We report on a new fabrication method of polyamide thin film composite RO membranes, so called support-free interfacial polymerization (SFIP). In SFIP method, the PA layer is first formed at the interface without a porous support, and then adhered onto a support unlike conventional IP where the PA layer is in-situ formed directly on a support. We control the surface chemistry of a PAN support by adjusting hydrolysis to maximize adhesion of the PA layer with the support. The SFIP-assembled membrane showed higher performance and unique surface morphology compared to conventional IP-assembled one. It allows facile characterization of the PA layer and PA-support interface together with well-defining each component. Therefore, SFIP provide an promising material platform for the fabrication of RO membranes and fundament study.

본 연구에서는, 산화그래핀과 은나노물질의 복합체인 Ag/GO를 합성하고 이를 PAN 고분자용액에 도입하여 전기방사함으로써 나노섬유형태의 분리막을 제조하였다. Ultraviolet-visible spectra분석을 통해 합성조건을 최적화하였으며, SEM, TEM, Raman 분석을 진행하여 구조 및 형태를 확인하였다. 그램음성균 (Salmonella, E. coli.)과 그램양성균(B. cereus, St. aureus)에 대한 항균성 실험결과 제조된 복합나노섬유의 항균효과를 확인할 수 있었다. 또한, 복합체의 도입 에 따라 약 100%이상의 높은 수투과도 값과 막오염 저감효과를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제조된 나노섬유 분리막은 수처리용 분리막으로 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 Hummer’s method를 이용하여 Graphene oxide (GO)를 합성하였으며, poly acrylonitrile (PAN)과 복합화하여 나노섬유 막을 제조하였다. 접촉각 측정, SEM, FT-IR, 인장강도, DI water를 이용한 flux 실험 및 BSA rejection 실험을 실시하여 막의 특성 분석을 진행하였다. PAN/GO 0.3 나노섬유의 경우, rejection 값이 59%로 PAN/GO 복합 나노섬유 막들 중 상대적으로 우수하였다. PAN/GO 복합 나노섬유 막을 수 처리 분야에 이용하여 얻은 자료는, 폐수 속의 유기물질 함량 감소 연구에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

폴리이미드는 높은 기계적 강도, 내열성 및 내화학성 등 많은 강점을 가지고 있음에도 불구하고 유기용제에 대한 낮은 용해성으로 인해 막을 제조할 경우 많은 제약을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 구조적으로 낮은 분자간 상호작 용 및 패킹을 가지는 지환족구조의 다이안하이라이드인 DOCDA 를 이용하여 용해성 폴리이미드를 합성하였다. FT-IR을 통해 합성이 성공적으로 이루어졌음을 확인하였고 용해성 평가를 통해 여러 가지 유기용매에 대한 향상된 용해성을 확인하였다. H2, CO2, CH4에 대한 투과특성평가 결과 상용화된 폴리이미드막 과 비슷한 성능을 나타내었고 특히, CO2/CH4, H2/CH4에 대해 높은 선택도를 나타내었다.

Alkaline direct liquid fuel cells (ADLFCs) employing anion-exchange membranes as a fuel barrier have attracted significant attention as promising alternative energy sources. ADLFCs are allowed to use more abundant anode catalysts which are cheaper than the catalyst used in that using hydrogen fuel. In this work, novel pore-filled anion-exchange membranes (PFAEMs) were successfully fabricated by combining a highly porous poly(tetrafluoroethylene) film and cationic polyelectrolytes with structurally stable anion-exchange sites. The results of the membrane characterizations revealed that the optimization in the crosslinking degree and hydrophilicity of membranes should be considered for the successful application of the PFAEMs to ADLFCs. (KETEP)(20153030031720) and (MOTIE) (No. 10047796).

ZIF-8은 제올라이트형 이미다졸레이트 골격체(Zeolitic Imidazolate Framework, ZIF) 중 하나로 마이크로 기공이 잘 발달된 구조체이며, 기공의 크기는 3.4 Å 으로 기체 흡착 및 분리 소재로 연구되어지고 있다. 본 연구에서는 입자 형성에 용매가 미치는 영향에 대하여 알아보기 위하여 다양한 종류의 용매 조건에서 ZIF-8 입자를 제조하였으며 다공성의 α-알루미나 지지체 위에 나노 크기의 ZIF-8 입자를 코팅한 후 용매열합성법으로 분리막을 제조하였다. SEM, XRD, TGA, DLS 등의 분석을 통해 각 용매에서 합성된 ZIF-8 입자의 특성을 평가 및 기체 흡착 성능을 측정하였으며, 용매의 종류에 따른 분리막 형성에 대하여 SEM, XRD, 기체투과특성 등을 관찰하였다.

하수슬러지와 같이 수분이 많이 함유된 폐기물 소각에 있어 순산소 연소기술은 공기 중의 질소를 배제하므로 장치의 크기를 줄일 수 있고 NOX의 배출을 줄 일 수 있는 고효율 연소 기술이다. 순산소 연소는 고효율 연소의 장점은 있으나 산소 제조 비용이 고가라는 문제점이 대두되어 왔다. 최근 저가 산소를 제조하기 위한 이온전도성 분리막 및 모듈이 개발되었고, 이를 소각로의 배열을 이용하여 운전한다면 산소제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있지만 장시간 대기 중의 CO2 노출 시 분리막 표면에 탄산염이 형성되어 성능이 저하됨을 확인되었다. 본 연구에서는 소각로에 순산소를 공급하고 고농도의 CO2를 sweep gas로 활 용하여 이온전도성 산소 분리막을 운영할 수 있도록 CO2 내성을 갖는 중공사막을 개발하였다.

고분자전해질 연료전지용 막-전극접합체 내 전극에는 삼상계면을 구성하기 위하여 이온 전도가 가능한 이오노머가 함유되어야한다. 따라서 촉매슬러리 제조를 위해 이오노머가 용매 시스템에 분산되어 있는 분산 용액 형태이어야 한다. 하지만 상용 이오노머 분산 용액의 종류가 제한되어 있으며 개발 물질로 제 조된 전해질막과의 호환성을 위해 동일 물질 기반의 분산 용액으로의 전환이 요구된다. 본 연구에서는 동결 건조 방식을 활용한 고분자 분쇄방법을 도입하여 이오노머를 분쇄하고 이를 활용한 이오노머 분쇄 용액을 제조하여 다양한 물성 및 성능을 조사하였다.

나노섬유는 기존 합성 섬유와 비교하여 섬유의 직경을 획기적으로 줄여줌으로써 표면적을 비약적으로 향상시킬 수 있어 각종 필터 및 분리막, 전자 기기의 벤 트용 소재, 투습방수용 의류 등 산업 전 분야에 적용이 시도되고 있는 소재이다. 전기방사 기술은 섬유의 직경과 세공 등 물성과 성능을 쉽게 설계, 적용할 수 있어 고품질, 고성능의 멤브레인을 제공하고 있으나, 경제성을 갖춘 양산규모의 전기방사 기술이 어려워 긴 역사에 비해 기술적 성취도는 매우 낮은 상태이며, 부직포 타입으로 인해 응용분야의 한계가 있었다. 최근, 나노섬유를 장섬유 섬 유사로 개발하여 다양한 분야에 적용을 시도하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 고에서는 다양한 나노섬유 양산화 기술 동향과 응용분야, 나노섬유 기반 장섬유 섬유사를 제조하는 최신 기술동향에 대해서 소개하고자 한다.

Wire rods having various sectional shape are generally used directly in various applications. In the shape rolling, a couple of grooved rollers are used and the groove match the sectional shape of the wire rod. In this 2 roll system, a couple of rollers must be changed whenever the sectional shape of the wire rod is changed, and the frequent changes of roller cause rise of manufacturing cost. In this study, in order to apply a highly precise 4 roll rolling mill developed in previous studies on the shape rolling manufacturing process, the raw wire feeding equipment, 2 roll rolling mill, turks Head rolling mill, large heat treatment equipment, a steam cleaning equipment, a large winding equipment, cooling equipment, a tension adjustment equipment, designed and manufactured to the main control system. In addition, the problems corrected throughout these various equipments for manufacturing high-precision automatic rolling mill system developed by assembling more than six months and was conducted between complementary and testing process.

Assessment of noise exposed population is to check the environment noise level and social influence in order to reduce the risks such as annoyance and disturbance that are generated by environmental noise. Also, this method suggests the preferential noise abatement policy and action plan by accurately finding the area that the noise causes harmful effect to human health. Recently, a noise map, which can predict noise in comprehensive area, is used for the assessment of noise exposed population, breaking from the methods using existing measures. In particular, countermeasure for noise can be considered more effectively by using assessment methods of noise exposed population for specific noise level, area, and building types which are the main input factors in noise maps. In this study, we propose noise reduction ranking decision at manufacturing process of metal material products due to noise map.

클로알칼리(CA) 멤브레인 셀은 대표적인 염수전해 시스템으로서 가성소다와 염소를 생산하는 염수전기분해 프로세스이다. CA 멤브레인 프로세스는 타 공정에 비해 낮은 에너지 소모량을 가져 CA산업에서 가장 선호되는 공정이다. CA프 로세스에 사용되는 과불소계 술폰화 이오노머막은 CA프로세스의 핵심구성 요소이며, 양이온을 선택적으로 이동시키는 역할 및 배리어적인 역할을 제공한다. 하지만, CA 구동을 위해 충족되어야 하는 요소들에 대한 정보가 제한적이기 때문에 알맞은 CA분리막 적용을 위한 제품 간의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 실제 셀 구동을 바탕으로 하여 상용 고불소계 분리막의 이온전도경향 및 전기화학적 성능 등을 평가하였다.

술폰화 폴리아릴렌에테르술폰(SPAES) 랜덤 공중합체는 고분자 전해질 연료전지에 적용될 때 높은 수소이온전도 도, 상대적으로 낮은 생산 단가 그리고 열화학적 저항성등과 같은 장점을 갖는다. 반면, SPAES 공중합체는 가혹한 구동 조건 하에서 낮은 화학적 안정성과 치수 불안전성으로 인해 실제 연료전지 막에 직접적으로 적용하는데 어려움이 있다. 그에 타당 한 해결책은 SPAES 공중합체를 상호 연결된 기공 구조와 높은 열화학적 강도를 가지는 지지체 필름(예 : 전기방사된 폴리이 미드 지지체)에 함침시키는 것이다. 본 연구에서는 함침막 제조를 위한 이오노머로 빠른 이온 수송을 위해 높은 자유 체적을 유도하는 회전 그룹을 갖는 SPAES 공중합체를 선택하였다. 제작된 막의 실용가능성은 막 특성화를 통해 평가되었다.

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 전해질막의 성능향상을 위하여 철산화물(Ferroxane)과 나피온을 이용하 여 유무기 복합막을 개발하였다. 아세트산을 이용하여 안정화시킨 lepidocrocite을 이용한 ferroxane 나노입자를 합성하였고, 이를 나피온과 혼합하여 복합막들을 제조하였다. 제조된 복합막들의 성능 및 열안정성을 평가하기 위해 이온전도도, 이온교 환용량(IEC), 함수율 및 TGA 측정을 수행하였다. 그 결과 ferroxane 나노입자를 함유한 나피온 복합막의 수소이온전도도가 리캐스팅한 나피온막보다 높은 이온전도도 및 이온교환용량을 보였으며, 높은 열적 안정성 결과를 얻었다. 최고 성능의 복합 막의 수소이온전도도는 0.09 S cm-1이며, 이온교환용량은 0.906 meq g-1을 보였다.

본 연구에서는 비소(arsenic, As) 제거 특성을 가진 망간-철 산화물(manganese-iron oxide, MF)을 제조하고, 이를 poly vinylidene fluoride (PVdF)와 복합화를 진행하여 As(III)와 As(V)를 동시에 제거가 가능한 수처리용 나노섬유복합막 (polymer nanofiber membrane with Mn-Fe, PMF) 제조에 관한 기초 연구를 진행하였다. Transmission electron microscope (TEM) 분석을 통해 MF 소재의 형상 및 구조를 확인하였으며, PMF 복합막의 수처리용 분리막으로의 활용가능성을 조사하 기 위하여 기계적 강도, 기공크기, 접촉각 및 수투과도 분석을 진행하였다. 측정결과로부터 망간과 철 비율이 같은 PMF11 복 합막의 기계적 강도가 가장 높은 결과값(232.7 kgf/cm2)을 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 또한, MF 소재의 도입에 따라 기공 크기가 점차 줄어드는 경향성을 확인할 수 있었으며, 특히, 철 산화물의 조성비가 증가할수록 기공크기가 감소하는 경향성을 보여주었다. 수투과도 측정결과 MF 소재의 도입에 따라 PVdF 나노섬유막에 비해 약 10~60% 이상 향상되는 결과를 나타내 었다. 제조된 MF 소재 및 PMF 복합막의 비소 제거 특성평가를 통해 As(III)와 (V)의 동시 제거 가능하며, 특히, MF01 샘플 의 경우 As(III)와 (V)에 각각 93, 68%의 가장 높은 흡착제거율을 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 제조된 MF소재 및 PMF 복합막을 통해 수처리용 분리막의 기능성 향상을 위한 기초연구 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 양이온 불균질막을 제조하기 위해 PVDF matrix에 상용 양이온교환수지와 sulfonated poly(phenylene oxide)(SPPO)를 배합하여 제조, 이온 흡착 특성에 관하여 연구하였다. 연구결과 PVDF-IER 불균질막과 PVDF-SPPO 불균질 막 PVDF-SPPO-IER과 비교하였을 때 고분자 매트릭스의 비율이 30% 이하일 경우 이온교환용량, 전기저항에서 우수한 물성 을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 인장강도의 경우 PVDF resin의 약한 내구성에도 불구하고 상용화 불균질막과 비교하 여 최대 5배 이상의 강인한 모습을 보이고 있는 것으로 확인할 수 있었다. 따라서 화학적 특성과 기계적 특성을 고려했을 때 PVDF와 이온교환분말과 SPPO의 혼합 최적 비율은 30 : 70이며 이때의 전기저항은 3~5 Ω⋅cm2, 이온교환 용량은 0.6~1.0 meq/g으로 측정되었고 기계적 강도는 12~15 kgf/cm2으로 측정되었다.

Tin oxides have been studied for various applications such as gas detecting materials, transparent electrodes, transparent devices, and solar cells. p-type SnO is a promising transparent oxide semiconductor because of its high optical transparency and excellent electrical properties. In this study, we fabricated p-type SnO thin film using rf magnetron sputtering with an SnO/Sn composite target; we examined the effects of various oxygen flow rates on the SnO thin films. We fundamentally investigated the structural, optical, and electrical properties of the p-type SnO thin films utilizing X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV/Vis spectrometry, and Hall Effect measurement. A p-type SnO thin film of PO2 = 3 % was obtained with > 80 % transmittance, carrier concentration of 1.12 × 1018 cm−3, and mobility of 1.18 cm2V− 1s−1. With increasing of the oxygen partial pressure, electrical conductivity transition from p-type to n-type was observed in the SnO crystal structure.

소금은 인체에서 생리작용을 위한 필수적인 물질 중 하나로, 염화나트륨(NaCl)을 주성분으로 한다. 그러나 구성 성 분인 나트륨의 과잉 섭취는 고혈압, 뇌졸중 등 심혈관질환과 골다공증의 발생률을 증가시키는 것으로 알려져, 건강유 지 및 삶의 질 향상을 위하여 나트륨 저감화를 위한 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 운반체의 역할을 할 수 있는 maltodextrin을 NaCl에 적용하여 제조한 NaCl-maltodextrin 복합체를 쌀튀기의 시즈닝에 적용하여 짠맛의 증진 효과 및 나트륨 저감화 효과를 확인하고자 수행되었다. NaCl와 maltodextrin을 2:1(w/w)로 혼합한 후, 이의 20%의 수용액을 분무건조하여 NaCl-maltodextrin 복합체를 제조하였다. 분무건조 시 inlet temperature (130-170℃)와 atomizing pressure (6-22 × 10 kPa)를 각각 다르게 적용하였으며, 이 때 blower는 0.6 m 3 /min이었다. 제조한 NaCl-maltodextrin 복 합체의 외관 관찰 및 주사형 전자 현미경을 사용하여 하여 NaCl-maltodextrin 복합체 입자의 크기를 측정하였다. 또한 로터리쿠커를 사용하여 복합체를 양념한 쌀튀기를 제조하였고, 관능검사를 진행하여 NaCl-maltodextrin 복합체의 짠맛 의 저감화 효과를 확인하고자 하였다. NaCl-maltodextrin 복합체의 입자 크기 측정 결과, 분무건조 시의 inlet temperature 에 따른 차이는 나타나지 않았으나, atomizing pressure가 높아질수록 입자의 크기가 감소하였다. 양념한 쌀튀기의 관 능검사 결과 160℃의 inlet temperature와 22 × 10의 kPa atomizing pressure의 조건으로 제조한 NaCl-maltodextrin 복합체 로 양념한 시료의 짠맛이 가장 강한 것을 확인하였다. 가장 작은 NaCl-maltodextrin 복합체 입자 크기가 가장 강한 짠 맛을 나타냄에 따라 NaCl-maltodextrin 복합체가 혀와 접촉할 수 있는 표면적이 증가한 것에 기인한 것으로 판단된다. 이에 따라, 분무건조를 이용하여 제조한 NaCl-maltodextrin 복합체의 짠맛 증진 효과를 확인하였으며, 입자의 크기가 작을수록 더욱 효과적일 것으로 기대되었다.

떡은 제조 방법에 따라 찌는 떡, 치는 떡, 빚는 떡 등으로 분류되는데 치는 떡은 쌀이나 찹쌀 가루를 절구에 넣고 쳐서 만든 떡으로 인절미, 가래떡 등이 있다. 통상적으로 기계로 가래떡을 제조할 때는 멥쌀 세척 및 이물질 제거, 수 침과 물 빼기, 습식 분쇄(롤밀, 물과 소금 첨가), 증자, 방냉, 펀칭, 압출성형 순으로 이루어진다. 이처럼 여러 공정으로 이루어지는 떡 제조는 힘과 노력이 많이 들뿐만 아니라 균일한 품질과 위생적 안전이 쉽지 않다. 이를 해결하기 위해 제조공정을 단순화한 일체형 떡 제조장치를 개발하여 건식쌀가루 및 습식쌀가루를 이용하여 떡 제조 시험을 하였다. 개발 장치는 절구 내부에 회전 날개, 돌기, 증기 유입구, 온도센서 등이 설치되어 있으며, 재료를 넣으면 교반, 증숙, 펀칭, 제병이 하나의 기계로 이루어진다. 본 연구는 일체형 떡 제조장치에 대하여 습식 쌀가루와 건식 쌀가루로 굳지 않는 떡 제조기술을 응용하여 가래떡을 만들고 그 특성을 분석하여 굳지 않는 떡 제조 적응성을 검토하였다. 시료는 쌀(2014년 생산 신동진)을 핀밀 분쇄기로 분쇄한 건식 쌀가루(8kg, 물 4kg, 소금 96g)와 물에 불려 2회 빻은(롤밀, 물 1.96kg, 소금 100g) 습식 쌀가루(평균 12.45kg)를 사용하였다. 떡 제조 방법은 굳지 않는 떡 제조기술을 응용하여 가래 떡으로 만들었다. 시험 결과, 식힘장치의 압축공기 분사로 증숙 후 반죽 온도를 습식 약 30℃, 건식 약 20℃로 떨어뜨 려 굳음 방지 기술 적용 시 증숙된 반죽 온도를 70℃ 이하로 내릴 수 있을 것으로 판단되었다. 증숙된 반죽과 가래떡 무게는 각각 13kg, 12kg 남짓이었으며, 함수율은 습식쌀가루 51.61~52.19로 건식쌀가루 46.72~48.87보다 높았으며, 가 래떡 굵기는 건식쌀가루가 습식쌀가루보다 약 4mm 정도 더 굵었다. 물리적 및 이화학적 품질특성 조사 결과 굳지 않 는 떡 품질 특성을 나타내지 않았으며, 관능평가는 습식쌀가루로 만든 가래떡이 평가항목에서 높은 평가를 받았으며 전체적인 기호도도 높게 나왔다. 따라서 쌀가루 제조가 용이한 건식 쌀가루를 적용한 일체형 떡 제조장치 이용 확대 를 위하여 떡의 품질 개선 연구가 추가로 이루어져야 할 것으로 생각되었다.