간행물
멤브레인 KCI 등재 Membrane Journal
- 발행기관 한국막학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1226-0088 (Print)2288-7253 (Online)
- 수록기간 1991 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 화학공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 570DDC 660
권호리스트/논문검색
Volume26 No.4 (2016년 8월) 9건
1.
2016.08
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최근 2차원 나노 물질을 응용하여 수처리 막의 성능을 향상시킬 수 있는가에 대한 연구가 활발하다. 그 노력의 한 가운데에 원자 두께를 가지고 있으면서 손쉽게 구할 수 있고 층으로 쌓을 수도 있는 2차원 물질인 그래핀이 자리하고 있다. 이 총설에서 우리는 그래핀으로부터 만들 수 있는 두 가지 막 구조에 관한 기초 물질 전달 현상을 최근 연구 성과를 중심으 로 다룬다. 그 물질 자체로 이미 물질 전달 차단성을 갖는 그래핀에 정확히 제어된 크기의 구멍을 뚫을 수 있다면 아마도 원 자 크기 수준으로 얇은 두께 때문에 그래핀 막은 같은 기공 크기의 어느 막보다도 빠른 궁극적 투과도를 나타낼 것이며, 이 로부터 선택도를 담보할 수 있다면 다양한 막 분리 공정에 적용할 수 있을 것이다. 그 한 예로, 나노미터 이하의 기공을 가정 한 초박막 침투성 그래핀 막에 대한 분자동역학 연구와 몇몇 초기 실험 결과들이 해수담수화 막으로서의 가능성을 보인 점은 주목할 만하다. 그래핀 물질로부터 다른 구성을 가진 막을 설계할 수 있는데, 이 막은 적당히 산화된 그래핀 마이크로 판들을 무작위로 적층함으로써 구현할 수 있다. 그래핀 판 적층 간격을 나노미터 이하로 쉽게 제어할 수 있기 때문에 이 구조 역시 수처리 및 해수담수화 막으로서의 가능성을 시사한다. 기존 막기술에 존재하지 않던 구조와 물질 전달 성질을 가짐으로써 두 종류의 그래핀 막은 앞으로 수처리 기술을 비롯한 다양한 막 기술의 응용분야에서 효과적으로 기여할 가능성이 충분하다.
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2.
2016.08
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본 리뷰에서는 현존하는 상업용 고분자 중 가장 높은 내열성능을 가진 폴리벤즈이미다졸계 분리막의 제조방법과 응용 및 동향에 대하여 논의하였다. 먼저 기본적인 폴리벤즈이미다졸의 합성방법과 특정 목적에 따른 개질된 방법을 예로 들 고, 기계적⋅화학적 특성 및 해당 고분자만의 특징에 대한 내용들을 정리하였다. 또한 여러 가지 폴리벤즈이미다졸 분리막을 종류와 제조 방법에 따라 구분하였으며, 해당 고분자의 우수한 물성 및 특성을 이용하여 다양한 분야에 적용시킨 사례를 위 주로 정리하였다. 다음으로 다양한 응용분야에 대한 폴리벤즈이미다졸계 분리막으로서의 장점과 최신 연구 동향에 대하여 분 석하고 정리하였으며 마지막으로 해당 소재의 한계점을 비롯하여 개선점 및 향후 응용 방향에 대해서도 기술하였다.
4,500원
3.
2016.08
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전량여과(dead-end filtration)를 사용하여 계란 난백용액으로부터 라이소자임 효소의 분리정제에 대한 연구를 수 행하였다. 전량여과 시 사용된 한외여과 막의 분획분자량과 난백용액의 pH 변화에 따른 라이소자임의 난백에 존재하는 다른 종류의 단백질인 오발부민과 콘알부민에 대한 막을 통한 투과선택도(permselectivity)를 측정하여 투과선택도가 가장 큰 값을 나타내는 전량여과의 최적 운전조건을 결정하였다. 이 결과 난백용액으로 라이소자임을 효과적으로 투과 분리시키기 위한 최 적 운전조건은 한외여과 막의 분획분자량 30 kDa, 난백용액의 pH 11이었다. 최적 운전조건에서 난백 내 총 단백질에 대한 라이소자임의 투과선택도가 약 83의 가장 큰 값을 나타내었다.
4,000원
4.
2016.08
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가압형 정삼투(pressure-assisted forward osmosis, PAFO) 공정은 기존의 정삼투(forward osmosis, FO) 공정의 단 점인 낮은 수투과도 및 유도용질의 역확산을 극복하여 전체 공정 효율을 향상시킨다. 하지만 가압에 의한 추가적인 수리학적 압력의 작용은 파울링을 가속화 시킨다는 단점이 있다. 본 연구는 PAFO의 간헐적 운전방법인 간헐적 가압형 정삼투 (Intermittent pressure-assisted forward osmosis, I-PAFO)의 파울링 저감 가능성을 평가하기 위해 수행되었다. 비교를 위해 FO 및 PAFO를 동시에 운전하여, 세 가지 운전에서의 파울링 거동을 관찰하였다. 파울링 실험을 위한 오염물질로 콜로이드 실리 카 입자를 사용하였고, 분리막 및 입자의 정전기적 상호작용 에너지 변화가 파울링 거동에 미치는 영향도 확인하였다. 실험 결과, I-PAFO 운전에서, 용액 pH 변화에 관계없이 가압구간, 압력완화 구간에서 각각 PAFO, FO보다 높은 수투과도를 유지 하였다. 파울링 실험 후, PAFO에 비해 I-PAFO운전에서 더 적은 수투과도 감소가 관찰되었고, 이로 인해 물리세정 후 향상된 수투과도 회복률 또한 관찰되었다.
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5.
2016.08
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정삼투 분리막 용도에 적합한 폴리아미드 복합막의 제조에 있어 지지층의 극성 및 공극률이 폴리아미드 구조 및 정삼투 분리막 투과 성능에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 클레쏘킬레이트 금속착물(0.1-0.5중량%)이 함유된 폴리술폰(18중 량%) 용액을 상전이 공정을 통하여 지지층을 제조하였다. 제조된 지지층 상에 방향족 폴리아미드 활성층을 제막하였다. 다공 성 PSF 지지층 제조를 위하여 상대적으로 낮은 폴리술폰(12중량%) 용액을 이용한 지지층을 폴리에스터 필름상에서 제조한 후 필름을 제거하고 제조된 지지층 상에 방향족 폴리아미드 활성층을 제막하였다. 제막된 시편 중 폴리술폰(18중량%)/금속착 물(0.5중량%)로 만들어진 FO막은 유량 9.99 LMH, reverse salt flux 0.77 GMH로 HTI의 상용막(10.97 LMH, 2.2 GMH)과 비교해도 거의 비슷한 유량값과 향상된 RSF 값을 얻을 수 있었다. 캐스팅 용액의 금속착물의 첨가로 활성층 두께가 줄어들 었으나 제거효율은 향상되는 결과를 얻을 수 있었다.
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6.
2016.08
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분리막(Separation membrane)을 이용하여 기체 또는 액체상태로 존재하는 분자들을 선택적으로 분리하는 기술은 화학, 생물, 제약, 석유화학 등의 산업에서 매우 다양하게 응용되고 있으며 산업적으로 매우 큰 비중을 차지하고 있다. Anodic aluminum oxide (AAO) 막은 nanochannel의 직경, nanochannel 간의 거리 및 원통형 nanochannel의 길이 등을 정밀하게 조절 할 수 있어 AAO 막을 이용하여 혼합분자를 효과적으로 분리하려는 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 양 말단이 열려있어 through-hole 구조로 다양한 직경의 nanochannel을 가지는 AAO 막을 제작하였으며, 이것을 이용하여 용매에 녹아 있는 고분자 사슬의 수력학적 부피에 따른 선택적 투과를 관찰하였다. Nanochannel을 투과한 고분자 사슬의 회전반지름과 nanochannel의 직경 사이에 정량적인 관계가 있음을 확인하였다. 또한 AAO 막의 nanochannel을 흐르는 고분자 용액의 유동 률(flow rate)이 Hagen-Poiseuille 관계식으로 정확하게 설명될 수 있음을 확인하여 AAO 내에 존재하는 원통형태의 nanochannel 내에서 흐르는 용액의 나노흐름(nanoflow)에 대한 이론적 해석이 가능함을 증명하였다.
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7.
2016.08
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본 연구에서는 알루미나 정밀여과 및 광촉매 코팅 폴리프로필렌의 혼성 수처리 공정에서 물역세척 시간 (back-flushing time, BT) 및 PP 구 변화의 영향을 알아보고, 알루미나 한외여과막와 동일한 PP 비드를 사용한 선행 결과와 비 교하였다. 물역세척 주기(FT)는 10분으로 고정한 채, BT를 6~30초로 변화시키면서, 그 영향을 180분 운전 후 막 오염에 의한 저항(Rf), 투과선속(J)과 총여과부피(VT) 측면에서 고찰하였다. BT가 길어질수록 Rf는 급격히 감소하고 J는 증가하였으나, VT는 BT 10초일 때 최대였다. 탁도의 처리효율은 99.0% 이상으로 BT의 영향이 보이지 않았다. 한편, 유기물 처리효율은 역세척 없 는 조건(NBF)에서 89.0%로 가장 높았으며, BT가 길어질수록 증가하였다. 막오염 측면에서 최적 PP 비드의 투입 농도는 20 g/L이었으나, 알루미나 한외여과막와 동일한 PP 비드를 사용한 선행 결과 최적 PP 비드의 농도는 40 g/L이었다. 탁도와 유기 물 처리효율은 PP 농도 30 g/L에서 최대였으나, 선행 결과 탁도와 유기물 처리효율은 모두 PP 농도 40 g/L에서 가장 높았다.
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8.
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리튬이온 이차전지는 리튬이온이 이동하면서 전기화학적 충방전사이클을 완성하는 에너지변환장치를 의미한다. 리튬이온 이차전지는 높은 에너지밀도와 낮은 자가방전률, 상대적으로 긴 수명주기 등 다양한 장점을 갖는다. 최근 전기차 수 요증가는 고용량 리튬이온 이차전지 개발을 촉진하고 있으나 음극에서의 dendrite 형성으로 인한 전기적 단락 현상과 전지 폭 발 문제와 같은 심각한 안전문제를 야기한다. 또한, 리튬이온 이차전지 구동시 상승된 온도에서 폴리올레핀계열(예 : 폴리에 틸렌과 폴리프로필렌) 격리막의 열수축 문제가 발생한다. 이와 같이 낮은 열 안정성은 리튬이온 이차전지의 성능과 수명의 감소로 이어진다. 본 연구에서는 폴리올레핀계열 함침격리막 제조를 위한 중요한 소재로서 술폰화 폴리아릴렌에테르술폰 랜 덤 공중합체를 사용하였으며, 제조된 격리막을 이용하여 dendrite 형성과 관련된 금속이온 흡착 능력과 리튬이온전도성, 열적 내구성이 평가되었다.
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9.
2016.08
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본 연구에서는, 전기방사를 위하여 알지네이트와 키토산을 이용하여 알지네이트/poly(ethylene oxide)(PEO)와 키 토산/PEO 용액을 준비하였다. 준비된 용액을 10 mL 플라스틱 주사기에 넣고 금속 노즐에 높은 전압을 공급하였다. 키토산과 알지네이트 용액은 고분자 농도, 온도, 상대습도, 인가전압, 노즐과의 거리, 그리고 용액 속도에 의해 컨트롤되었다. 제조된 나노섬유막은 전자주사현미경을 이용하여 모폴로지를 관찰하였다. 알지네이트 전기방사를 위한 나노 섬유막의 최적화된 조건 은 2 wt% 알지네이트, 2 wt% PEO, 60°C, 노즐과의 거리 15 cm, 20~24 kV, 8 μm/min이었으며, 키토산 섬유막의 최적화 조 건은 2 wt% 키토산, 2 wt% PEO, 25°C, 노즐과의 거리 15 cm, 24 kV, 8 μm/min이었다. 복합 나노섬유 제조조건은 노즐과의 거리 20 cm, 8 μm/min, 26 kV이었다.
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