본 연구에서는 CH4/CO2 혼합가스에서 CO2 분리를 위해 세라믹 중공사 접촉막 모듈(HFMC)을 이용하여 실험을 수행하였다. 고 내구성의 HFMC를 제작하기 위해, 고강도의 중공사막을 제조하여 평가하였다. 제조한 중공사막을 이용하여 HFMC를 제작하였고, 실험은 CH4/CO2 혼합 기체(30% CO2, CH4 balance)와 monoethanolamine (MEA)를 사용하였다. HFMC 운전 중 기체와 흡수제의 압력이 CO2 제거 효율에 어떠한 영향을 주는지 평가하였다. CO2 제거 효율은 기체압력이 증가함에 따라 같이 상승하였으며, CO2 흡수 flux 또한 액체유량과 함께 증가하는 추세를 보였다. 또한 CO2 흡수율이 40% 이하일 때 는 흡수제가 아래쪽에서 들어가는 향류형태인 LTS-1이 흡수제가 위쪽에서 들어가는 향류형태인 LTS-2보다 CO2 제거 성능 이 높았으며, 흡수율이 40% 이상일 때는 LTS-2가 LTS-1보다 성능이 높았다.

A highly performing and durable forward osmosis (FO) membrane was prepared using a polydopamine-modified polyolefin (DPO) support via an aromatic solvent (toluene)-based interfacial polymerization (IP). The hydrophobic polyolefin support was uniformly hydrophilized by polydopamine coating, which provided long term operation stability. In addition, a highly permselective selective layer was prepared on the hydrophilic DPO support by the toluene-based IP, which promoted amine diffusion and the subsequent IP reaction. As a result, the prepared DPO-supported TFC membrane exhibited significantly high FO performance, which was ~4.9 times higher FO water flux and ~62% lower specific salt flux than those of a commercial FO (HTI-CTA) membrane in FO mode. Furthermore, its excellent mechanical and chemical stability enabled stable operation.

Saline water electrolysis (SWE) is an electrochemical technology to directly generate valued chemicals such as chlorine gas (Cl2), hydrogen (H2), and sodium hydroxide (NaOH) by applying electric energy. The key materials in SWE are cation exchange membranes with high selectivity to sodium ions under chemically harsh SWE conditions. The representative SWE membranes are perfluorinated double layered membranes composed of perfluorinated sulfonic acid layer and carboxylic acid layer to transport sodium ions rapidly and to prevent the passage of hydroxide ions, respectively. The commercially available membranes are, however, suffering from delamination issues occurring in their interface. In this presentation, delamination-free membrane fabrication processes will be addressed.

이온전도성 분리막을 이용한 산소 제조 기술은 효율적으로 산소를 제조할 수 있으며, 산소부화 연소기술, 순산소 연소기술 등에 적용 범위가 넓다. 고온에서 운전하는 특성상 열적, 화학적으로 안정적이어야 하며, 특히 이산화탄소 재순환기술을 적용하기 위해서는 이산화탄소 내성이 필수적이다. 본 연구에서는 높은 투과성능을 가지는 Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ를 상전이 및 소결법으로 중공사막을 제조하였으며 표면을 페롭스카이트-플로라이트 이중상 물질로 개질하여 이산화탄소 내성을 갖도록 하였다. 제조한 분리막을 산소 분리 모듈에 적용하여 부피당 면적에 따른 투과도 및 산소 유량 변화를 관찰하였다.

The highly performing polyamide (PA) thin film composite (TFC) reverse osmosis (RO) membrane was prepared using the commercialized porous polyolefin (PO) membrane as a support. The PO-supported TFC (PO-TFC) membrane was fabricated via a conventional interfacial polymerization process. The highly permselective PA layer was formed by optimizing membrane fabrication parameters such as monomer/additive composition and post-treatment. The uniform pore structure and high surface porosity of the PO support are beneficial for improving the membrane permselectivity. As a result, the prepared PO-TFC membrane showed ~30% higher water flux and ~0.4% higher NaCl rejection compared to a commercial RO membrane. In addition, the PO-TFC membrane exhibited excellent mechanical properties and organic solvent resistance.

An advanced organic-inorganic polymer composite membranes are synthesized to enhance chemical stability for the application of unitized regenerative fuel cells (URFCs). In order to improve chemical stability of polymer membrane, organic polymer is composed with inorganic materials for long-term operation of URFC. By addition of inorganic polymer, chemical stability of polymer membrane has highly increased. However, higher concentration of inorganic particles may lead to brittleness in polymer membrane. Therefore, the optimization of inorganic materials in polymer membrane is a crucial for the preparation of polymer membrane with high chemical stability in URFC.

An advanced organic-inorganic composite membrane is investigated to enhance mechanical and chemical stability of membrane for vanadium redox flow battery (VRFB). In order to improve chemical and mechanical stability of membrane, organic polymer is composed with inorganic material for VRFB. The inorganic material can be used as anti-oxidant for improving membrane chemical stability during long-term operation of VRFB. However, higher concentration of inorganic particles increased the hydrophobicity which may make membranes brittle. Therefore, the optimization of inorganic materials in polymer membrane is carried out for the application VRFB.

A porous polyolefin (e.g. polypropylene and polyethylene) membrane has been commercialized as a lithium ion battery separator. The highly performing thin film composite (TFC) forward osmosis (FO) membrane was fabricated using the porous polyolefin membrane as a support via typical interfacial polymerization process. A very thin thickness (~8 μm) and highly interconnected pore structure of the polyolefin support can greatly reduce the internal concentration polarization, leading to high water flux, as evidenced by its low structural parameter (~168 μm). The prepared polyolefin-supported TFC membrane showed ~3.7 times higher water flux and ~33% lower specific salt flux compared to HTI-CTA commercial FO membrane with 1.0 M NaCl draw solution and DI water feed solution in FO mode. In addition, its excellent mechanical strength enables stable membrane operation.

본 연구는 양이온 불균질막을 제조하기 위해 PVDF matrix에 상용 양이온교환수지와 sulfonated poly(phenylene oxide)(SPPO)를 배합하여 제조, 이온 흡착 특성에 관하여 연구하였다. 연구결과 PVDF-IER 불균질막과 PVDF-SPPO 불균질 막 PVDF-SPPO-IER과 비교하였을 때 고분자 매트릭스의 비율이 30% 이하일 경우 이온교환용량, 전기저항에서 우수한 물성 을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 인장강도의 경우 PVDF resin의 약한 내구성에도 불구하고 상용화 불균질막과 비교하 여 최대 5배 이상의 강인한 모습을 보이고 있는 것으로 확인할 수 있었다. 따라서 화학적 특성과 기계적 특성을 고려했을 때 PVDF와 이온교환분말과 SPPO의 혼합 최적 비율은 30 : 70이며 이때의 전기저항은 3~5 Ω⋅cm2, 이온교환 용량은 0.6~1.0 meq/g으로 측정되었고 기계적 강도는 12~15 kgf/cm2으로 측정되었다.

태양전지는 태양복사에너지를 반도체의 광전효과를 통해 전기에너지로 변환시키는 친환경 에너지변환장치를 의미한다. 수분을 포함하는 다양한 화학물질들에 대한 높은 차단성을 갖는 다층형 필름인 백시트는 태양전지의 중요한 요소이다. 대표적인 백시트는 polyvinyl fluoride (PVF)와 poly(ethylene terephthalate) (PET)의 다층필름으로 구성된다. PVF는 높은 내후성을 가지는 반면, 가격이 상대적으로 비싼 단점을 보인다. 따라서, 백시트의 제조가격을 낮출 수 있으면서, 동시에 실제 태양전지모듈에 적용할만한 수명특성을 만족시킬 수 있는 대체소재의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 일정수준의 결정성을 갖는 PET 필름을 PVF 필름 대신 사용하였다. 그러나, PET 소재는 다양한 pH 조건에서 trans-esterification 및 가수분해에 의해 분해될 수 있기 때문에, 태양전지의 구동조건에서 PET의 분해거동을 이해할 필요가 있다. 단시간 내 화학적 분해거동을 평가하기 위해서, 가속화된 PET 분해실험 프로토콜이 개발되었다. 마지막으로, 제안 개념의 효용성은 태양전지모듈의 장기운전성능 평가를 통해 확인하였다.

아스팔트 콘크리트 포장은 공용 수명에 따라 영구변형이나 균열과 같은 포장 파손이 발생난다. 이에 도로 포장 유지 보수 방법인 균열 보수법은 도로의 노후화를 저감시키는 유지 보수 공법으로 이용되고 있다. 도로 포장 유지 보수에서 균열 발생시 간단한 균열 실링과 패칭을 통해 포장면의 침하를 지연 시킬 수 있 다는 연구 결과가 있다. 이는 균열부의 산화를 지연시킴과 동시에 수분 침투로부터 표층과 중층간, 중층과 기층간의 안정된 층을 형성하는 것이다(강인원, 2012). 도로교통 제 129호에 다르면 미국에서 균열 발생이 10~20%인 경우 균열 실링이 효과적이라고 보고되고 있다. 국내 균열 보수의 경우 대부분 가열식 보수법이 적용되고 있다. 가열식 균열 보수법은 특수 장비와 시공 기술자가 필요하다. 이는 시공시 시간 및 비용을 초래한다. 또한 높은 온도에서 시공하기 때문에 공해물질 발생하여 인체나 환경에 피해를 줄 수 있다. 이에 상온식 균열 보수제를 개발하여 시공성, 비용 및 환경적 이익을 얻고자 한다. 하지만 상온식 균열 보수제는 가열식 균열 보수제에 비해 내구성, 접착성, 양생 시간 등 이 취약한 것은 사실이다. 이에 경화속도가 빠른 고내구성 상온식 균열 보수제를 개발하여 적용하고자 한다.

PURPOSES: The problem under this circumstance is that the erosion not only drops strength of the steel dowel bar but also comes with volume expansion of the steel dowel bar which can reduce load transferring efficiency of the steel dowel bar. To avoid this erosion problem, alternative dowers bars are developed. METHODS: In this study, the bearing stresses between the FRP tube dowel bar and concrete slab are calculated and compared with its allowable bearing stress to check its structural stability in the concrete pavement. These comparisons are conducted with several cross-sections of FRP tube dowel bars. Comprehensive laboratory tests including the shear load-deflection test on a full-scale specimen and the full-scale accelerated joint concrete pavement test are conducted and the results were compared with those from the steel dowel bar. RESULTS: In all cross-sections of FRP tube dowel bars, computed bearing stresses between the FRP tube dowel bar and concrete slab are less than their allowable stress levels. The pultrusion FRP-tube dowel bar show better performance on direct shear tests on full-scale specimen and static compression tests at full-scale concrete pavement joints than prepreg and filament-winding FRP-tube dowel bar. CONCLUSIONS: The FRP tube dowel bars as alternative dowel bar are invulnerable to erosion that may be caused by moisture from masonry joint or bottom of the pavement system. Also, the pultrusion FRP-tube dowel bar performed very well on the laboratory evaluation.

본 연구는 고내구성을 가진 고분자 전해질 막을 제조하는 것으로 연료전지에 적용하기 위하여 poly(vinyl alcohol)를 주쇄부로 하여 poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA-MA)와 3-(trihydroxysilyl)-1-propanesulfonic acid (THS-PSA)를 polyethylene막에 함침시켜 막을 제조하였다. 제조된 막을 함수율, 접촉각, FT-IR, 수소이온전도도, 탄성계수 등의 측정을 통해 친수성 고분자가 함침된 막의 특성평가를 실시하였다. FT-IR 분석과 접촉각 측정을 통해 PE막에 함친된 막에서 친수성기의 유무를 확인하였다. 수소이온전도도를 측정한 결과 30% THS-PSA의 막이 55℃에서 1.27×10 ­1S/㎝의 값을 나타내어 우수한 수소이온전도도를 나타내었으며, 탄성계수의 측정을 통해 polyethylene막에 비하여 THS-PSA가 함침된 막의 기계적 강도가 15%까지는 최대 7배까지 향상되어 막의 내구성이 향상되었음을 확인하였다.