문헌인 한국 등록특허 제10-1836336호는 이온교환막의 이온전도도 측정시 이온교환막의 함수율을 일정하게 유지함으로써 이온전도도 측정과정에서 발생되는 건조 및 열화에 의한 성능저하를 방지할 수 있는 이온전도도 측정방법을 개시한다.
한국 등록특허 제10-1836336호
본 발명은 정확도가 높은 이온전도도 측정기 및 이온전도도의 측정방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 다층으로 적층된 시료의 측정 정확도를 높일 수 있다.
또한, 측정 편리성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도 측정기는, 제1몸체 및 상기 제1몸체 상에 배치된 제1전극을 포함하는 제1부; 및 제2몸체 및 상기 제2몸체 상에 배치된 제2전극을 포함하는 제2부;를 포함하는 측정부를 포함한다.
상기 측정부의 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결된 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 제1부 및 제2부가 서로 오버랩 되도록 배치된 경우, 상기 제1전극 및 제2전극은 엇갈리도록 배치될 수 있다.
상기 제1부 및 제2부 사이에 시료를 배치한 경우, 상기 제1전극 또는 제2전극으로 유입된 전류는, 상기 제1전극 및 제2전극이 서로 마주보는 면 사이에 배치된 시료를 통해 상기 제2전극 또는 제1전극으로 흐를 수 있다.
상기 제1몸체 및 제2몸체는 절연성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제1전극 및 제2전극은 백금을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도의 측정 방법은, 제1몸체 및 상기 제1몸체 상에 배치된 제1전극을 포함하는 제1부; 및 제2몸체 및 상기 제2몸체 상에 배치된 제2전극을 포함하는 제2부;를 포함하는 측정부를 포함하는 이온전도도 측정기를 이용하여 이온전도도를 측정한다. 상기 방법은, 상기 제1몸체 및 제1전극 상에 시료를 배치하는 단계; 상기 시료 상에 상기 제2부를 배치하는 단계; 및 상기 제1전극, 시료 및 제2전극을 통해 전류가 흐르도록 하는 단계;를 포함한다.
상기 시료는 필름형상인 것일 수 있다.
상기 시료 상에 상기 제2부를 배치하는 단계에서, 상기 시료의 일부는 상기 제1전극 및 제2몸체 사이에 배치되고, 상기 시료의 다른 일부는 상기 제2전극 및 제1몸체 사이에 배치될 수 있다.
상기 시료 상에 상기 제2부를 배치하는 단계에서, 상기 시료의 일부는 상기 제1전극의 하부면 및 상기 제1전극 중 상기 제2전극을 마주보는 면에 접하고, 상기 시료의 다른 일부는 상기 제2전극의 상부면 및 상기 제2전극 중 상기 제1전극을 마주보는 면에 접하도록 배치될 수 있다.
상기 제1전극, 시료 및 제2전극을 통해 전류가 흐르도록 하는 단계에서, 상기 제1전극 또는 제2전극으로 유입된 전류는, 상기 제1전극 및 제2전극이 서로 마주보는 면 사이에 배치된 시료를 통해 상기 제2전극 또는 제1전극으로 흐를 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도 측정기 및 이온전도도의 측정방법은 정확도가 높다.
또한, 다층으로 적층된 시료의 측정 정확도를 높일 수 있다.
또한, 측정 편리성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도 측정기를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 측정부를 위에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1의 측정부를 아래에서 바라본 사시도이다.
도 4 및 도 5는 시료의 이온전도도를 측정하는 과정을 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 AA' 단면을 도시한 것이다.
도 7(a) 및 (b)는 도 6의 B 및 C를 각각 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도 측정 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.  또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.  따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이온전도도 측정기
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도 측정기(100)를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 측정부(110)를 위에서 바라본 사시도이고, 도 3은 도 1의 측정부(110)를 아래에서 바라본 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도 측정기(100)는, 제1몸체(111) 및 상기 제1몸체(111) 상에 배치된 제1전극(113)을 포함하는 제1부; 및 제2몸체(112) 및 상기 제2몸체(112) 상에 배치된 제2전극(114)을 포함하는 제2부;를 포함하는 측정부(110)를 포함한다.
상기 측정부(110)는 제1부 및 제2부를 포함하고, 상기 제1부 및 제2부 사이에 시료(10)를 배치함으로써 상기 시료(10)의 이온전도도를 측정할 수 있다.
제1부는 제1몸체(111) 및 제1전극(113)을 포함한다.
상기 제1몸체(111)는 상부에 시료(10) 및 제1전극(113)을 지지하는 기능을 수행한다. 상기 제1몸체(111)는 유리, 고분자 수지, 세라믹 등의 절연성 재료로 이루어진 부분을 포함할 수 있다. 상기 제1몸체(111)의 형상 및 재료는 특별히 제한하지 않는다.
상기 제1전극(113)은 백금 등의 전도성 물질로 된 것일 수 있다. 상기 제1전극(113)은 상기 제2전극(114)과 마주보는 제1면을 포함할 수 있다. 상기 제1전극(113)은 상기 제1몸체(111) 상으로 돌출되도록 배치될 수 있으며, 이를 통해 시료(10)가 상기 제1전극(113)의 제1면 방향으로 놓일 수 있다.
상기 제1부는 상기 제2부가 정확한 위치에 배치되도록 하기 위한 구성요소를 더 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1부는 상기 제1몸체(111) 상에 배치된 가이드돌기(115)를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드돌기(115)는 상기 제2부의 가이드홈(116)에 삽입됨으로써 상기 제1부 및 제2부가 정확한 위치에 배치하도록 할 수 있다.
상기 제1부는 상기 시료(10)가 상기 제1전극(113)의 제1면에 접하도록 상기 제1전극(113)의 일 측에 이격하여 배치된 제1시료 지지부를 더 포함할 수 있다(미도시). 상기 제1시료 지지부는 상기 제1몸체(111) 상에 상기 제1전극(113) 보다 낮은 높이로 도출되도록 배치될 수 있다. 이를 통해 상기 제1몸체(111) 상에 배치된 시료(10)의 높이를 제어함으로써 상기 시료(10)가 상기 제1전극(113)의 제1면에 접하도록 할 수 있다.
제2부는 제2몸체(112) 및 제2전극(114)을 포함한다.
상기 제2몸체(112)는 하부에 배치되는 시료(10)를 압박하고 제2전극(114)을 지지하는 기능을 수행한다. 상기 제2몸체(112)는 유리, 고분자 수지, 세라믹 등의 절연성 재료로 이루어진 부분을 포함할 수 있다. 상기 제2몸체(112)의 형상 및 재료는 특별히 제한하지 않는다.
상기 제2전극(114)은 백금 등의 전도성 물질로 된 것일 수 있다. 상기 제2전극(114)은 상기 제1전극(113)과 마주보는 제1면을 포함할 수 있다. 상기 제2전극(114)은 상기 제2몸체(112) 상으로 돌출되도록 배치될 수 있으며, 이를 통해 시료(10)가 상기 제2전극(114)의 제1면 방향으로 놓일 수 있다. 도 6을 참조하면, 시료(10)가 상기 제1부 및 제2부 사이에 배치되는 경우, 상기 제1전극(113)의 제1면 및 상기 제2전극(114)의 제1면이 서로 마주보도록 배치되고, 상기 시료(10)가 상기 제1전극(113)의 제1면 일부 및 제2전극(114)의 제1면 일부에 접하도록 배치될 수 있다. 이를 통해 상기 제1전극(113) 및 제2전극(114)을 흐르는 전류는 상기 제1전극(113)의 제1면, 시료(10) 및 제2전극(114)의 제1면을 통해 흐를 수 있다.
상기 제2부는 상기 제2부가 정확한 위치에 배치되도록 하기 위한 구성요소를 더 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제2부는 상기 제2몸체(112) 상에 배치된 가이드홈(116)을 더 포함할 수 있다. 상기 가이드홈(116)은 상기 제1부의 가이드돌기(115)가 삽입됨으로써 상기 제1부 및 제2부가 정확한 위치에 배치하도록 할 수 있다.
상기 제2부는 상기 시료(10)가 상기 제2전극(114)의 제2면에 접하도록 상기 제2전극(114)의 일 측에 이격하여 배치된 제2시료 지지부를 더 포함할 수 있다(미도시). 상기 제2시료 지지부는 상기 제2몸체(112) 상에 상기 제2전극(114) 보다 낮은 높이로 도출되도록 배치될 수 있다. 이를 통해 상기 제2몸체(112) 상에 배치된 시료(10)를 눌러줌으로써 상기 시료(10)가 상기 제2전극(114)의 제1면에 접하도록 할 수 있다.
상기 컨트롤러(120)는 상기 측정부(110)의 제1전극(113) 및 제2전극(114)과 전기적으로 연결된다. 상기 컨트롤러(120)는 상기 제1전극(113) 및 제2전극(114)에 흐르는 전류를 제어하고, 상기 제1전극(113) 및 제2전극(114)을 통해 전류, 전압, 저항 등의 전기적 특성 정보를 획득하는 장치이다. 상기 컨트롤러(120)는 상기 측정부(110)로부터 수집한 정보를 저장, 연산할 수 있으며, 상기 정보를 연산하는 구성과 저장하는 구성을 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러(120)는 정보의 연산을 위해 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있으며, 컴퓨터에서 판독가능한 저장매체에 저장된 프로그램이 상기 프로세서에 의해 실행됨으로써 본 발명의 방법들을 수행할 수 있다. 또한, 상기 컨트롤러(120)는 정보의 저장을 위해 적어도 하나의 메모리 반도체를 포함할 수 있으며, 상기 정보나 연산된 정보를 저장할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 시료(10)의 이온전도도 측정을 위해, 시료(10)를 사이에 두고 상기 제1부 및 제2부가 서로 오버랩 되도록 배치된다(도 4 및 도 5 참조). 이 경우, 상기 제1전극(113) 및 제2전극(114)은 오버랩 되지 않도록 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 상기 제1전극(113)의 제1면 및 제2전극(114)의 제1면은 서로 마주보도록 배치된다. 이 때, 상기 시료(10)는 상기 제1전극(113)과 제2몸체(112) 사이 및 상기 제2전극(114)과 제1몸체(111) 사이에 배치되어 고정될 수 있다. 또한, 상기 시료(10)는 상기 제1전극(113)의 제1면에 접촉하고, 상기 제2전극(114)의 제1면에 접촉할 수 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제1전극(113)을 통해 흐르는 전류가 상기 제1전극(113)의 제1면을 통해 시료(10)로 흘러들어가고, 상기 시료(10)를 통해 흐르는 전류가 상기 제2전극(114)의 제1면을 통해 흘러나가게 된다. 이를 통해 상기 시료(10) 중 압박을 가하지 않은 부분으로 흐르는 전류의 전기적 특성 정보를 정확하게 획득할 수 있다. 또한, 도 7을 참조하면, 여러 층으로 형성된 시료(10)의 경우에도 모든 층에 대하여 동일한 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있기 때문에, 두껍거나 여러 층으로 형성된 시료(10)의 경우에도 이온전도도를 정확하게 측정할 수 있다.
이온전도도 측정방법
도 8은 본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도 측정 방법의 순서도이고, 도 4 및 도 5는 시료의 이온전도도를 측정하는 과정을 도시한 것이다.
도 4, 5 및 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 이온전도도의 측정 방법은, 제1몸체 및 상기 제1몸체 상에 배치된 제1전극을 포함하는 제1부; 및 제2몸체 및 상기 제2몸체 상에 배치된 제2전극을 포함하는 제2부;를 포함하는 측정부를 포함하는 이온전도도 측정기를 이용하여 이온전도도를 측정한다. 상기 방법은, 상기 제1몸체 및 제1전극 상에 시료를 배치하는 단계; 상기 시료 상에 상기 제2부를 배치하는 단계; 및 상기 제1전극, 시료 및 제2전극을 통해 전류가 흐르도록 하는 단계;를 포함한다.
상기 이온전도도 측정기는 앞서 설명한 것과 동일할 수 있다. 상기 시료는 필름형상일 수 있다. 또한, 여러 층이 적층되어 형성된 것일 수 있다. 또한, 연료전지용 강화복합막일 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1몸체 및 제1전극 상에 시료를 배치하는 단계에서, 상기 시료는 제1전극 및 제1몸체 상에 배치될 수 있다. 만일 상기 제1부가 제1시료 지지부를 더 포함하는 경우, 상기 시료는 제1전극, 제1시료 지지부 및 제1몸체 상에 배치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 상기 시료 상에 상기 제2부를 배치하는 단계에서, 상기 시료의 일부는 상기 제1전극 및 제2몸체 사이에 배치되고, 상기 시료의 다른 일부는 상기 제2전극 및 제1몸체 사이에 배치될 수 있다. 만일 상기 제2부가 제2시료 지지부를 포함하는 경우, 상기 시료는 상기 제1전극 및 제2몸체 사이, 상기 제1시료 지지부 및 제2시료 지지부 사이, 상기 제2전극 및 제1몸체 사이에 배치될 수 있다.
또한, 본 단계에서 상기 시료의 일부는 상기 제1전극의 하부면 및 상기 제1전극 중 상기 제2전극을 마주보는 면에 접하고, 상기 시료의 다른 일부는 상기 제2전극의 상부면 및 상기 제2전극 중 상기 제1전극을 마주보는 면에 접하도록 배치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 시료의 이온전도도 측정을 위해, 시료를 사이에 두고 상기 제1부 및 제2부가 서로 오버랩 되도록 배치된다(도 4 및 도 5 참조). 이 경우, 상기 제1전극 및 제2전극은 오버랩 되지 않도록 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 상기 제1전극의 제1면 및 제2전극의 제1면은 서로 마주보도록 배치된다. 이 때, 상기 시료는 상기 제1전극과 제2몸체 사이 및 상기 제2전극과 제1몸체 사이에 배치되어 고정될 수 있다. 또한, 상기 시료는 상기 제1전극의 제1면에 접촉하고, 상기 제2전극의 제1면에 접촉할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 제1전극, 시료 및 제2전극을 통해 전류가 흐르도록 하는 단계에서, 상기 제1전극 또는 제2전극으로 유입된 전류는, 상기 제1전극 및 제2전극이 서로 마주보는 면 사이에 배치된 시료를 통해 상기 제2전극 또는 제1전극으로 흐를 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제1전극을 통해 흐르는 전류가 상기 제1전극의 제1면을 통해 시료로 흘러들어가고, 상기 시료를 통해 흐르는 전류가 상기 제2전극의 제1면을 통해 흘러나가게 된다. 이를 통해 상기 시료 중 압박을 가하지 않은 부분으로 흐르는 전류의 전기적 특성 정보를 정확하게 획득할 수 있다. 또한, 도 7을 참조하면, 여러 층으로 형성된 시료의 경우에도 모든 층에 대하여 동일한 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있기 때문에, 두껍거나 여러 층으로 형성된 시료의 경우에도 이온전도도를 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 이온전도도 측정기
110: 측정부
111: 제1몸체
112: 제2몸체
113: 제1전극
114: 제2전극
115: 가이드돌기
116: 가이드홈
120: 컨트롤러
10: 시료

Claims (11)

  1. 제1몸체 및 상기 제1몸체 상에 배치된 제1전극을 포함하는 제1부; 및 제2몸체 및 상기 제2몸체 상에 배치된 제2전극을 포함하는 제2부;를 포함하는 측정부를 포함하고,
    상기 제1부 및 제2부가 서로 오버랩 되도록 배치된 경우, 상기 제1전극 및 제2전극은 엇갈리도록 배치되고,
    상기 제1부 및 제2부 사이에 시료를 배치한 경우,
    상기 시료의 일부는 상기 제1전극 및 제2몸체 사이에 배치되고, 상기 시료의 다른 일부는 상기 제2전극 및 제1몸체 사이에 배치되고,
    상기 시료의 일부는 상기 제1전극의 하부면 및 상기 제1전극 중 상기 제2전극을 마주보는 면에 접하고, 상기 시료의 다른 일부는 상기 제2전극의 상부면 및 상기 제2전극 중 상기 제1전극을 마주보는 면에 접하도록 배치되고,
    상기 제1전극 또는 제2전극으로 유입된 전류는, 상기 제1전극 및 제2전극이 서로 마주보는 면 사이에 배치된 시료를 통해 상기 제2전극 또는 제1전극으로 흐르도록 함으로써,
    상기 시료 중 압박을 가하지 않은 부분으로 흐르는 전류의 전기적 특성 정보를 획득하여 측정 정확도를 개선한 것인,
    이온전도도 측정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부의 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결된 컨트롤러를 더 포함하는,
    이온전도도 측정기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1몸체 및 제2몸체는 절연성 물질로 이루어진,
    이온전도도 측정기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극은 백금을 포함하는,
    이온전도도 측정기.
  7. 제1몸체 및 상기 제1몸체 상에 배치된 제1전극을 포함하는 제1부; 및 제2몸체 및 상기 제2몸체 상에 배치된 제2전극을 포함하는 제2부;를 포함하는 측정부를 포함하는 이온전도도 측정기를 이용하여 이온전도도를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 제1몸체 및 제1전극 상에 시료를 배치하는 단계;
    상기 시료 상에 상기 제2부를 배치하는 단계; 및
    상기 제1전극, 시료 및 제2전극을 통해 전류가 흐르도록 하는 단계;를 포함하고,
    상기 시료 상에 상기 제2부를 배치하는 단계에서, 상기 시료의 일부는 상기 제1전극 및 제2몸체 사이에 배치되고 상기 시료의 다른 일부는 상기 제2전극 및 제1몸체 사이에 배치되고, 상기 시료의 일부는 상기 제1전극의 하부면 및 상기 제1전극 중 상기 제2전극을 마주보는 면에 접하고 상기 시료의 다른 일부는 상기 제2전극의 상부면 및 상기 제2전극 중 상기 제1전극을 마주보는 면에 접하도록 배치되고,
    상기 제1전극, 시료 및 제2전극을 통해 전류가 흐르도록 하는 단계에서, 상기 제1전극 또는 제2전극으로 유입된 전류는, 상기 제1전극 및 제2전극이 서로 마주보는 면 사이에 배치된 시료를 통해 상기 제2전극 또는 제1전극으로 흐르도록 함으로써, 상기 시료 중 압박을 가하지 않은 부분으로 흐르는 전류의 전기적 특성 정보를 획득하여 측정 정확도를 개선한 것인,
    이온전도도의 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시료는 필름형상인 것인,
    이온전도도의 측정 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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