KR102629165B1 - 이온전도도 측정기 및 이를 이용한 이온전도도 측정방법 - Google Patents
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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.
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
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.
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.
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
110: 측정부
111: 제1몸체
112: 제2몸체
113: 제1전극
114: 제2전극
115: 가이드돌기
116: 가이드홈
120: 컨트롤러
10: 시료
Claims (11)
- 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. - 제1항에 있어서,
상기 측정부의 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결된 컨트롤러를 더 포함하는,
이온전도도 측정기.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1몸체 및 제2몸체는 절연성 물질로 이루어진,
이온전도도 측정기.
- 제1항에 있어서,
상기 제1전극 및 제2전극은 백금을 포함하는,
이온전도도 측정기.
- 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. - 제7항에 있어서,
상기 시료는 필름형상인 것인,
이온전도도의 측정 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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2021
- 2021-09-29 KR KR1020210128775A patent/KR102629165B1/ko active IP Right Grant
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