본 연구에서는 piperazine 기반 상용화 된 NE70 분리막 표면 성분인 아마이드기가, 산 가수분해 이후 생성된다고 알려져 있는 카르복실과 아민기에 대한 분석을 하고자 한다. 실험 방법으로 15 w/v% 황산 수용액 조건에서 7일간 노출 전/후의 NE70 분리막을 ToF-SIMS 기기를 이용하여 카르복실산과 아민기를 포함하는, Molecular weight이 120 미만인 이차이온들을 비교하였다. 또한, 상대적으로 내산성이 있는 m-phenylene diamine 기반 상용화 된 NE90 분리막을 15 w/v% 황산 수용액 조건에서 63일간 노출 전/후 샘플을 비교군으로 두어 NE70 분리막에서 발생 되는 peak intensity 차이는 산 가수분해로 인해 발생한 것임을 추가로 확인 하였다.

분리막을 이용한 수처리 공정은 최근 효과적인 기술로 대두되고 있다. 분리막 표면에서의 기능족들이 이온화가 이루어짐으로써, 표면에 표면전하를 가지게 되는데 분리막 표면과 수계내의 용질의 전기적 상호작용은 분리막 성능에 큰 영향을 준다. 분리막의 표면전하는 대부분 제타전위를 측정함으로써 표면전하 값을 대변해 주는 인자로 사용되어 왔지만 엄밀히 표면에서의 전하라고는 할 수 없다. 제타전위의 경우 표면에서 일정 거리 떨어진 지점인 Shere plane에서의 전기적 포텐셜이기 때문에, 분리막 표면에서의 전기적 이동현상을 이해하기에는 부족한 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 지난 연구에서 개발한 표면전하를 직접적정하는 기술을 이용하여 분리막의 표면전하를 측정하고 측정된 값을 기반하여 전기적 표면 특성인 pHpzc및 pKa값을 이론적으로 산정하고 분리막공정에 서의 활용성을 제시하는 것을 그 목표로 한다.

본 연구에서는 고투과성 Ni-ZiO2 모세관 지지체를 NIPS 방법에 의해서 제조되었으며, 기체분리용 고투과성 분리막 제조에 사용하고자 하였다. 이때 Ni:ZrO2 비율을 각각 100:0, 70:30, 50:50, 30:70으로 섞어 만든 도프용액을 이용하여 모세관 지지체를 제조한 후 소결온도를 950, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500°C으로 달리하여 Ni:ZrO2 비율과 소결온도가 Ni-ZiO2 모세관 지지체의 기계적 안정성, 기공구조 및 단일기체투과도에 미치는 영향을 분석하고자 하였다.

본 연구는 열유도상분리법(thermally induced phase separation, TIPS)을 사용하여, 수처리 분리막에 적용하기 위해, 응고조의 온도 및 열용량의 변화에 따른 분리막의 모폴로지 변화를 관찰하였다. 분리막을 제조하기 위한 소재로는 기계적 물성과 내화학성이 우수한 poly(vinylidene fluoride)(PVDF)와 고분자의 분산 을 도와주는 무기염 소재인 실리카를 사용하였다. 희석제는 dioctyl phthalate (DOP), dibutyl phthalate (DBP)를 사용하였다. 다양한 응고액의 열용량 변화 및 온도에 따른 구조 변화 관찰을 위하여 SEM 이미지를 관찰하였다. 열용량이 증가하거나 응고조의 온도가 높을수록 PVDF의 결정화 속도가 느려져 큰 기공을 나타내며 열용량이 감소하거나 응고조의 온도가 낮을수록 결정화 속도가 증가 하여 작은 기공이 형성되는 것을 확인 하였다.

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.

최근 정삼투 기술 연구는 정삼투막 물질이동, 다양한 분야 적용과 관련된 연구가 주로 수행되었다. 정삼투 공정 실용화를 위해서는 공정설계와 관련 된 파일럿 규모 연구가 추가적으로 필요하다. 본 연구에서는 평판형 정삼투 모듈을 이용하여 운전조건(유도용액 및 유입수 유량과 농도, 모듈 개수)에 따른 모듈 성 능을 분석하고, 이를 바탕으로 정삼투 공정 설계 방안을 제시하고자 하였다. 직렬로 연결된 평막 모듈의 개수가 증가함에 따라 운전압력이 증가하였으나, 나권 형 모듈에 비해 압력 증가량이 낮아 평막 모듈 형태가 정삼투 공정 스케일 업에 적합하다고 판단된다. 유입수 유량대비 막면적은 삼투압차를 근거로 예측한 회수율을 얻는 주요 인자임을 제시하였고, 이를 바탕으로 정삼투 공정설계 연구 결과를 나타내었다.

고분자 분리막을 구성하고 있는 고분자의 종류에 따른 화학구조는 고분자 분리막의 특성을 결정짓는 가장 중요한 요소가 된다. 그러나, 고분자의 경우 다양한 주쇄 구조 및 작용기 구조, 그리고 복잡한 구조적 특징을 갖기 때문에, 기존의 실험적인 방법을 통한 분석으로는 정확한 내부 구조를 파악하는 데에 한계가 있다. 양자역학, 분자동역학 등 분자 전산모사 기술은 이러한 고분자의 내부 구조를 원자 및 분자 수준에서 직접 파악하는 데 도움을 줄 수 있다. 이외에도 메조스케일 전산모사 기술은 원자를 그룹화하여 하나의 구슬(bead)로 표현을 하기 때문에 더 큰 분자 구조의 모사가 가능하고 이를 통하여 상분리 등의 특성 분석에 효과적이다. 본 발표에서는 이러한 다양한 전산모사 기술을 이용한 고분자 분리막의 특성 분석에 대해 소개하고자 한다.

Numerical analysis has been performed to investigate the stress distribution characteristics of auxiliary axle system in a compact special vehicle. Structural and running stability of compact special vehicle is largely affected by auxiliary axle system installation. Structural characteristics of stress and deformation distributions with safe factor in the auxiliary axle system are analyzed. It can be seen that maximum stress happens near the local axle position, and deformation is also predicted. Simulation results are also compared with experimental test data. These results from this study could be applicable for optimal design of diverse axle systems in the compact special vehicle.