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.

Carbon dioxide recovery by vacuum stripping at low temperatures (below 100°C) could be a promising technology to substitute the desorption process in conventional aqueous amine absorption process. We prepared composite membranes by coating hydrophobic silicalite-filled PDMS layers on porous PE supports and used as new membrane strippers for CO2 recovery to prevent typical pore wetting problem of hydrophobic PTFE porous membranes. CO2 fluxes were measured under various operation conditions, such as different vacuum pressures, stripping temperatures, CO2 loadings, types of amine solutions and operation time. The composite membranes showed excellent long-term stability in vacuum stripping process when compared with porous PTFE membranes.

A series of amphiphilic block copolymers consisting of hydrophobic poly(methyl methacrylate) (PMMA) and poly(polyethylene glycol methyl ether methacrylate) (PPEGEMA) were synthesized by Cu based ATRP and utilized as an additive to prepare asymmetric ultrafiltration (UF) membranes by non-solvent induced phase separation (NIPS) with PVDF. Obtained PVDF based UF membranes gave in-situ hydrophilic surfaces on the hydrophobic PVDF matrix because of strong compatibility PMMA block segment to PVDF and the hydrophilicty of PPEGMA block segment to the non-solvent (water), which showed improved water flux in comparison to neat PVDF UF membrane.

(주)에코니티에서 개발한 자유말단형 분리막모듈(End-Free type)은 기존 분리 막 모듈과는 달리 고농도의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids) 에서도 지속적인 운전이 가능하며, 그 외 다양한 현장 문제 발생 시에서도 쉽게 대응이 가능하여 안정적으로 운영이 가능한 특징을 가지고 있다. 본 연구에서는 (주)에코니티 자유말단형 분리막의 MBR(Membrane Bioreactor) 장기 운전 성능을 평가하였다. 운영을 하는 동안 발생하는 이벤트에 대한 해결 방안을 확인하면서 최적의 운전조건을 검토하였다. 또한 하수처리수가 재이용으로 적용되는 시스템에서 MBR 처리수가 역삼투 멤브레인의 원수로 공급되는 만큼 안정적이며 양호한 수질이 생성되는지 지속적으로 검토하였다.

수소는 고부가가치의 신재생 수송원료이자 탄소자원화 화학제품 제조의 기초 원료로 사용할 수 있으며 이를 위해 경제성 있는 분리소재 및 분리공정기술이 중요하다. 본 연구에서는 철강부생가스 COG내 수소를 회수할 수 있는 건습식 방사법에 의한 비대칭 구조의 폴리이미드 중공사막의 제조를 연구하였다. 이를 위해 지환족 다이안하이드를 사용한 유기용매에 대한 용해성이 높은 폴리이미드 소재를 합성하여 수소, 메탄, 질소, 산소 등의 기체투과특성을 확인하였고 그 중 가장 수소 선택성이 높은 DOCDA-ODA를 이용하여 용해성 폴리이미드를 합 성하였다. 합성된 폴리이미드는 H-NMR, FT-IR을 통하여 합성이 성공적으로 이루어진 것을 확인하였으며 확보된 폴리이미드를 이용해 건습식 방사법에 의한 중공사막을 제조하였다.

This study is aimed to separation propylene and propane using membrane process. Membrane-based gas separation enables a chemical process to be low-energy consuming, if high olefin selective membrane is developed. In this study, facilitated transport membrane (FTM) is used for propylene/ propane separation. We prepared FTM module using PVP/AgBF4/TCNQ composite membrane on top of hollow fiber membrane. We developed simulation program predicting the membrane separation properties under operation conditions. Separation properties of FTM module for propylene and propane were obtained from the simulation program based on the pure gas permeation data. Based on the these results, it is predicted that an one-stage membrane process provides 99.5% of propylene at permeate side from a binary gas mixture of 95 vol% C3H6/5 vol% C3H8 supplied as a feed gas.

프로필렌은 석유화학제품의 기초 연료이며, Naphatha Cracker 에서 나오는 프로필렌/프로판 혼합물을 저온증류하여 생산된다. 저온증류를 이용하여 프로 필렌/프로판을 분리할 경우 많은 에너지가 소비되기 때문에 플랜트 규모가 작고 에너지 소비가 적은 막분리법이 대체법으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 올레핀/파라핀 분리에 우수한 성능을 가지는 아민계 고분자를 이용하여 촉진수 송막을 제조하였으며, 이들의 프로필렌/프로판 분리특성을 알아보았다. 순수가 스 테스트를 통해 압력변화에 따른 투과도와 선택도를 구하였으며, 혼합가스 테 스트를 통해 stage-cut에 따른 투과측 프로필렌 농도 및 회수율 변화를 알아보 았다. 그 결과, 2bar, 25°C에서 95%의 프로필렌을 99.6%까지 농축 시킬 수 있음을 확인하였다.

폴리이미드는 뛰어난 기계적 강도, 내열성, 내화학성 및 여러 기체에 대한 높은 투과선택성을 가지고 있으나 유기용매에 대한 낮은 용해성으로 인해 제막할 경우 많은 제약을 받고 있다. 따라서 유기용매에 가용성을 가지는 폴리이미드에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 지환족 다이안하이드라이드인 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicar boxylic (DOCDA) 와 다양한 다이아민을 이용하여 DOCDA계 폴리이미드를 합성하였다. FT-IR을 통해 합성이 잘 이루어졌음을 확인하였고, 용해도 테스트를 통해 여러 유기용매에 대한 용해성을 확인하였다. 또한, 기체투과특성을 알아보기 위하여 time-lag 장비를 이용하여 투과도 및 선택도를 알아보았다.

본 연구에서는 그래핀 함량에 따른 고분자 나노섬유의 물리적 특성 변화에 대해 연구하였다. 전기방사법으로 GO PAN 나노섬유 복합체 막을 제조하였으며, 접촉각⋅SEM⋅인장강도에 관한 실험을 진행하였다. GO+계면활성제를 이용 하여 나노섬유에 존재하는 GO의 함량을 증가시켰다. 제조한 나노섬유의 경우 기존의 나노섬유보다 강한 기계적 강도를 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 수처리 분리막의 연구 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 전기방사법을 이용해 다양한 고분자에 nanofiller인 clay를 복합시켜 나노섬유 복합막을 제조하였다. 나노섬유에 clay를 첨가함으로써 일반적인 나노섬유가 가지는 취약한 물리적 특성을 증가시키고 수처리 막으로의 활용 가능성을 확인하였다. 또한 고분자의 친⋅소수성에 따라 발생하는 고분자와 clay간의 interaction을 고찰해보았다. 따라서 본 연구에서 나타난 결과를 통해 clay를 활용한 나노섬유 복합막의 제조 및 나노섬유의 특성 보완 연구의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 파일럿 및 상용급 규모에서 UF 분리막을 결합한 혐기성 소화 공정을 장기간 운영하여 분리막의 성능, 소화효율, 바이오가스 생산량과 수질 등의 다양한 인자를 도출하였다. 파일럿 규모에서 막의 투과 플럭스는 15∼20 LMH, 막간 차압은 1∼3 kgf/cm2로 운전되었다. 유입수의 TCOD 와 SCOD 는 각각 113 g/L, 62 g/L 이었고, 유출수의 TCOD 와 SCOD는 UF 공정 이후 제거효 율이 93% 및 86% 로 나타났다. 상용급 규모의 운전 결과, 분리막의 투과 플럭스는 12∼15 LMH로 나타났다. 유입수의 CODcr, TS, VS는 각각 236 g/L, 62.5 g/L, 50.2 g/L였으며, 농축여과분리막을 통과 후 제거율은 각각 99%, 94% 및 98%로 조사되었다.

분리막은 최초 개발 이후 소비자의 요구에 부합하기 위해 지속적으로 개발되어 왔으며 그 과정 중 혁신적인 기술 개발에 의해 상업적 적용과 패러다임의 변화가 이루어져 왔다. Roeb & Sourirajan의 비대칭막 개발 및 Cadotte의 복합막 개발, Yamamoto 의 침지막의 개발은 기존 분리막의 틀을 넘어서 상업적 적용과 대량생산을 가능하게 하는 계기가 되었다. 현재 분리막 시장은 분리막에 소모품의 개념을 넘어 내구재의 특성을 요구하고 있으며, 생산기술은 이러한 요구에 부합하기 위해 NIPS와 TIPS개념을 넘어 다양한 융합기술로 끊임없이 진화하고 있다. 이에 우리는 평막의 안정성과 중공사의 집적도를 갖으며, 세라믹막의 내구성과 안정성을 대체함과 동시에 고분자막의 장점을 잃지 않는 플라워 & 클로버 멤브레인의 개발을 통해 분리막에 새로운 패러다임 제시하고자 한다. 플라워 멤브레인은 융합생산기술을 통해 MF/UF/PV 등 다양한 분야에 적용 가능하다.

Recently, the most commonly used membrane in vanadium redox flow battery (VRFB) is hydrocarbon-based cation exchange membrane. However, hydrophilic blocks or hydrophilic moieties have been considered as the main reason on degradation of hydrocarbon-based ionomers, while the significance of hydrophobic moiety has been neglected in ionomers. Herein, the poly(p-phenylene)s-based cation conducting polymeric membrane materials with different hydrophobic block structures were successfully synthesized by Ni(0)-catalyzed coupling polymerization for investigating the effect of the hydrophobic block structure on durability of membrane in VRFB.

2015년 파리기후변화협약에 의한 신기후체제로 전세계 195개국이 온실가스 감축을 약속하게 되었다. 한국도 2013년 기준 온실가스 배출이 7억 톤을 기록 하였으며 BAU대비 37% (3.1억 톤)의 감축의무를 약속하고 있다. 국내외의 철강, 화학, 환경분야 및 천연가스전, 석탄전, 세일가스 등에서 대량 발생하는 산업부 생가스로부터 이산화탄소, 메탄, 일산화탄소, 수소 등을 분리하여 탄소자원화 (carbon resources utilization)의 원료로 사용하거나 수소, 메탄 등의 신재생 에 너지를 확보하는 분리기술에 대한 중요성이 높아지고 있다. 본 발표에서는 이러한 부생가스들의 발생현황과 이들로부터 고순도의 이산화탄소 및 메탄을 분리 회수할 수 있는 막분리기술의 연구동향과 화학연구원에서 수행중인 기체분리막 기술을 소개한다.

Ceramic membranes can be applied under extreme operating conditions such as low pH, high pressure and high temperature. In particular SiC has excellent mechanical properties and also has excellent properties related to membrane performance. However, high processing temperature increases cost of SiC products and thus limit’s its use. In this study oxidation bonding technique was used to fabricate cost-effective SiC microfiltration membrane at low temperature. The oxidation behavior at different thermal treatments was related with pore morphology and ultimately the membrane permeability. We have found that the membrane made by coating of oxidation bonded SiC layer over clay-bonded SiC support, sintered at 1000-1100°C could make a defect-free microfiltration membrane with pure water permeability above 700 LMH per bar. The membrane has narrow pore size distribution with average pore size about 0.1 μm.

우리나라 중소기업은 후진국 및 개발도상국의 저가공세와 원자재 가격인상, 환율의 변동과 같은 대외적문제와 임금인상, 물가인상, 금리 및 주가의 불안정과 같은 대내적 문제로 어려움을 격고 있다. 이러한 상황에서 비교적 단기간에 경쟁력을 확보하여 치열한 국내외적 기업환경에서 살아남기 위한 최선의 방안은 원가 절감이라 할 수 있다. 대부분 중소기업의 경우 사전원가관리의 장점을 알고 있음에도 활용하지 않는 원인 중 가장 큰 부분이 전문 인력의 부족과 투자의 어려움이라고 할 수 있다. 따라서 전문성이 부족한 인력도 활용할 수 있고, 원가 정보의 축적이 가능하며, 저비용으로 도입할 수 있는 사전원가관리 툴의 필요성이 있기 때문에 연구를 통해 Active Cost Table System을 개발하였다.

글로벌 경제 침체 속에서 기업은 날로 높아져 가는 소비자들의 수요를 만족하기 위하여 납기 대응 그리고 LB(Line Balance, 라인편성효율) 향상과 제조원가의 절감을 위한 생산성 향상은 중요한 개선 항목이다. 따라서 본 연구에서는 자동차 물류 중 조달물류를 대상으로 하여 불출자의 로드밸런스율을 증대할 수 있는 휴리스틱 알고리즘 개발에 대하여 연구를 진행함으로써 1차 목표 값을 적용하였을 load balancing율은 45.6%에서 91.7%로 개선 된 것을 확인할 수 있었다.

The combustion instability in a dual swirl combustor was investigated experimentally. The effects of thermal power and combustor length on combustion instability were evaluated. Pressure and heat release fluctuation were measured simultaneously. In a conventional combustor, the frequency was decreased with increasing combustor length and decreasing thermal power. However, it showed different results with a dual swirl combustor. In regime 1 where thermal power was relatively high, the results showed same tendency with a conventional combustor. In regime 2 where thermal power was relatively low, the frequency was almost constant with increasing combustor length. It was found that a beating phenomenon occurred with increased combustor length in regime 2 by measuring sound pressure fluctuation. By confirming that beating phenomenon occurs only in regime 2, it is considered that beating phenomenon is the dominant factor of combustion instability in regime 2. This beating phenomenon inside combustion chamber greatly affected to combustion instability. The reason of the beating phenomenon seemed to be the difference oscillating period between main flame and pilot flame.

To improve photocatalytic performance, a PbS/ZnO/TiO2 nanotube catalyst was synthesized, and its surface characteristics and photocatalytic efficiency were investigated. The hybrid photocatalysts were produced by anodic oxidation and successive ionic layer adsorption and reaction(SILAR). The photocatalytic efficiency was evaluated using the dye degradation rate. The PbS/ZnO/TiO2 photocatalyst significantly enhanced the photocatalytic activity for dye degradation, which was ascribed to the synergistic effect of their better absorption of solar light and a decrease in the rate of excited electron-hole recombination.