Debye와 Cole-Cole 모델을 통한 폴리이미드 소재의 유전율조사비교 연구

• 영문명: Analysis of Frequency-Dependent Permittivity in PolyimideUsing Debye and Cole–Cole Models
• 발행기관: 표준인증안전학회
• 저자명: 이준혁
• 간행물 정보: 『표준인증안전학회지』제15권 제2호, 122~128쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 사회과학 > 사회과학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.06.30

국문 초록

본 연구에서는 폴리이미드의 유전율 데이터를 분석하여 Debye 모델과 Cole-Cole 모델을 적용한 수식기반 계산을 수행하였다. 주파수 대역에 의존하여 유전율 거동을 수식기반 모델로 해석하는 것은 항공 및 우주용 고분자 유전체에 대한 전파 투과율 및 통신 안정성을 확보하는데 그 목적이 있다. 본 연구를 통해 획득된 결과를 정리 및 종합하면 하단과 같이 요약될 수 있다. 폴리이미드의 유전율 데이터 분석결과, 정저주파 유전율과 고주파 유전율은 각각 3.21과 3.18로 나타났다. Debye 모델은 주파수에 따른 미세한 유전율 감소를 해당 대역에서 비교적 유사하게 모사하였으며, 실험 값과의 최대 오차가 0.013 내외로 나타났다. 반면, Cole-Cole 모델의 경우 두 종의 분포인자를 도입함으로써 relaxation time 분포를 고려하였음에도 불구하고 제시된 파라미터 값 범주 내에서 예측된 유전율 값이 거의 평탄하게 나타나 실제 데이터에서 보인 하강 추세를 재현하는데 실패하였다. 상기 결과를 통해 폴리이미드 시편의 경우 극성 작용기에 의한 분극회복이 상대적으로 균일한 relaxation time을 보임을 알 수 있으며 해당 연구범위에서는 단일 relaxation time을 전제로 한 Debye 모델이 Cole-Cole 모델 대비 적절하다는 결론을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 고분자 유전체의 수치모델 기반 파라미터를 계량화하고, 이에 대한 정량적 모델을 평가했다는 점에서 유관분야 및 표준(안) 제정에의 활용이 가능할 것으로 기대된다.

영문 초록

In this work, the dielectric properties of polyimide were quantitatively evaluated through analytical modeling using the Debye and Cole–Cole frameworks. Frequency-dependent permittivity behavior was characterized, targeting applications in aerospace polymer dielectrics where high-frequency transparency and communication stability are critical. Experimental measurements yielded a static permittivity of 3.21 and a high-frequency limit of 3.18. The Debye model accurately reproduced the observed frequency-dependent decline, with a maximum absolute deviation of 0.013. In contrast, the Cole–Cole model, despite incorporating distribution parameters for relaxation time, failed to reflect the measured trend, instead producing an unrealistically flat response across the frequency band. These findings indicate that the polarization recovery of polyimide—dominated by dipolar reorientation—is characterized by a relatively narrow relaxation time distribution. As such, the single-relaxation Debye model offers a more suitable representation for this material under the tested conditions. This study demonstrates the feasibility of parameter extraction and uncertainty analysis based on physical dielectric models, and its outcome is expected to support future standardization and design of polymer-based dielectric components for high-frequency systems.

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 실험방법

Ⅲ. 연구결과 및 해석

Ⅳ. 결론 및 제언

참고문헌

키워드

폴리이미드 유전율 자유공간 측정법 Debye 모델 Cole-Cole 모델 polyimide dielectric permittivity free-space measurement Debye Model Cole-Cole Model