일반총설 고분자 과학과 기술 제 33 권 2 호 2022년 4월 149 아연이온 전지를 위한 고분자 소재 연구 Polymer Material Research for Zinc-ion Batteries 황종하ㆍ송우진 | Jongha HwangㆍWoo-Jin Song Department of Organic Materials Engineering, Chungnam National University, 99 Daehak-ro, Yeseong-gu, Daejeon 34134, Korea E-mailwjsong@cnu.ac.kr 1. 서론 태양광 풍력과 같은 신재생 에너지 및 심야 전력을 대용량으로 저장하고, 필요한 경우 에너지를 외부 전력망에 공급함으로써 에너지 효율성을 높일 수 있는 리튬이온 전지나 납축전지 기반 에너지저장시스템 energy storage systems, ESS 기술이 각광받고 있다.1,2 특히, 리튬이온 전지는 높은 에너지 밀도, 높은 전압, 안정적인 수명 특성으로 ESS에 주력으로 활용되고 있지만, 최근 리튬이온 기반 ESS는 지난 4년간 23건의 화재가 발생하여 막대한 재산 피해와 기존 기술의 한�...

신조원ㆍ전찬혁ㆍ최윤제ㆍ김형준 고분자 과학과 기술 제 33 권 2 호 2022년 4월 147 구동 전압이 매우 낮고 반응속도도 굉장히 빠르기에 여러 분야에서 각광받고 있다. IPMC 액추에이터는 두 개의 금속 전극 사이에 고분자 전해질 막이 샌드위치같이 포개어져 있는 구조이다 그림 3a 대표적으로 사용되는 고분자 전해질로는 나피온 Nafion 이 있는데, 이는 나피온의 높은 이온 전도도, 화학적, 열적, 구조적 안정성에 기인한다.17 IPMC에 전압이 가해지게 되면 분리막 내의 수화된 자유 양이온 free cation 들이 음극으로 이동하게 되고, 음이온들은 폴리머에 묶여 있기 때문에 polyanion 이동에 제한이 생기게 된다. 따라서 음극 쪽에 양이온들의 농도가 높게 분포하게 되고, 이에 따라 양극 쪽으로 휘게 되는 변형이 발생하게 된다 그림 3b 이러한 방식을 이용해 인공 근육�...

신조원ㆍ전찬혁ㆍ최윤제ㆍ김형준 고분자 과학과 기술 제 33 권 2 호 2022년 4월 145 dye 를 같이 넣어 준 결과, 전압 방향에 따라 이온이 이동하는 과정을 가시화하였다 그림 1b .7 따라서 이온 다이오드를 이용하면 이온 재료가 가지고 있는 신축성 및 유연성을 더할 수 있을 뿐만 아니라 그림 1c , 다양한 이온이 가지고 있는 물리, 화학 정보들이 함께 전달되는 신개념 소자의 제작이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 이온 다이오드 뿐만 아니라 트랜지스터의 구현도 가능하다. Klas Tybrandt 등은 고분자 전해질 젤을 이용하여 pnp 형태의 접합형 트랜지스터 ion bipolar junction transistor, IBJT 를 제작하였다.9 FAB 음이온 고분자 전해질 막을 n형 반도체로 이용하여 베이스 base 로, 양이온 고분자인 poly styrene sulfonate 를 에미터 emitter 와 콜렉터 collector 로 사용하면서 pnp 이온 트...

특 집 고분자 과학과 기술 제 33 권 2 호 2022년 4월 143 1. 서론 우리 주변의 다양한 전자 기기들은 단순한 정보 저장 및 처리 장치를 넘어서 사람과 더욱 쉽게 상호작용할 수 있는 형태와 기술로 발전을 거듭하고 있다. 그러나 무기물 기반의 소재를 사용하여 구현되는 전자 소자는 특유의 무겁고 뻣뻣한 물리적 특성을 지니기 때문에 유연한 특성을 가져야 하는 생체 친화적인 소자를 구현하는 데에 본질적인 한계가 존재한다. 더욱이 생명체의 경우 이온 ion 으로 신호전달이 이루어지는 반면, 전자 기기는 전자 electron 를 이용하기 때문에 근본적으로 생명체와 전자 소자 사이에는 큰 언어적 장벽이 존재한다. 이에 따라 이온과 전자를 모두 사용하는 새로운 개념의 이온트로닉스 ionotronics = ionics + electronics 소자가 제시되었다. 이온트로닉스는 유연한 이온 전�...

이은호 고분자 과학과 기술 제 33 권 2 호 2022년 4월 141 음극을 가진 섬유 모양의 비대칭 타입의 SC를 개발하였다.22 두 전극은 각각 837.6 및 723 mFcm-2의 높은 정전용량을 나타냈고, 이 조합으로 비대칭 SC는 전류 밀도가 0.6 mA cm-2일 때 278.6 mFcm-2의 개선된 커패시턴스를 나타내며 해당 전력 밀도는 540 mWcm-2에 도달할 수 있음을 보여주었다. 더욱이, 제작된 SC는 100%의 외부 변형률의 조건 하에 3,000 번 이상의 반복 실험 동안 정전용량의 92.0%를 유지하는 뛰어난 유연성을 보여주었다. 또한, Kumar 그룹은 rGO 및 WO3/WS2 코어/쉘 전극을 포함하는 개별 전극을 활용하여 55 mFcm-2 이상의 정전 용량과 10,000 회 동안 90% 이상의 정전 용량 유지를 나타내는 실험 결과를 보고하였다.23 그 결과 제작된 캐패 시터는 1.5 V의 큰 전압 창과 10,000 회 후 70%의 용량 유지를 보여 우수한 기계�...