전분입자의 수산기와 음이온성 검 가수분해물의 카르복실기 사이의 에스테르(ester) 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 마이크로웨이브 방전 저온 플라즈마(microwave-discharged cold plasma, CP)의 가능성이 최근 보고되었다. 본 연구는 CP 처리에 의한 옥수수전분 입자들의 수산기와 음이온성 검 가수분해물의 카르복시기의 에스테르 유도체들 형성에 대한 CP의 친환경 반응촉매로서의 활용가능성을 조사하기 위해 옥수수전분과 음이온성 검 가수분해물을 혼합하여 CP를 처리하고 이들의 용해도, 팽윤력, 호화특성, 점도특성을 조사하였다. 옥수수전분은 pH 5.5로 조정된 음이온성 검 (산 처리를 한 Low-methoxy Pectin, ALP; 효소 처리를 한 Low-methoxy pectin, ELP) 가수분해물을 혼합하여 상온 (Native) 및 80℃(Swollen)에서 30분간 교반한 후 수분함량이 10% 이하가 될 때까지 50℃에서 건조하여 전분-음이온성 검 반응혼합물을 제조하였다. 제조된 반응혼합물들은 900 W 전력으로 마이크로웨이브를 발진시켜 N2환경에서 형성된 CP 하에서 20분 동안 처리하였다. 처리된 반응혼합물의 용해도 (총당 및 전분), 팽윤력, 호화특성, 점도특성을 분석하였다. 총당-용해도는 Swollen 처리와 관계없이 CP 처리 후, 유의적인 증가를 보였다. 반응혼합물들의 전분-용해도는 Swollen 처리와 관계없이 ELP의 경우 유의차가 없었으나, ALP의 경우 CP 처리 시, 줄어들었다. 팽윤력은 Native 반응혼합물이 Native CP 처리군들보다 유의적으로 높았으나, Swollen 반응혼합물은 Swollen CP 처리 군들보다 유의적으로 낮았다. 호화특성의 경우 CP 처리에 의해 유의적인 차이가 없었으나, Swollen 처리 군들은 Native 처리군들보다 유의적으로 높은 호화온도를 나타내었다. 또한 ELP의 경우 peak 온도가 2개 나타났고, Swollen ALP의 경우 CP 처리에 의해 enthalpy 값이 증가하였다. 점도 특성의 경우 CP 처리 군들은 점도가 유의적으로 증가하는 결과값을 보였고, 노화와 관련 있다고 볼 수 있는 전분입자의 파괴 정도가 CP 처리 후, 감소하였다. 결과적으로 CP에 의해 옥수수전분과 음이온성 검 가수분해물의 용해도, 팽윤력, 점도 특성에 유의적인 차이가 생겼으며, CP가 에스테르 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 기대된다. 또한 Swollen 처리된 CP의 경우 호화특성에 영향을 미쳤으며 Swollen 처리가 CP 처리에 더욱 용이하게 작용했을 가능성이 있다.

도시 녹지는 도시 내 기후완화, 공기정화 등의 역할 뿐만 아니라 자연과는 거리가 먼 환경에서 생활하는 도시민의 자연 접촉과 자연환경에서의 활동으로 정신적 안정을 찾고 질병 예방 및 치유하는 역할을 하고 있다. 녹지는 음이온, 피톤치드와 같은 인체에 긍정적인 영향을 미치는 물질을 생성하는 공간으로 도시민의 육체적·정신적 쾌적성에 큰 영향을 미치고 있다. 특히 음이온에 대한 연구는 1960년대 이후로 꾸준히 진행되어 왔으며, 전기적 특성에 의한 공기 정화효과와 인체에 긍정적 영향을 미쳐 신진대사가 촉진되는 효과가 입증되어 왔다. 이에 본 연구는 대표적인 도심지 내 산지형 공원인 경주 남산에서 인간건강에 긍정적인 영향을 미치는 대표적 인자인 음이온을 지형구조 및 해발고도에 따른 발생량 분포실태를 분석하고 각 유형에 따른 기상인자 및 음이온과의 상관 성을 분석하여, 향후 지형구조 및 해발고도에 따른 기상인 자 및 음이온 상관관계의 기초자료로 제시하고자 하였다. 연구 대상지는 경주에 위치한 남산을 대상으로 진행하였다. 연구 시기는 11월 가을철이며 광합성량이 가장 높은 시간대인 11시~15시 사이에 측정을 진행하였다. 측정 지점 은 총 26지점으로 능선부 13지점, 계곡부 13지점으로 선정 하였고 해발고도 80m부터 320m까지 매 20m 마다 측정을 진행하였다. 계곡부, 능선부로 나누어 현존식생을 조사한 후 측정지점마다 기온, 상대습도, 일사량, 풍속, 음이온 발생 량을 각각 5반복 측정하였다. 통계분석은 SPSS 18.0 프로 그램을 활용하여 분석하였다. 현존식생유형 분석 결과, 소나무림과 혼효림이 나타났으 며, 총 26개 측정지점 중 계곡부에서 소나무림 6개소, 혼효림 7개소가 나타났고, 혼효림의 경우 소나무, 참나무 식생이 었다. 능선부에서 소나무림 12개소, 혼효림 1개소가 나타났고, 혼효림의 경우 소나무, 신갈나무 등이 나타났다. 계곡부 측정지점의 수고의 경우 8~16m, 평균 수고는 11.92m로 나타났으며, 흉고직경의 경우 15~46cm, 평균 흉고직경은 26.69cm로 나타났다. 능선부 측정지점의 수고의 경우 8~15m, 평균 수고는 10.52m로 나타났으며, 흉고직경의 경우 15~30cm, 평균 흉고직경은 22.95cm로 나타났다. 지형구조 및 해발고도에 따른 기상요소 분석의 경우 기온은 해발고도가 높아질수록 낮아지는 경향을 보였고 평균 기온은 능선부(9.82℃) > 계곡부(8.44℃)이었다. 상대습도 는 해발고도가 높아질수록 감소하는 경향을 보였고 평균 상대습도는 계곡부(59.01%) > 능선부(58.64%) 순으로 높은 경향을 보였다. 풍속은 경향을 보이지 않았으며 평균 풍 속은 능선부(0.63m/s) > 계곡부(0.37m/s) 순으로, 평균 일사 량은 능선부(5120lux) > 계곡부(1831lux) 순으로 높은 경향 을 보였고 해발고도 300m지점에서 역전현상이 나타났다. 이는 해발고도에 따른 식생의 변화로 사료되었다. 지형구조 및 해발고도 차이에 따른 음이온 발생량 분석결과, 능선부에서 580.04ea/cm3, 계곡부에서 636.81ea/cm3로 계곡부가 더 높은 음이온 발생량을 보였다. 계곡부와 능선 부 모두 해발고도가 증가할수록 음이온 발생량이 증가하는 경향을 보였다. 이는 해발고도가 증가할수록 낮아지는 기온 과 높아지는 상대습도 때문에 나온 결과로 사료되었다. 음이온 발생량과의 상관성 분석을 실시한 결과 계곡부의 경우, 풍속, 상대습도, 일사량, 해발고도와는 정의 상관관계 가 있는 것으로 분석되었고, 기온과는 부의 상관관계에 있는 것으로 분석되었다. 능선부의 경우 상대습도, 일사량, 해 발고도와는 정의 상관관계가 있는 것으로 분석되었고, 기온 과는 부의 상관관계가 있는 것으로 분석되었다. 계곡부와 능선부의 분석 결과가 다른 이유는, 선행 연구 고찰 결과 음이온 발생에 다양한 요소가 영향을 미치는데 지형구조가 달라지면서 그에 따라 기상 및 기후 또한 달라지기 때문인 것으로 판단되었다.

인공구조물이 밀집된 도시환경에 의해 인간은 여러 가지 신체적 정신적 질병에 노출되고 있다. 이러한 문제로 Wellbeing, 로하스 등 친환경적인 삶에 대한 관심이 높아지면서 치유에 대한 관심이 증가하고 있다. 치유에 대한 관심이 높아지면서 주요 치유인자인 피톤치드와 음이온의 발생 및 효과에 대한 연구가 조금씩 진행되고 있는데, 피톤치드 는 식물이 병원균, 해충, 곰팡이에 저항하기 위해 분비하는 물질로 테르펜으로 구성되어 있으며, 음이온은 공기정화 효과와 인체의 자율신경계를 조절하는 기능을 수행한다. 이에 본 연구에서는 월악산국립공원 내 일본잎갈나무림을 대상으로 지형구조 차이에 따른 시간대별 음이온발생량을 측정하고, 기온, 상대습도, 일사, 풍속 등 기상요소를 측 정하여 시간대별 지형구조에 따른 기상요소와 음이온 발생 량의 상관관계를 규명하고자 하였다. 연구대상지는 행정구역상 북쪽으로는 제천시, 충주시와 단양군의 경계에 위치하고 남쪽으로는 문경시의 경계에 위치하고 있는 월악산국립공원을 대상으로 진행하였다. 측정 지점은 일본잎갈나무가 우점하고 있는 능선부와 계곡부로 두 지점에서 고정 측정하였다. 능선부와 계곡부에 방형구 (20m X 20m)를 설치하고 매목조사 및 음이온, 기온, 상대 습도, 풍속, 일사량을 측정하였다. 식생조사는 각 조사구에 대하여 수목의 크기에 따라 교목, 아교목, 관목으로 구분하 여 수종과 흉고직경을 측정하여 식생조사표에 기록하였다. 측정기간은 8월로 측정시간대는 11시부터 16시까지 진행 하였으며, 통계분석은 SPSS 18.0을 이용하여 상관성 및 일 원배치분산분석(DMRT), 독립표본 T 검정, 회귀분석을 실시하였다. 능선부와 계곡부의 교목층은 일본잎갈나무로 구성되어 있었으며, 능선부는 수고 17~28m, 흉고직경 15~33cm, 계 곡부 수고 20~32m, 흉고직경 17~42cm로 해발고에 따른 수고에 차이는 있었다. 능선부의 아교목층에서는 참나무류 인신갈나무, 굴참나무, 상수리나무 등이 조사되었으며, 수고 4~17m, 흉고직경 6~24cm였다. 아교목층에 참나무류가 우점하고 있는 것으로 보아 천이가 진행 중인 것으로 판단되 었다. 계곡부에서는 물푸레나무, 산뽕나무, 고로쇠나무 등이 있었으며, 수고 4~15m, 흉고직경 4~15cm로 조사되었다. 지형구조에 따른 평균기온은 능선부 27.94±1.11℃(26.36~ 29.46℃)였으며, 계곡부는 27.22±0.50℃(26.12~27.66℃)로 조사되었다. 시간대별 지형구조에 따라 기온은 통계적으로 유의성이 높은 것으로 나타났다. 평균풍속은 능선부 0.15m/s, 계곡부 0.13m/s으로 조사되었으며, 통계적으로 유의성이 높은 것으로 분석되었다. 평균 일사량은 능선부 71.83W/m2, 계곡부 38.13W/m2으로 조사되었으며, 통계적으로 유의성이 높은 것으로 분석되었다. 지형구조에 따른 평균 음이온 발생량은 능선부 736.07ea/cm3, 계곡부 1,825.33ea/cm3으로 계곡부에서 1,089.26ea/cm3 높 은 것으로 분석되었으며, 시간대별 지형구조에 따라 음이온 발생량은 통계적으로 유의성이 높은 것으로 분석되었다. 능 선부에서 음이온 발생량은 상대습도와 정의 상관관계로 분석 되었으며, 계곡부에서 음이온 발생량은 기온과 정의 상관관계로 분석되었다. 이 연구 결과로 국립공원 내 지형구조별 음이온 발생량의 차이를 파악하였다. 지형구조의 차이에 따른 시간대별 기상 요소와 음이온 발생량의 상관성을 확인할 수 있었다.

전분입자의 수산기와 음이온성 올리고당의 카르복실기 사이의 에스테르(ester) 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 마이크로웨이브 방전 저온플라즈마(microwave-discharged cold plasma, MWCP)의 가능성이 최근 보고되었다. 본 연구는 MWCP 처리에 의한 옥수수전분 입자들의 수산기와 음이온성 올릭고머의 카르복시기의 에스테르 유도체들 형성에 대한 MWCP의 친환경 반응촉매로서의 활용가능성을 조사하기 위해 옥수수전분과 음이온성 올리고머를 혼합하여 MWCP를 처리하고 이들의 용해도, 팽윤력 및 호화특성을 조사하였다. 옥수수전분은 pH 5.5으로 조정된 음이온성 검(λ-carrageenan, LC; Low-methoxy Pectin, LP; Sodium Alginate, SA; 효소 처리를 한 pectin, ELP) 가수분해물(단량체, 이량체 및 올리고머 혼합물)을 혼합하여 상온 (무처리) 및 80°C (선호화)에서 30분간 교반한 후 수분함량이 10% 이하가 될 때까지 50°C에서 건조하여 전분-음이온성 반응혼합물을 제조하였다. 제조된 반응혼합물들은 900 W 전력으로 마이크로웨이브를 발진시켜 N2 환경에서 형성된 MWCP 하에서 20분 동안 처리하였다. 처리된 반응혼합물은 용해도(총당 및 전분), 팽윤력, 호화특성을 분석하였다. 총당-용해도는 전분-음이온성 반응혼합물들 및 MWCP 처리군들 모두 옥수수전분에 비해 유의적으로 증가하였다. MWCP 처리군들 중 선호화된 혼합물의 처리군들의 용해도가 각각의 무처리 처리군들에 비해 높은 총당-용해도를 나타내었다. 반응혼합물들의 전분-용해도는 총당-용해도와 미미한 차이를 보였지만, MWCP 처리군들은 총당-용해도보다 유의적으로 낮은 전분-용해도를 나타내었다. 팽윤력은 무처리 반응혼합물이 무처리 MWCP 처리군들보다 유의적으로 높았으나, 선호화 반응혼합물은 선호화 MWCP 처리군들보다 유의적으로 낮았다. 호화특성의 경우 옥수수전분에 비해 MWCP 처리의 유무와 관계없이 전분-음이온성 가수분해물 혼합물들은 높은 호화온도를 나타냈다. 무처리 반응혼합물들은 이들 각각의 무처리 MWCP 처리군들과 호화온도에 의한 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 선호화 반응혼합물들은 이들 각각의 선호화 MWCP 처리군들보다 유의적으로 낮은 호화온도를 나타내었다. 결과적으로 MWCP는 옥수수전분과 음이온성 검 가수분해물들 사이의 에스테르 결합 형성을 촉매하는 것으로 기대되며, 전분-음이온성 검 가수분해물들의 선호화 처리가 MWCP의 반응촉매로서의 역할을 용이하게 하는 것으로 생각된다.

전분 페이스트나 겔의 초기 노화현상은 전분 내의 아밀로오스 분자들 사이의 신속한 회합의 결과이며, 전분성 가공식품들의 품질저하의 주요 원인들 중 하나이다. 본 연구는 멥쌀전분의 물리적, 열적, 및 유변학적 특성에 대한 음이온성 검의 첨가와 멥쌀전분-음이온성 검 혼합물에 대한 건열처리의 효과의 조사를 통해 노화를 지연(또는 억제)할 수 있는 멥쌀전분 소재를 개발하고자 하였다. 습식제분된 멥쌀가루로부터 알칼리침지법을 통해 제조된 멥쌀전분을 사용하였으며, 음이온성 검은 carboxymethylcellulose (CC), λ-carrageenan (LC), low-methoxy pectin (LP), sodium alginate (SA)와 xanthan gum (XT)를 사용하였다. 1%(w/w)의 음이온성 검 용액(pH 5.5)을 제조하여 멥쌀전분과 혼합한 후 50°C의 온도로 건조하여 멥쌀전분-음이온성 검 혼합물(수분함량 10% 미만)을 제조하였다(건열처리대조군). 또한 멥쌀전분은 음이온성 검류의 첨가없이 동일하게 처리하여 건열처리대조군에 대한 원료대조군으로 하였다. 제조된 원료대조군과 건열처리대조군은 130°C의 컨벡션오븐에서 4시간 동안 건열처리하여 각각 원료건열처리군과 건열처리군(건열처리 멥쌀전분-음이온성 검 반응물)을 제조하였다. 제조된 대조군과 처리군들은 용해도, 팽윤력, 호화/노화 특성, 페이스팅 점도 특성, 페이스트의 점탄특성을 측정하였다. 용해도는 LP 건열처리군이 24.8%로 가장 높았고, 원료대조군과 건열처리 대조군에 대한 건열처리의 효과는 원료, LC 및 LP 건열처리군들은 이들 각각의 대조군에 비해 높았으며, SA 및 XT 건열처리군들은 낮았다. 팽윤력은 LP 건열처리군을 제외한 모든 건열처리군들이 이들 각각의 대조군들 보다 유의적으로 낮았다. 호화온도는 모든 건열처리군들이 이들 각각의 대조군보다 유의적으로 낮은 수준을 나타내었고, 호화엔탈피는 원료대조군이 12.8 J/g으로 건열처리대조군, 원료건열처리군, 건열처리군보다 높은 수준을 나타내었다. 페이스팅 점도 특성에 있어 원료대조군과 원료건열처리군보다 낮은 치반점도(setback viscosity)는 LM 및 XT 건열처리대조군과 건열처리군에서 관찰되었다. 대조군들과 건열처리군들을 페이스트로 제조한 후 상온에서 1시간 동안 방냉하여 형성된 페이스트들의 점탄특성을 측정하였을 때, XT 건열처리군을 제외한 건열처리군들은 이들의 대조군들에 비해 유의적으로 감소하였다. 게다가 LM 및 XT 건열처리군들은 이들의 건열처리대조군에 비해 각각 높은 정도로 감소하거나 증가하는 현상을 나타내었다. 또한 80도의 페이스트를 25도에서 시간에 따라 점탄특성을 변화를 측정하였을 때, 2시간 후 점탄특성의 증가는 건열처리대조군에 비해 LM 건열처리군이 가장 낮은 수준을 나타내었다. /g8 s 따라서 LM 건열처리군은 은 용해도가 이의 건열처리대조군에 비해 높은 수준이지만 이들의 치반점도 및 점탄특성들을 비교할 때, LM은 멥쌀전분과 단순혼합하거나 LM-멥쌀전분 혼합물의 건열처리를 통해 멥쌀전분 페이스트의 노화를 지연시키는 효과가 큰 것으로 판단된다.

기존에 많이 이용되고 있는 전기탈이온(EDI) 공정은 전기투석법과 이온교환수 지법을 혼합한 공정이다. 이 공정에 이용되는 모듈은 전기투석을 위한 양･음이 온교환막, 두 막 사이에 이온교환수지로 채워지는 형태이다. 하지만 이온교환수지와 양･음이온교환막으로 인해 모듈의 크기가 커지는 단점이 있다. 이러한 점 들을 바탕으로 현재 이온교환수지를 글라인딩하여 바이폴라형태의 막으로 만든 전기흡착탈이온 공정 모듈이 생산되고 있다. 본 연구는 모듈에 적용할 수 있는 높은 이온교환능력을 가지는 이온교환고분자를 합성하고, 이온교환수지을 대신 할 이온교환그룹을 가진 나노입자를 제조하여 이 둘을 적절하게 조절하여 하이브리드막을 제조하였다. 그리고 제조된 하이브리드막은 다양한 특성평가를 실시하였고, 그에 따른 고찰을 진행하였다.

While commercial polystyrene-based ion exchange membranes have simple manufacturing processes, they also possess the poor durability due to their brittleness. Poly(ethylene glycol)methyl ether methacrylate with hydrophilic side chain of poly(ethylene glycol) (PEG) was used as a co-monomer to make the membranes have improved flexibility. Hydrophilicity/hydrophobicity of the anion exchange membrane was able to be adjusted by varying the chain lengths of the PEG. For the preparation of the anion exchange membranes, a porous PE substrate was immersed into monomer solutions and thermally polymerized. The prepared membranes were then subsequently post-aminated using trimethylamine. The prepared pore-filled anion exchange membranes were evaluated in terms of ion exchange capacity, electric resistance and water uptake.

친환경화소재 음이온 교환막을 제조하기 위하여 수용성 PVA에 (Formylmethyl) triphenyl-phosponium chloride의 모노머를 아세틸화 반응에 의해 고정시켰다. 제조한 막의 특성을 분석하기 위해 FTIR, TGA. SEM등의 기기분석장치 및 물리 화학적 기본 특성인 IEC, Transport number, MER등을 조사하였고 이에 대한 거동을 보고하고자한다.

음이온 교환막은 전기투석, 전기흡착식 탈염(capacitive deionization), 연료전 지 등에서 탈염과 전기 에너지 생산에 활용될 수 있다. 가교되어 있지 않은 음 이온 교환막은 물이나 유기용매에 대해 취약하거나 내구성이 약해서 장기간 사용해야 하는 경우 멤브레인의 안정성에 문제가 될 수 있다. 본 연구에서는 폴리 페닐렌 옥사이드계 음이온 교환막과 가교제의 종류와 실험 조건에 따라 가교하고 가교된 멤브레인의 물성과 특성을 조사하였다. 가교제의 종류로는 BADGE, m-PDA, HMDA를 사용하였다. 가교제 함량에 따른 유기용매 용해 여부와 IR 특성 피크 변화를 조사하였다. 가교결합 반응속도는 HMDA>m-PDA>BADGE 가교 제 순으로 빨랐다. 가교 전후의 이온교환용량, 함수율 등을 측정하고 비교하였다. 가교된 음이온 교환막의 내화학성과 기계적 특성이 우수하였다.

화석연료의 무분별한 사용에 따라 이산화탄소 배출 등 환경오염의 문제가 대두되면서, 전 세계적으로 신⋅재생에 너지 및 친환경 에너지에 많은 연구가 이루어지고 있다. 연료전지는 전기에너지를 발생시키며 부산물로써 물만을 생성하는 친환경 에너지 발전 장치이다. 특히, 음이온 교환막을 이용한 알칼리 연료전지(Anion Exchange Membrane Alkaline Fuel Cell, AEMAFC)는 수소이온 교환막을 이용한 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)에 비해 보다 높은 촉 매의 활성으로 인해 저가의 금속 촉매의 사용이 가능하다는 장점이 있다. 이러한 AEMAFC에서 요구되는 AEM의 특성으로 는 연료전지가 작동하는 높은 pH 조건에서 높은 이온전도도 뿐만 아니라 화학적 안정성이다. 본 연구에서는 화학적 안정성 을 극대화 시키기 위하여 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 고분자에 spacer-type의 전도기를 도입함과 동시에 가교법을 이용하여 높은 이온전도도(80°C, 67.9 mS cm-1)와 기계적 성질(영률 : 0.53 GPa) 뿐만 아니라 높은 pH 조건에서 화학적 안정 성(80°C, 1000 h, 6.8% loss of IEC)을 갖는 AEMAFC용 고분자 전해질 막으로써의 가능성을 제시하였다.

바나듐 산화환원 흐름 전지에 핵심적으로 사용되는 이온교환막은 일반적으로 양이온교환막을 사용하고 있으나 co-ion인 바나듐 이온의 투과에 의한 장기적 성능 저하 문제를 해결하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 바나듐 투과도 및 장 기 운전 안정성의 특성을 파악하기 위해 세 가지 다른 관능기를 보유한 음이온교환막을 제조하였다. 기저막으로는 다공성 폴 리에틸렌 필름에 benzyl chloride (VBC)과 divinylbenzene (DVB)을 충진 및 가교 중합하여 제조한 후, 세 가지 다른 아민 관 능기를 각각 도입하였다. 제조된 음이온교환막들에 대해 바나듐 이온 투과 정도 및 장기 운전 안정성을 관찰한 결과 triethylamine을 관능기로 적용한 음이온교환막에서 높은 에너지효율을 유지하면서도 가장 장기적 운전 안정성을 확보할 수 있었다.

계면동전위라 불리는 제타전위(zeta potential)란 표면 전하적 특성을 정량화 한 값으로 전기동역학적 현상으로 발 생하는 전위차를 말한다. 제타전위는 막오염(fouling)과 표면전하 분석을 통한 개질 확인 및 치환기 확인에 대한 연구가 활발 히 진행되어 왔다. 그리고 제타전위를 측정하는 방법으로는 전기영동(electrophoresis), 전기삼투(eletrosmosis), 유동전위 (streaming potential)를 기초로 개발되었고, 그중에서도 평막은 유동전위 측정이 적합하다고 알려졌다. 따라서, 본 연구에서는 poly(styrene-ethylene-butylene-styrene) 고분자에 암모늄을 도입하여 아민화된 SEBS 평막 형택의 분리막을 제조하고, 계면동 전위 측정기를 이용하여 제조된 분리막들의 유동전위를 측정하여 결과를 분석하였다.

전해질막을 사용하는 알칼라인 연료전지는 최근 들어서 시스템 구성이 비슷하고 전해질막의 종류만 다른 기존의 양이온 교환막 연료전지를 대체할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 특히, 알칼라인 연료전지에서는 비백금계 저가 촉매가 사용 가능하여 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 이러한 알칼라인 연료전지 시스템에 적용하기 위한 고성능, 고내 구성 음이온 교환막을 제조하기 위하여, 두 종류의 다공성 지지체인 폴리벤조옥사졸 지지체와 폴리에틸렌 지지체에 Fumion FAA 이오노머를 함침시켜, 기존의 Fumion 시리즈의 막보다 우수한 기계적 강도를 가지면서 높은 이온전도도를 유지할 수 있는 함침막을 제조하고자 하였다. 이를 통하여 최종적으로 지지체-함침막이 성공적으로 제조되었고, 이온 전도도와 기계적 특성이 지지체의 성질에 따라 서로 다른 결과를 보여 주었다. PE 지지체에 Fumion 이오노머를 함침시킨 함침막에서는 우수 한 기계적 특성이 얻어졌지만, 이온전도도는 감소하였으며 특히 높은 온도에서 성능감소가 더욱 증가하였다. 반면에 PBO 지 지체에 Fumion 이오노머를 함침 시킨 경우에는 PBO의 높은 염기성으로 인하여 함침 후에 높은 이온 전도도를 보였지만, Fumion-PE막에 비하여 상대적으로 낮은 기계적 특성을 나타내었다. 결과적으로 지지체-함침막 제조 시 알칼라인 연료전지의 운전조건에 따라 지지체의 특성을 충분히 고려하여 연구를 진행할 필요가 있다는 결론을 얻었다.

분리막을 이용한 산업은 석유에너지 자원의 고갈과 동시에 친환경 에너지자원의 필요성이 대두되어 최근 들어 많은 연구가 이루어지고 있다. 이온기 그룹을 포함하는 고분자 분리막의 경우 해수담수, 전지 시스템 등 친환경 에너지 자원의 개발과 더불어 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이미다졸륨 그룹의 도입을 통해서 이온교환 관능기를 포함하는 폴리에테르에테르케톤계열고분자를 합성하여 음이온교환막 제조를 하였으며 이에 따른 연료전지 적용을 위한 다양한 특성평가를 진행하였다. 이온교환능 및 이온전도도를 분석하였다. 도입된 이미다졸륨기의 함량이 증가함에 따라 이온교환능 및 이온전도도가 향상이 되었음을 확인 할 수 있었다.

이온교환막은 양이온 및 음이온을 선택적으로 분리할 수 있는 이온선택성을 지닌 막으로, 연료전지, 레독스전지, 전기투석, 역전기투석 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 본 연구에서는 암모늄 및 비닐 그룹이 수식된 실란들과 솔-젤 법을 이용해 암모늄 그룹과 비닐 그룹을 동시에 지니는 올리고실록산 수지를 합성했고, 본 수지와 비닐 및 아크릴아마이드계 모노머 solution의 광라디칼 중합반응과 PE계 다공성 지지체를 활용해 실리콘-비닐 하이브리드 음이온교환막을 제조했다. 합성된 올리고실록산 수지는 FT-IR 및 29 Si NMR에 의해 분석되었고, 수지 내 실록산 결합이 성공적으로 형성되었음을 확인했다. 또한, 제조된 실리콘-비닐 하이브리드 음이온교환막은 swelling 후 약 20um 두께를 지니고 있었고, 0.6 Ω·cm² 이하의 저항, 85%의 permselectivity, 1.5 meq g-1 정도의 ion exchange capacity (IEC)를 지니고 있었다.

A class of phenolphthalein anilide based poly(ethersulfone) (PES) block copolymers containing pendent quaternary ammonium (QA) groups was prepared as anion exchange membranes by reaction involving nucleophilic substitution, benzylic bromination, quaternization and anion exchange with hydroxide ions. Hexafluorobenzene (HFB) was utilized as a linkage group between the hydrophobic and hydrophilic oligomer blocks. Nano-phase separated membrane morphology due to block structure of poly (ethersulfone) serves for better management of absorbed water for higher hydroxide conductivity with good thermal, and dimensional stability. The water uptake, swelling ratio, conductivity, and chemical stability of the copolymer membranes were comparatively investigated.

The anion exchange membrane fuel cells (AEMFCs) have been regarded as the promising power sources. To develop promising AEMs, the most important components in AEMFCs, the properties of the conducting groups as well as the polymer backbones should be both considered. We recently developed PPO-based anion exchange membranes having various conducting groups, including ammonium, imidazolium, mopholinium. The preparation, characterization and properties of the corresponding membranes will be discussed in detail.

음이온은 인체에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 밝혀지며, 다양한 연구자에 의하여 녹지내에서 발생하는 음이온발생량에 요인을 규명하기 위하여 다양한 노력을 수행하고 있다. 그러나 대부분의 연구들은 녹지유형, 녹지의 유무, 단순 기상요소들과의 상관관계를 살펴보며 궁극적으로 녹지의 유무, 녹지의 형태가 음이온 발생에 미치는 총 효과에 대해서만 언급할 뿐 매개효과 등의 간접효과에 대한 연구는 전무한 실정이다. 여기서 말하는 매개효과란 독립변수와 종속변수의 연결고리 역할을 하는 변수를 뜻한다. 매개변수는 독립변수의 결과이면서 동시에 종속변수의 원인이 되는 변수로 설명될 수 있다. 유의한 매개변수가 존재한다면, 독립변수가 종속변수에 주는 영향을 크게 직접효과와 간접효과로 나뉘게 된다. 직접효과는 매개변수가 존재함에도 불구하고 매개변수를 거치지 않고 종속변수에 영향을 주는 것이고, 간접효과는 매개변수를 통해 종속변수에 영향을 주는 것이다. 여기서 말하는 매개효과는 간접효과를 뜻한 것으로 직접효과와 간접효과를 합한 것을 총 효과 또는 전체효과라고 하는데 이것은 매개변수를 고려하지 않았을 때의 독립변수가 종속변수에 주는 영향과 같다. Baron와 Kenny(1986)는 매개작용을 완전매개와 부분매개로 구분하고 각 매개작용이 성립되기 위해서는 네 가지 조건들이 충족되어야 한다고 보고하였다. 즉, (1) 1단계에서 독립변수는 매개변수에 유의적인 영향을 미쳐야 하고, (2) 2단계에서 독립변수는 종속변수에 유의적인 영향을 미쳐야 하며, (3) 3단계에서 매개변수는 종속변수에 유의적인 영향을 미쳐야한다. (4) 매개변수를 포함한 회귀방정식에서 종속변수에 대한 독립변수의 영향은 조건 (2)의 경우보다 적거나 전혀 없어야 한다. 감소한 경우는 부분매개효과가 존재함을 의미하며 전혀 없는 경우는 완전매개효과가 존재함을 의미한다. 이에 녹지의 배치형태를 독립변수로 설정하고 녹지배치형태의 차이에 따라 달라지는 기상요소를 매개변수로 설정한 후 각각 음이온 발생량에 미치는 영향을 파악하고 녹지의 배치형태가 음이온 발생량에 미치는 총 효과 외에 기상요소를 변화시킴으로써 음이온 발생량에 미치는 간접효과를 확인하기 위하여 본 연구를 진행하였다. 그 결과, 음이온 발생량과 기상요소 그리고 녹지배치형태의 Pearson 상관분석을 실시하였으며, 이에 대한 내용을 자세히 살펴보면, 음이온 발생량은 녹지배치형태와 유의한 부의 상관관계인 것으로 분석되었다(r=.07, p < 0.01). 음이온 발생량과 기상요소 하위요인들 간의 상관에서는 기온(r=.41, p < 0.01)과 광도(r=.38, p < 0.01), 절대습도(r=.29, p < 0.01)에서 각각의 유의한 정의 상관관계를 보인 반면, 상대습도(r=-.02, p > 0.05), 풍속(r=.03, p > 0.05)의 경우 상관관계가 나타나지 않았다. 녹지배치형태와 기상요소 하위요인들 간의 관계를 살펴보면, 기온(r=-.33, p < 0.01)의 경우 유의한 부의상관관계인 것으로 분석되었으며, 상대습도(r=.52, p < 0.01), 광도(r=.27, p < 0.01), 절대습도(r=.25, p < 0.01)의 경우 유의한 정의 상관관계인 것으로 분석되었다. 그러나 풍속(r=-.01, p > 0.05)의 경우 유의한 상관관계는 나타나지 않았다. 이상의 결과를 종합하여 음이온 발생량과 녹지 배치형태에서 공통적인 상관관계를 나타낸 기온, 일사량, 절대습도에서 매개효과가 있을 것으로 예상되었다. 이에 독립변수로 녹지배치 형태를 설정 하였으며, 매개변수로 기상요소의 하위 요인인 기온, 일사량, 절대습도로 설정하였다. 이에 대한 음이온 발생량은 종속변수로 설정하였다. 분석결과, 모든 기상 하위요인에서 매개효과가 있는 것을 확인 할 수 있었으며, 이는 단순 녹지의 배치형태가 음이온 발생량의 차이를 나타낼 뿐만 아니라 기상요소를 현저히 다르게 형성함으로 써 음이온 발생량에 영향을 미치는 것으로 사료되었다.

정방형 녹지배치에서의 녹지 내부 수목식재유무의 차이에 따른 기상요소의 변화가 음이온 발생량의 차이를 나타내는 것은 확인하였으나, 정방형 녹지 배치의 특성으로 인하여 외곽에 식재된 수목에 의한 방풍효과에 의하여 바람이 형성되지 어려웠으며, 그에 따라 풍속과의 관계를 규명하는 것에는 한계가 있었다. 이에 녹지의 배치형태에 있어 바람이 원활하게 형성될 수 있도록 바람길을 조성하여 바람길 조성에 따른 풍속차이를 검증하고 풍속과 음이온 발생량의 관계를 규명하고자 수행되었다. 이에 바람길을 조성함에 있어 바람이 원활하게 형성되어 통과할 수 있는 형태인 복도형(Type A), 바람이 상대적으로 원활하게 통과할 수 없는 꺽인 형태의 복도형(Type B)으로 녹지배치형태를 구분하였으며, 이후 취득된 데이터를 상호 비교 분석하였으며, 더 나아가 바람길 조성 유무차이에 따른 음이온 발생량을 비교하기 위하여 녹지 외곽에 수목을 정방형으로 식재한 형태인 대조구와 비교 분석을 실시하였다. 그 결과, 측정시간 전체에 대하여 바람길 조성 형태 차이에 따른 풍속 차이를 검정하기 위하여 독립표본 T검정을 활용하여 측정시간 평균 풍속을 비교분석하였다. 그 결과 Type A의 경우 평균 상대습도 0.25m/s, 녹지 내부에 수목이 식재된 Type B의 경우 0.20m/s인 것으로 분석되어 약 0.05m/s의 차이를 나타내었으며, 이는 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다(t=3.231, p<0.001). 이에 따라 바람길 조성 형태의 차이에 따라 ‘측정시간 평균 풍속의 차이는 없다.’ 라는 귀무가설을 기각하고 ‘측정시간 평균 풍속의 차이는 있다“라는 대립가설을 채택하게 되었다. 앞서 언급한 바와 같이 풍속의 차이는 0.05m/s 정도 차이가 있는데 풍속의 특성을 고려하였을 때, 그 차이는 매우 큰 것으로 판단되었다. 또한 대조구와 비교하였을 때, 결과를 살펴보면 녹지 배치형태별 풍속의 차이를 검정한 일원배치 분산분석결과, ‘배치형태의 차이에 따른 풍속의 차이는 적어도 한 집단에는 있다’라는 대립가설을 채택하게 되었다. 이에 따라 실시 된 사후검정 결과를 살펴보면 총 3개의 부집단으로 구분되었으며, 풍속값은 Type A에서 통계적으로 유의하게 가장 높은 것으로 분석되었다. 반면 대조구와 Type B의 경우 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 즉, 바람길 조성형태의 차이에 따른 풍속은 Type A > 대조구 = Type B의 순인 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 녹지의 배치형태에 있어 대조구의 경우 녹지 외곽에 수목을 식재하여 수목의 방풍효과가 지속적으로 나타났기 때문인 것으로 판단되었으며, Type A의 경우 녹지내부에 조성된 바람길을 따라 바람이 원활하게 통과할 수 있기 때문인 것으로 판단되었다. 그러나 Type B의 경우 꺽인형태의 바람길로 Type C에 비하여 바람이 원활하게 통과할 수 없었기 때문인 것으로 사료되었다. 또한 그 값 Type A와 통계적으로 유의한 차이가 없는 것을 미루어 보아 바람길 조성에 있어 그 형태를 충분히 고려하지 않는다면 바람길 조성을 통한 풍속증가 효과는 매우 미미할 것으로 판단되었다. 측정시간 전체에 대하여 수목식재 유무에 따른 음이온 발생량 차이를 검정하기 위하여 독립표본 T검정을 활용하여 측정시간 평균 음이온 발생량을 비교분석하였다. 그 결과 Type A의 경우 평균 음이온 발생량 1038ea/㎤, Type D의 경우 870ea/㎤인 것으로 분석되어 약 167ea/㎤의 차이를 나타내었으며, 이는 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다(t=5.235, p<0.001). 이에 따라 바람길 조성 형태의 차이에 따라 ‘측정시간 평균 음이온 발생량의 차이는 없다.’라는 귀무가설을 기각하고 ‘측정시간 평균 음이온 발생량의 차이는 있다.’라는 대립가설을 채택하게 되었다. 이상의 분석결과를 종합해보면, 바람길 조성유무에 따라 음이온 발생량의 차이가 발생하는 것으로 나타났을 뿐만 아니라 바람길이 원활하지 않을 경우에는 바람길을 조성하지 않았을 때와 음이온 발생량이 차이가 나타나지 않는 것으로 분석되었다. 즉, 음이온 발생량 측면에서 바람길이 원활한 형태 > 바람길이 원활하지 않은 형태 = 바람길이 없는 형태의 순인 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 녹지 내 수목 식재 유무 차이와는 다르게 바람길 조성 자체만으로도 음이온 발생량의 차이가 생긴다는 것을 의미하며, 그러한 음이온 발생량의 차이는 바람길 조성에 따른 풍속의 변화가 영향을 미친 것으로 예상되었다. 뿐만 아니라 바람길 조성에 따른 풍속 차이 검정 결과 또한 이를 방증하고 있었다.

Reverse electrodialysis (RED) is green energy technologies to produce electric power using the salinity gradient. The salinity gradient generates chemical potential difference by transport of ions through the membranes. In RED system, anion exchange membrane (AEM) and cation exchange membrane (CEM) play a major role in transporting cation (Na+) and anion (Cl-), respectively. Significant technical issue is how to enhance conductivity and permselectivity of membrane simultaneously in the system. In this study, we characterized influences of cationic functional groups on AEM. We evaluated conductivity and permselectivity of AEM introduced three types of cationic salt functional groups.