본 연구는 구리 아연 금속합금의 산화 환원 반응과 합성 알루미늄 실리케이트의 흡착 반응을 이용한 폐수 중 중금속 처리에 관한 연구이다. 극세사 형태로 제조된 구리 아연 금속합금이 수용액 중에 서 산화 환원반응에 의해 아연보다 이온화 경향이 작은 중금속은 환원 처리되고, 이온화 된 아연 및 미 반응 중금속은 흡착 처리하여 제거하는 연구이다. 극세사 형태로 제조된 금속합금 물질은 표면적이 커서 1회 처리만으로도 반응 평형에 도달하게 하여 효율이 높은 것으로 나타났다. 크롬(Cr+3)은 redox 반응 1 회 처리만으로도 100.0 % 제거 되었으며, 수은은 98.0 %, 주석 92.0 %, 구리는 91.4 % 정도 제거되었 다. 카드뮴, 니켈, 납도 각각 40.0 %, 50.0 %, 58.0 %가 제거 되었다. 크롬(Cr+3)은 아연과 이온화 경향 차이가 거의 없지만 제거 효율이 높은 것으로 나타났는데 이는 3가 크롬은 이온 상태로 존재하면 redox 반응에서 발생한 OH- 이온과 결합하여 수산화물 침전을 형성하는 것으로 판단된다. Redox 반응 후 증 가한 아연 및 미반응 중금속 농도를 알루미늄실리케이트를 1회 통과하여 거의 100.0 % 제거할 수 있었 다. 이는 합성 알루미늄 실리케이트의 비표면적이 크고 금속 이온의 흡착능력이 우수한 것으로 나타났으 며, 반응 후 알루미늄 이온은 증가하지 않는 것으로 보아 이온 교환이 아닌 흡착으로 아연 및 중금속 이 온들을 제거할 수 있는 것으로 나타났다.

Toxicity assessment of heavy metals (As, Cr and Pb) has been investigated by using the rate of survival and population growth(r) of marine rotifer, Brachionus plicatilis. The survival rate was determined after 24 hours of exposure to As, Cr and Pb. As and Cr reduced survival rate in dose-dependent manner and a significant reduction were occurred at concentration of greater than 30 and 150 mg L-1, but Pb had no effect on survival rate. The r was determined after 72 hours of exposure to As, Cr and Pb. As, Cr and Pb reduced r in dose-dependent manner and a significant reduction were occurred at concentration of greater than 5, 25 and 50 mg L-1. The toxicity of heavy metals were ranked As>Cr>Pb, with EC50 values of 12.98, 82.34 and 110.14 mg L-1, respectively. The no-observed-effect-concentration (NOEC) of r in As, Cr and Pb exposure were 1, 12.5 and 50 mg L-1, respectively. The lowest-observed-effect-concentration (LOEC) of r in As, Cr and Pb exposure were 5, 25, and 50 mg L-1, respectively. From the results, the concentration of As, Cr and Pb (greater than 5, 25 and 50 mg L-1, respectively) have toxic effect on the r of B. plicatilis in natural ecosystems. These results (including NOEC and EC50) might be useful for the mixing toxicity assessment and toxic guide line of heavy metals in marine ecosystems.

Owing to increasing demand of rare metals present in ICT products, it is necessary to promote the rare metal recycling industry from an environmental viewpoint and to prevent climate change. Despite the fact that information for toxic substances is partly indicated, a legal basis and an international standard indicating usage of rare metals is insufficient. In order to address this issue, a newly created study group of environment and climate change at the ITU (International Telecommunication Union) is doing research to develop methodologies for recycling rare metals from ICT products in an eco-friendly way. Under this group, the Republic of Korea has established two international standards related to rare metals present in ICT products. The first is ‘Release of rare metal information for ICT products (ITU-T L.1100)’ and the other is ‘Quantitative and qualitative analysis methods for rare metals (ITU-T L.1101)’. A new proposal for recommending the provision of rare metal information through a label by manufacturers and consumer/recycling businesses has been approved recently and is supposed to be published later in 2016. Moreover, these recommendations are also being extended to IEC, ISO and other standardization organizations and a strategy to reinforce the ability for domestic standardization is being established in accordance with industrial requirements. This will promote efficient recycling of rare metals from ICT products and will help improve the domestic supply of rare metals.

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.

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.

금속 산화물과 혼합한 Pt-Sn/Al2O3 촉매의 프로판 탈수소 반응 성능의 향상 가능성에 대해 서 연구하였다. 금속 산화물로서 Cu-Mn/γ-Al2O3, Ni-Mn/γ-Al2O3, Cu/α-Al2O3를 제조하여 Pt-Sn/Al2O3 촉매와 혼합하고, 프로판 탈수소 반응 성능을 측정하였다. 이 결과들을 불활성 물질인 glass bead를 혼합한 Pt-Sn/Al2O3 촉매를 기준샘플로 삼아 비교하였다. 촉매와 금속산화물을 환원처리 하지 않고 반응 실험한 경우, 576.5℃에서 기준샘플의 전환율 8% 대비, Cu-Mn/γ-Al2O3를 혼합한 Pt-Sn/Al2O3 촉매가 14.9%의 높은 전환율과 96.8%의 선택도를 보였다. 촉매와 금속산화물을 환원 처 리하여 반응활성을 측정한 경우, Cu/α-Al2O3과 Pt-Sn/Al2O3의 혼합촉매가 기준샘플대비 초기에 높은 수율을 보였다. 그러나, 촉매를 환원 처리한 경우 전반적으로 전환율 상승이 크지 않았고, 이것으로 Cu-Mn/γ-Al2O3의 격자산소가 탈수소반응의 전환율 증가 영향을 주었음을 알 수 있었다.

정삼투 공정은 높은 압력을 가하여 담수를 얻는 역삼투 공정과 달리 부가적인 압력의 사용 없이 구동이 가능하여 에너지 효율 면에서 많은 이점을 가지고 있다. 특히, 정삼투 공정의 경우 해수담수화, 폐수처리, 음용수 생산 등 많은 범 위에서 응용되고 있다. 정삼투 공정의 성능은 유도용질에 의존하는데 높은 삼투 압, 높은 용해도, 낮은 점도, 낮은 염의 역확산, 저렴한 단가, 무독성 물질 등을 갖춘 유도용액이 우수한 유도용액이라고 할 수 있다. 과거 Ammonium bicarbonate, conventional salts 등을 이용한 유도용질을 비롯하여, 최근 magnetic nanoparticles, dendrimer 등을 이용한 유도용질 개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 높은 용해도를 가진 butane tetracarboxylic acid와 lithium, sodium, potassium 금속염을 합성하였으며, 합성된 유도용질들의 정삼투 성능평가를 수행 비교하였다.