전기기구의 절연성을 향상시킨다는 것은 품질이나 수명을 향상시키는것과 똑같은 의의를 갖는 것이며, 따라서 기기의 수명은 절연성에 있다해도 과언이 아니다. 절연내력을 높이기 위해서는 질량의 절연재료와 고도의 절연가공기술 및 절연구조의 개량등의 요건을 필요로 하나 건조 처리기술에 의하여도 상당히 전기특성을 회복시킬수 있다. 주지의 사항과 같이 건조 처리법에는 열풍건조법, 열유(분무 및 순환) 건조법증기건조법, 전류건조(냉상전류법 및 단락순환건조법)법, 등등에 진공건조를 병용한 처리법이 있으며 어떤나라의 전력계통에서도 계통의 감시 또는 정기보수시 전력용 변압기를 건조(현지)해야 되는 작업은 기기 maker에서 공장건조해야 되는것과 똑같이 거쳐야 하는 공정중의 하나인 것이다. 여기서 언급코져 하는 변압기 tank 유도가열법은 본인이 일본 삼릉전기에서 연수중 조사한 바 있는것으로서 소련, 일본등지에서는 벌써부터 타 건조처리법과 병용해서 척용하고 있으며, 보유하고 있는 건조실의 size가 적을때나 또는 수송 제한조건때문에 현지 조립을 요하는 지역에서는 편리한 처리법의 하나라 할 수 있다. 이하 그 설계 계산법과 설계예를 간략한다.
Ag(I) 이온의 정량을 위해 cinchonidine으로 변성된 탄소 반죽전극(carbon paste electrode : CPE)을 제작하여 순환 전압-전류법 및 시차펄스 전압-전류법(differential pulse voltammetry:DPV)을 사용하여 정량하였다. Ag(Ⅰ)이온의 검출한계는 순환 전압-전류법으로는 $1.0 {\times}10^{-6}$ M, 시차펄스 전압-전류법에서는 $8.0{\times}10^{-9}$ M (${\pm}$0.6%)이었다. Ag(I)이온의 최적 분석조건은 pH 7, 담그는 시간은 20분, 그리고 탄소 분말에 대한 cinchonidine의 함량은 50% (w/w)였다. 방해 작용이 예상되는 다른 여러 종류의 금속 이온에 대하여 실험한 결과 Hg(II)이온을 제외한 다른 금속 이온 용액에서는 25% Ag(I) 이온 전류 크기가 감소하였다. 또한 Mn(II)이온이 존재할 때 pH 9에서 큰 방해 작용을 나타내었다.
Cofacial bis-cobalt tetraphenylporphyrin 유도체 화합물들이 수식된 유리질 탄소 전극과 microelectrode에서 순환 전압 전류법 및 시간 전류법에 의해 산소의 환원 반응을 조사하였다. Microelectrode를 사용하여 시간-전류법에 의해 얻은 전자수 n값들은 유리질 탄소 전극을 사용하여 순환 전압 전류법들에 의해 얻은 결과들과 다소 다른 값으로 나타났다. 알카리성 용액에서 monomer인 cobalt tetraphenylporphyrin 화합물이 수식된 전극에서 산소의 호나원 반응 경로는 중간 생성물인 $H_2O_2$로 가는 2 전자반응으로 진행되었고, dimer인 cofacial bis-cobalt tetraphenylporphyrin 유도체 화합물들이 수식된 전극에서는 최종 생성물인 $H_2O$로 가는 4 전자 반응으로 진행되었다. 이와 같은 산소의 환원 반응은 전체적으로 비가역적으로 확산 지배적인 반응으로 주어졌다.
본 연구에서는 갭을 갖는 전극을 제작하고, 전극사이의 간격이 좁아짐에 따른 분석물질의 전기화학적 신호증폭현상을 확인하였다. 광 리소그래피와 전자빔 리소그래피를 이용하여 기본 전극을 구성하고 이를 바탕으로 전극의 표면에 금속의 환원을 유도함으로써 환원시간에 따라 전극이 점점 좁아지게 하는 방법을 이용하여 다양한 간격의 갭 전극을 제작하였다. 이와같은 방법으로 제작된 전극을 전기화학 신호분석장치에 연결하고, $2{\mu}m$의 간격부터 약 50 nm 까지의 다양한 전극 간격을 가지는 갭 전극 각각에 대한 전기화학적 신호를 분석하였다. 전극에 Ferricyanide 를 노출시켜 전극의 간격이 좁을수록 FeCN63-의 산화 환원에 따른 패러데이 전류가 증폭하는 것을 확인하였으며, 분석물질의 검출 한계 농도 또한 낮아짐을 확인하였다. 이러한 실험결과는 일정전위기의 순환전압전류법, 주사전자현미경, 원자힘현미경을 이용하여 분석되었다.
순환전압전류법에 의한 인지질(sphingomyelin, SP)과 polyamic acid(PAA) 혼합물의 농도(몰비 1:1, 2:1 및 3:1)를 변화시켜 혼합단분자 LB막에 대한 전기화학적 특성을 조사하였다. SP과 PAA 혼합물의 단분자 LB막은 ITO glass에 LB법을 사용하여 제막하였다. 전기화학적 특성은 $KClO_4$ 용액에서 3 전극 시스템으로 측정하였다. 측정 범위는 연속적으로 1650 mV로 산화시키고, 초기 전위인 -1350 mV로 환원시켰다. 주사속도는 각각 50~250 mV/s로 설정하였다. 그 결과 SP와 PAA 혼합물의 LB막은 순환전압전류도표로부터 환원전류로 인한 비가역공정으로 나타났다. 혼합물 LB막의 혼합(SP:PAA) 몰비가 1:1, 2:1 및 3:1에서 확산계수(D)는 각각 $2.670{\times}10^{-5}$, $3.562{\times}10^{-5}$ 및 $1.005{\times}10^{-5}cm^2s^{-1}$을 얻었다.
스테아르산과 인지질혼합물의 농도변화에 띠르는 유기초박막에 대한 안정성을 조사하였다. 스테아르산과 인지질 혼합물 유기초박막은 ITO glass에 LB법을 사용하여 제막하였다. 전기화학적 특성은 $NaClO_4$ 용액에서 3 전극 시스템으로 순환전압전류법을 사용하여 초기 1650 mV에서 최종 퍼텐셜 -1350 mV 까지 측정하였다. 그 결과 스테아르산과 인지질의 혼합물 유기초막은 순환전압전류도표로부터 산화전류로 인한 비가역공정으로 나타났다. 스테아르산과 인지질혼합물 LB막(몰비 1:1, 1:2, 1:3)에서 확산계수(D)는 $0.01N\;NaClO_4$에서 각각 $1.4{\times}10^{-3}$, $1.7{\times}10^{-3}$ 및 $1.6{\times}10^{-3}(cm^2/s)$로 산출되었다.
순환전압전류법을 사용하여 전류-전압 곡선을 측정하였다. 전기화학적 특성과 금속의 표면상태간의 관계는 전자현미경(SEM)을 사용하여 조사하였다. 그리고 순환전압전류법에 의한 전기화학적 측정은 3 전극 시스템을 사용하였다. 측정 범위는 초기 포텐셜에서 -1350 mV까지 환원시키고, 연속적으로 1650 mV까지 산화시키고, 다시 초기지점으로 환원시켜 측정하였다. 스캔속도는 50, 100, 150, 200 및 250 mV/s를 선정하였다. 그 결과, 부식억제로 모노에탄올아민(MEA)을 사용하여 금속의 C-V 특성은 순환전압전류법으로부터 산화 전류에 기인한 비가역 공정으로 나타났다. 부식억제제로 MEA을 사용하였을 경우에는 전해질의 농도가 증가할수록 확산계수가 감소하는 경향을 나타내었다. 그리고 구리의 SEM 이미지를 보면, 전해질 농도를 증가시키면 표면부식은 증가하였다. 부식억제제로 $1.0{\times}10^{-3}M$ MEA를 첨가시키면, 전해질 농도 0.1 N의 경우 확산계수가 상대적으로 커서 부식억제 효과가 적었다.
우리는 순환전압전류법에 의한 인지질(sphingomyelin)과 polyamic acid 혼합물의 단분자 LB막에 대한 전기화학적 특성을 조사하였다. Sphingomyelin과 polyamic acid 혼합물의 단분자 LB막은 ITO glass에 LB법을 사용하여 제막하였다. 전기화학적 특성은 $KClO_4$ 용액에서 3 전극 시스템으로 측정하였다. 측정 범위는 연속적으로 1650 mV로 산화시키고, 초기 전위인 -1350 mV로 환원시켰다. 주사속도는 각각 50, 100, 150, 200 및 250 mV/s로 설정하였다. 그 결과 sphingomyelin과 polyamic acid 혼합물의 LB막은 순환전압전류도표로부터 환원전류로 인한 비가역공정으로 나타났다. Sphingomyelin과 polyamic acid 혼합물 LB막에서 전해질농도가 0.1N과 0.2N에서 확산계수(D)는 각각 $2.67cm^2s^{-1}{\times}10^5$과 $5.23cm^2s^{-1}{\times}10^6$을 얻었다.
전형적인 3-전극 시스템의 순환전압전류법을 사용하여 알킬기를 가진 에탄올아민 용액 중에서 스테인리스에 대한 전류-전압 곡선을 측정하였다. 스테인리스는 작업 전극으로, Ag/AgCl 전극은 기준 전극으로, 그리고 백금선은 상대 전극으로 각각 사용하였다. N-에틸에탄올아민과 N,N-디메틸에탄올아민 용액에서의 스테인리스의 C-V특성은 순환전압전류법으로부터 산화전류에 기인한 비가역 공정으로 나타났다. 부식억제제의 확산계수의 효과는 각각 농도 증가에 따라 감소하였다. 금속의 SEM 이미지로부터 0.5 N의 전해질에서 부식억제제인 N,N-디에틸에탄올아민 ($1.0{\times}10^{-3}M$)을 첨가한 경우, 구리와 니켈에서 부식억제 효과가 향상되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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