Ionomer membranes which consist of polymer backbones attached with fixed charge groups have been traditionally used in various water treatment processes. Recently, they have also gained increased industrial importance in the applications to electrochemical energy processes such as reverse electrodialysis, fuel cells, redox flow batteries etc. A pore-filled ionomer membrane (PFIM), composed of an inert and tough porous substrate and an ionomer that fills the pores, is considered as a promising candidate for various commercial applications because they can be manufactured via a cheap process and also provide both high ion conductivity and excellent mechanical properties. We will introduce the results on the development of high performance PFIMs for various electrochemical applications.

본 연구에서는 수계 내 포함된 양이온들 중 특히 중금속 이온을 효율적으로 분리할 수 있는 양이온 교환막을 개 발하였다. 기저 고분자로는 sulfonated polyetheretherketone (SPEEK)를 사용하였으며 이에 중금속 이온에 결합력이 강한 킬 레이팅 수지를 파우더링하여 첨가하였다. 또한 양이온 교환막의 성능을 최적화시키기 위해 킬레이팅 수지의 함량 및 SPEEK 의 이온교환용량을 제어하였다. 결과적으로 제조된 양이온 교환막을 막 축전식 탈염 공정(membrane capacitive deionization, MCDI)에 적용한 결과 중금속 이온 제거 효율이 20% 이상 향상됨을 확인할 수 있었다.

동물들은 항상성 유지를 위해서 지방에 축적된 에너지의 양을 판단하고 섭식량을 조절한다고 알려져 있으나 그 조절 메카니즘은 아직 확실히 알려져있지 않다. 본 연구에서는 노랑초파리로 지방세포에서 섭식조절과 관련된 유전자를 찾기 위해 mRNA의 과발현을 이용한 1차 스크리닝(screening)과 RNAi를 이용한 2차 스크리닝을 수행하여 지방세포에서 발현하는 유전자 purple이 섭식조절과 관련이 있다는 것을 확인하였다. 유전자 purple은 조효소인 tetrahydrobiopterin (BH4)의 생합성에 관여하는 유전자인데, 연구결과 BH4생합성에 관련된 다른 유전자인 Punch와 Sepiapterin Reductase (Sptr) 뿐만 아니라 BH4도 섭식행동을 조절하는데에 관여한다는 것을 밝혀냈다. 흥미로운 사실은 Punch와 purple은 지방에서 발현되어야 하는 반면 Sptr은 뇌에서 발현되어 섭식행동을 조절한다는 사실이다. 추가연구를 통해 BH4가 섭식에 관련된 뉴런인 neuropeptide F (NPF)을 억제하여 섭식억제가 이루어지는 사실을 확인하였다. 본 연구는 새로운 유형의 섭식억제제 개발에 기초적인 정보를 제공할 것으로 보인다.

Capacitive deionization (CDI) is one of the promising desalination processes. It consumes relatively small energy for operation compared with other competing processes such as reverse osmosis. Additionally, it does not produce any secondary wastes for a re-use. Comparing to the conventional CDI, membrane-CDI (MCDI) which uses porous carbon electrodes together with ion-exchange membranes (IEMs) has gained great interests due to the higher ion selectivity and removal efficiency. In this work, we have developed a pore-filled IEMs (PFIEMs) for the applications to cost and energy efficient CDI processes. As a result, they were shown to possess excellent electrochemical and mechanical properties. Their electrochemical characteristics have also been optimized for the successful applications to MCDI processes. (NRF-2015H1C1A1034436)(MOTIE-No. 10047796)

Recently, there has also been much attention towards ion-exchange membranes (IEMs) for the applications in the energy generation and storage systems such as reverse electrodialysis (RED) and redox flow batteries (RFBs). IEMs are one of the key components dominating the overall performances of both the RED and RFB processes. Low ion transport resistance through membrane, excellent chemical and mechanical stability, high permselectivity, and low cross-over rate of undesirable components are required for the successful applications of the IEMs in the processes. In this work, we have prepared high performance pore-filled IEMs for successful RED and RFB applications. (this work was supported by the project, No. 10047796)

본 연구는 국내 주요 조사료(rice straw, timothy and alfalfa) 및 쑥과 녹차의 반추위 소화율과 물리 적 구조를 비교하기 위해 in vitro 와 in situ 실험을 실시하였다. 각 사료별 3, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 및 72 시간 동안 배양하였고, in vitro 실험에서는 가스 발생량, 미생물 성장량, pH를 측정하였다. 가스발생량은 배양시간이 경과할 수록 모든 시간대에서 증가하였고(p<0.05), 녹차에서의 가스발생량이 가장 낮았다. 미생물 성장량은 배양시간이 경과할수록 모든 처리구에서 증가하는 경향이었으나, 유의차 는 나타나지 않았고(p<0.05), 쑥과 녹차의 미생물 성장량이 다른 처리구에 비해 낮게 나타났다 (p<0.05). 반추위내 pH는 배양시간 경과할 수록 감소하였고, 티모시의 pH가 다른 사료에 비해 가장 낮 았으며, 볏짚의 pH가 다른 사료에 비해 높았다(p<0.05). In situ 실험에서 모든 시간대 녹차의 건물소 화율(DM; Dry Matter) 및 조단백 소화율(CP; Crude Protein)은 가장 높았다(p<0.05). 또한 반추위내 통과 속도 4% 쑥에서 건물소화율이 가장 높았고, 알팔파는 조단백 소화율이 가장 높았다(p<0.05). 녹차 와 쑥의 표면과 기공을 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope)으로 관찰한 결과, 쑥 표 면에는 미생물이 존재하지 않아 반추위 내 영양소 소화율이 낮은 것으로 사료되고, 녹차는 기공에 미생 물이 관찰 되었다. In vitro 및 in situ 실험의 결과를 통하여 반추동물의 사료원료로 잠재적인 가치가 있을 것으로 사료된다.

This study was conducted to investigate the effects of antiprotozoal plant extracts on in vitro ruminal fermentation and methane emission. Ruminal contents were collected from two ruminally-fistulated steers (Average BW: 450±30 kg) consuming 60% Timothy hay and 40% concentrate with free access to water and mineral block. Plant extracts, Lonicera japonica, Torreya nucifera, Zanthoxylum schinifolium, Poncirus trifoliate and Citrus junos, which have been known to have antiprotozoal and antiparasitic effects were added (5% of substrate) to the in vitro ruminal fermentation bottles containing the mixture of rumen fluid and McDougall’s buffer. The McDougall buffer (1000 ml) and ruminal inoculums (500 ml) were combined and 20 ml added to the 50 ml fermentation vessels containing 300 mg of substrate (DM basis). The fermentation vessels were placed in an incubator at 39°C for 3, 6, 9, 12, 24, 48 and 72 h with shaking. Plant extracts addition was decreased (p<0.05) acetate:propionate compared with control except with T. nucifera addition. Total gas production was increased (p<0.05), whereas methane emission was decreased (p<0.05) by all plant extracts compared with control at 12 h incubation. Methane emission at 24 h incubation was decreased for Lonicera japonica, Torreya nucifera, and Zanthoxylum schinifolium compared with control as well. In addition, methanogenic archaea was decreased (p<0.05) by all plant extracts at the 12 h incubation. These results indicate that the plant extracts may decrease methane emission by inhibiting methanogenesis without the decrease of total gas production in 12 h in vitro ruminal fermentation. Therefore, plant extracts which have the antiprotozoal effect may be promising feed additives for ruminants as a methane inhibitor

상용화되고 있는 이온교환막의 경우 제조공정은 PVC를 분말을 paste로하여 PVC천에 함침시켜 제조하고 있다. 이러한 제조공정은 공정상의 어려움 및 제조 원가의 상승의 요인으로 지적되어 왔고, 이에 최근 PVC 비다공성 필름 지지체 가 특정 모노머에 팽윤하는 성질을 이용하여 함침 시키는 기술이 소개되고 있다. 그러나 이 또한 이온교환기를 도입하기 위해서는 슬폰화반응 및 4급 아민화 반응이 수반되어져야만 한다. 본 연구에서는 이런 이온교환기의 도입공정을 보다 단순화시키기 위한 방안의 제안 및 기초실험과정을 보고하고자 한다.

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).

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.

This paper presents an experimetal study on RC beam strengthened with 3D Ultra-High-Mocular-Weight-Polyethylene (UHMWPE) fabric. This research program aims at developing the 3D UHMWPE textile fabic to improve the structural performance of RC beam. Specimens were constructed and experimentally investigated through static tests. Testing data were analyzed to investigate the performance of the specimens retrofitted or strengthened with UHMWPE fiber compared to the non-retrofitted RC beam responses. It was concluded that the strengthening method using 3D UHMWPE fiber can improve the performance of RC beam.

본 연구에서는 역전기투석 응용을 위해 엔지니어링 고분자 기반의 이오노머와 다공성 폴리에틸렌 지지체를 사용 한 세공충진 이온교환막을 제조하고 이를 결합한 이오노머-세공충진 복합막을 제조하였다. 이온전도도가 높은 이오노머와 우 수한 기계적 강도를 가진 세공충진막을 결합함으로써 상용 이온교환막(AMX/CMX, Astom Corp., Japan) 대비 동등 수준의 전기화학적 특성 및 응용에 적합한 물리적 안정성을 확보할 수 있었다. 제조된 이오노머-세공충진 복합막을 이용하여 역전기 투석 성능을 평가한 결과 상용막 대비 음이온 교환막의 경우 86.4%, 양이온 교환막은 104.8% 수준의 우수한 발전성능을 나 타내었다.

Very recently, an efficient electrochemical desalination process employing bipolar membranes with large ion-exchange area is being developed (so-called ‘electro-adsorptive deionization’). In this process, ions dissolved in a feed solution can be removed through an ion-exchange mechanism under a strong electric field (a forward bias condition). The membranes can also be regenerated without the use of additional chemicals by the water-splitting reactions which occur at the bipolar junction of membranes (a reverse bias condition). In this work, we have developed novel bipolar membranes containing iron oxide/hydroxide catalysts. In addition, the ion-exchange capacities of the bipolar membranes have been largely enlarged by embedding finely powdered ion-exchange resins. (No. 10047796) (No. 2015H1C1A1034436)

Reverse electrodialysis (RED) is one of the promising processes for generating electricity from the salt concentration gradient between river and sea water. A RED stack contains alternately arranged anion and cation exchange membranes which separate salt solutions of different concentrations. The power generation performance of RED significantly depends on the characteristics of ion exchange membranes. In this work, we have prepared high performance pore-filled anion-exchange membranes. In addition, the optimization of membrane design parameters has been investigated using the membranes via various electrochemical analyses in terms of the enhancement of RED performances. Finally, the membrane surface has been modified with acid-doped polypyrrole for the improvement of the membrane properties. (No. 10047796) (No. 2015H1C1A1034436)

Reverse electrodialysis (RED) is a promising technology for converting salinity gradient energy into electricity. RED stacks contain alternating anion and cation exchange membranes (AEMs and CEMs) that separate salt solutions of different concentrations. Selective transport of ions through the membranes creates an electric potential across pairs of AEMs and CEMs, and large numbers of cell pairs are used in a stack to increase the total potential and drive electric current through an external circuit. In this work, parameters of the ion exchange membrane is an ion exchange capacity, membrane resistance, ion selectivity, and the like thickness. Find out how these parameters affect the RED performance. The further proposed a model of the ion exchange membrane to improve the performance on the basis of these studies RED. (No. 10047796)

본 연구에서는 이온교환막을 이용한 전기화학적 수처리 공정의 효율을 향상시키기 위해 낮은 전기적 저항, 높은이온선택 투과성, 및 농도분극 조건에서 낮은 물분해 플럭스 특성을 갖는 새로운 세공충진 음이온 교환막을 개발하였다. 다공성 폴리올레핀 기재에 이온교환능이 우수한 4급 암모늄기를 포함한 공중합 고분자를 충진하여 상용막 이상의 성능을 갖는 기저 멤브레인을 제조하였다. 또한 기저 막 표면에 이미다졸륨 고분자를 코팅하여 전기화학적 성능을 유지하며 동시에 물분해플럭스를 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였다. 제조된 세공충진 음이온 교환막은 상용막 대비 약 1/6∼1/8 수준의 매우낮은 전기적 저항을 나타내었으며 동시에 농도분극 조건에서 양이온 교환막 수준의 낮은 물분해 플럭스를 나타내었다

본 연구는 long-chain fatty acids 첨가 시 발효 48 h 에 in vitro 반추위 발효와 메탄 생성에 미치는 영향을 구명하고자 수행하였다. 반추위액은 외과적 방법으로 누관이 장착된 홀스타인에서 채취하였으며, 공시축의 사양관리는 조사료와 농후사료 6:4 비율로 하였다. 60 mL serum bottle 에 buffer 10 mL, 티모시 0.3 g, 위액 5 mL 를 각각 넣고 fatty acids(stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid ; 0.001%/15 mL)를 첨가한 뒤 발효시간대별(3, 6, 12, 24, 36 및 48 h)로 5 처리 3 반복 수행하였다. 발효종료시간인 48 h 에서 pH 는 oleic acid 와 linoleic acid 는 대조구에 비해 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었다. 48 h 에 총가스 발생량은 stearic acid 가 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었고 메탄 발생량은 arachidonic acid 에서 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었다. 건물 소화율은 발효 36 h 에서 linoleic acid 가 다른 처리구에 비해 높았으나, 발효 48 h 에서는 처리구간 유의차가 없었다. 휘발성 지방산 농도와 butyric acid 는 발효 3 h, 12 h 에서 long-chain fatty acid 처리구가 대조구에 비해서 유의적(p<0.05)으로 높게 나타났다. 3 h, 12 h 에서 acetic acid는 linoleic acid, linolenic acid 가 다른 처리구보다 유의적(p<0.05)으로 높게 나타났고, propionic acid 는 stearic acid, oleic acid 에서 다른 처리구에 비해 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었다. Protozoa 의 생존 수와 사멸 수는 처리구간의 차이를 나타내지 않았다. Bacteria 는 linolenic acid 와 arachidonic acid 가 다른 처리구에 비해 유의적(p<0.05)으로 높았다. Fungi 는 oleic acid 가 linoleic acid 를 제외한 나머지 처리구에서 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었다. 본 연구의 결과에 의해 발효 48 h 에 0.001%의 oleic acid 와 linoleic acid 의 첨가는 메탄 발생량을 감소시키는데 효과적이라는 것을 알 수 있었다.

기술혁신의 중요성이 나날이 증대됨에 따라 영업비밀은 기업의 경쟁력은 물론이거니와 국가 경쟁력을 좌우할 정도로 중요한 의미를 가지게 되었다. 그럼에도 불구하고 노동시장의 유연화 추세로 인하여 영업비밀의 무단유출은 점점 증가 추세에 있고 이러한 기술 유출로 인하여 기업의 피해액도 기하급수적으로 증가하고 있기에 영업비밀 관리 및 침해시 대응방안을 숙지하는 것은 무엇보다 중요하다 할 것이다. 이에 필자는 변호사로서 영업비밀 관련 사건을 다루면서 느꼈던 기업 내 영업비밀 보호 담당자들이 반드시 알아야 할 중요한 이슈들을 분쟁이 발생하기 전 단계, 분쟁이 발생되기 시작하는 단계, 소송 등을 통해 분쟁을 해결하는 단계 등으로 단계별로 구분하여 알기 쉽게 적시하였다. 이 논문을 통해서 기업들이 영업비밀과 관련하여 분쟁의 단계별로 주의해야 할 점들을 인식함으로써 당해 기업들이 피땀 흘려 구축한 연구결과물이나 성과물이 내부자에 의하여 다른 기업으로 쉽게 흘러들어 가는 것을 막고, 가사 이를 막지 못하여 불의의 사태가 발생한 경우에도 피해를 최소화하고 그 피해를 보상받을 수 있는 길을 찾는데에 최소한의 도움이 되기를 간절히 바란다.

본 연구는 다양한 사료들을 유지수준에서 섭취한 한우 암소 경산우의 에너지 대사 시험의 결과로 부터 섭취에너지 균형과 메탄배출계수를 구하였다. 오차드그라스(orchard grass) 위주의 혼합목건초 섭취 7두, 혼합목건초의 30~50% 를 볏짚으로 대체한 12두, 혼합목건초와 볏짚에 밀기울 (wheat bran) 1 kg 추가급여한 6두, 총 25 개체의 대사실험 성적을 분석하였다. 실험축은 10일간 대사틀에서 개체별로 각각의 실험사료 적응 및 7일간 분 뇨 시료채취 후, indirect respiratory chamber 1대에 교대로 수용되어 1일간 호흡대사 실험이 이루어졌다. 혼합목건초 단독 급여구와 비교하여 나머지 두 처리구의 평균 건물섭취량은 약 11%, 15% 높았으나 통계적인 유의성은 없었고, gross energy (GE) 섭취량도 차이가 없었다. 총 섭취에너지 중 메탄으로 손실된 에너지 비율인 메탄전변율(methane conversion rate, Ym)과 메탄배출계수(emission factor, kg/head/year)도 각각 0.055~0.062 (평균 0.058)와 33.6~38.6(평균 35.2) 범위로 처리간 유의성이 없었다. 본 실험에서는 혼합목건초를 볏짚으로 대체하거나 또는 밀기울 추가급여에 의한 메탄발생량 차이가 없었으나, 메탄발생량을 줄일 수 있는 것으로 알려진 양질 조사료 급여효과 연구는 축산현장의 온실가스 감축 사업 참여가 가능한 분야이기 때문에 추가 연구들을 통해 시급히 증명되어져야 된다고 판단된다.