Development of forward osmosis (FO) membranes with high salt selectivity is a essential issue to realize the FO technology. To improve salt selectivity of the FO membrane, a polyamide thin film composite FO membrane was fabricated by the interfacial polymerization method using aromatic hydrocarbon organic solvents on polyacrylonitrile (PAN) supports. The aromatic hydrocarbon organic solvent accelerated amine diffusion rate toward the organic phase and the subsequent reaction, which can improve membrane performance by fabricating a thin and highly dense basal PA layer. As a result, the prepared FO membrane showed ~1.7 times higher flux and ~4.5 times higher salt selectivity compared to HTI-CTA commercial membrane with 1.0 M NaCl draw solution and DI water feed solution in FO mode.

We report on the fabrication of a high performance reverse osmosis membrane based on a hydrophilic polyacrylonitrile support via an aromatic solvent-assisted interfacial polymerization process. The use of aromatic solvent (toluene or xylene) produced the membranes with unprecedentedly high NaCl rejection (~99.9%) and superior water flux, outperforming both the control membrane prepared using a conventional aliphatic solvent (n-hexane) and commercial membranes. The membranes fabricated using toluene or xylene had roof-like structures covering a thin and highly dense polyamide (PA) layer, which was induced by enhanced amine diffusion and the extended miscible layer resulting from the increased miscibility of aromatic solvent with water. The high performance of the membranes is attributed to thin and highly cross-linked basal PA layer.

Growing demands for reducing energy consumption have raised interest to design advanced materials for thin film composite (TFC) desalination membranes with high permselectivity and low fouling. Here, we synthesized a star-shaped polymer as a new building block material, which can be assembled into selective layer of the TFC membrane via a facile interfacial polymerization (IP). Star polymer with compact globular structure and high density amine functional groups enabled to fabricate higher permselectivity and lower fouling propensity membrane compared to commercial membranes. In addition, star polymer assembled TFC membrane can function as either nanofiltration or reverse osmosis membrane by simply adjusting IP process conditions, which cannot feasible in conventional materials, demonstrating remarkable versatility of our star polymer.

본 연구에서는 제올라이트 4A 분리막((주)파인텍)에서의 물과 알코올(메탄올, 에탄올, IPA, 부탄올)의 1성분, 2성분 그리고 3성분 투과증발 특성을 실험 및 모형을 통해 분석하였다. 다양한 온도 및 농도 조건 실험을 통해 제올라이트 4A 분리막이 알코올로 부터 물을 선택적으로 분리할 수 있음을 확인하였으며, 이때 분리계수는 각각 물/메탄올 150 이상, 물/에탄올 3,000 이상, 물/IPA 1,500 이상, 물/부탄올 1,500 이상이었다. Generalized Maxwell Stefan 모형 및 Dusty Gas 모형을 이용하여 단일성분 및 혼합물의 투과증발 거동을 모사하였으며, Genetic Algorithm을 이용한 상수추정을 통하여 비지지체의 흡착 및 확산 상수를 구하였다.

폴리아마이드 역삼투 분리막은 우수한 분리성능(염제거율, 수투과도)으로 인해, 해수담수화 공정의 핵심소재로 널리 사용되어오고 있다. 하지만, 해수내 존재하는 오염원에 의해 막표면이 오염(파울링)되어 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있어, 분리막의 내오염성을 향상시키기 위한 많은 연구가 이루어져 왔다. 기존 연구는 주로 분리막 표면을 화학적으로 개질하는 방식에 의존하였으나, 장기간 내오염성이 유지되지 못하는 단점을 가지고 있다. 최근 분리막의 표면구조를 제어하여 내오염 특성을 부여하려는 연구가 시도되어 왔다. 본 연구에서는 새로운 분리막 표면구조 제어기술을 활용하여, 내오염특성이 우수한 생체의 표면구조를 모사한 역삼투 분리막을 제조하고, 우수한 내오염성을 구현하였다.

목적: 6~24세에 해당하는 연구대상자에서 세대에 따른 근시의 분포변화와 진행 정도를 비교하고자 하였다. 방법: 1987년부터 2012년 10월까지 청주와 천안소재의 안경원에 굴절이상 교정을 위해 방문한 사람 64,292명(남성 15,567명, 여성 48,725명)의 굴절검사 데이터를 수집하여 분석하였다. 근시 진행률 비교를 위해 연구대상자의 안경원 방문횟수를 고려하여 단위 기간 당 근시 진행 정도를 파워벡터 방법에 의한 MOD(magnitude of difference)와 VDD(vector difference in diopter)값을 이용하였다. 결과: 6~24세 이르는 연구대상자를 학제에 따라 5개 그룹으로 나누고 5년 간격으로 구분하여 평균 굴절 이상 정도를 비교하였을 때 6~7세를 제외한 모든 그룹에서 (-)방향으로의 유의한 차이를 나타냈다. 방문연 도에 따른 경도, 중등도, 고도 근시의 분포에서는 경도근시의 감소와 중등도 및 고도근시의 증가로 유의한 차이가 있었다. 이러한 추세의 차이는 6~7세 그룹을 제외한 모든 연령그룹에서 동일하게 나타났다. 안경원 에 연속 방문한 경우를 이용해 파워벡터로 환산한 근시 진행 정도는 8~13세 그룹과 14~16세 그룹에서 방문 연도에 따라 유의한 차이를 보였다(p=0.000, p=0.006). 방문 연도에 따른 근시 진행 정도는 전체 대상자에 서 –0.344 D로 나타났고(p=0.000), 특히 6~15세의 경우는 –0.524 D로 더욱 높게 나타났다(p=0.000). 결론: 동일 연령그룹에서 방문 연도가 최근에 가까워짐에 따라 평균 굴절이상 정도가 (-)방향으로 변화 되며, 고도근시의 비율이 높게 나타났다. 또한 과거에 비해 최근에 가까울수록 근시 진행 정도가 더 크게 나 타났다.

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.

Amine functionalized polysulfone (PSf) based ultrafiltration (UF) membranes were prepared by non-solvent induction phase separation method (NIPS) with reactive PSf (matrix) and polyehtyleneimine (PEI) (additive), where PEI was reacted in dope solution to give surface modified PSf-UF membrane. Unreacted PEI might be worked as a forming agent during NIPS, however it was not much affected to the pore structures. Obtained membranes showed enhanced hydrophilic property on the membrane, which increased the water flux without loss of the rejection rate of PEO (100 K).

The highly performing polyamide (PA) thin film composite (TFC) reverse osmosis (RO) membrane was prepared using the commercialized porous polyolefin (PO) membrane as a support. The PO-supported TFC (PO-TFC) membrane was fabricated via a conventional interfacial polymerization process. The highly permselective PA layer was formed by optimizing membrane fabrication parameters such as monomer/additive composition and post-treatment. The uniform pore structure and high surface porosity of the PO support are beneficial for improving the membrane permselectivity. As a result, the prepared PO-TFC membrane showed ~30% higher water flux and ~0.4% higher NaCl rejection compared to a commercial RO membrane. In addition, the PO-TFC membrane exhibited excellent mechanical properties and organic solvent resistance.

Polydimethylsiloxane (PDMS) membranes were fabricated using a new class of UV-curable PDMS (UV-PDMS) and conventional heat-curable PDMS (Heat-PDMS) materials for n-butanol recovery. In addition, mixed matrix membranes (MMMs) were prepared using silicalite-1 particles as a additive to improve the recovery efficiency of n-butanol. To understand the structure-performance relationship, the surface/cross-sectional morphology and roughness of the PDMS membranes and MMMs were characterized using SEM and AFM, respectively. Consequently, when 20 % of silicalite-1 particles was loaded, the UV-curable MMM exhibited 58 % increased flux with similar separation factor compared to the heat-curable MMM, which is attributed to enlarged the effective membrane surface area resulting from its unique morphology.

In this study, we present a unique surface modification method for a water desalination membrane to control the surface fouling via titanium dioxide (TiO2) nanopillar pattern imprinting. The patterned membranes showed significantly improved fouling resistance for both organic protein and bacterial foulants compared to the nonpatterned membranes. The hydrophilicity of TiO2 used as a pattern material affects the improvement of chemical antifouling resistance of the membrane. Fouling behavior was also interpreted in terms of the topographical effect depending on the relative size of foulants to the pattern dimension. Moreover, the computational fluid dynamics simulation intimates that the overall and local shear stress enhancement on the patterned surface could affect the foulant deposition behavior on the membrane.

We report on a unique fabrication technique, DSC for high performance PA TFC RO membranes. DSC allows the simultaneous and continuous spreading of two reactive monomer solutions to create an unsupported PA layer, which is then adhered onto a porous support to form a membrane. DSC facilitates the characterization of the PA layer structure by easily isolating it. The DSC-PA layer exhibits a thinner and smoother structure with a more wettable and less negatively charged surface than one prepared via conventional interfacial polymerization (IP). DSC enables the formation of an extremely thin (~9 nm) and dense PA layer using a very low MPD concentration, which is not feasible by conventional IP. Importantly, the DSC-assembled membrane shows the excellent water flux and NaCl rejection, exceeding both the IP control and commercial RO membranes.

A porous polyolefin (e.g. polypropylene and polyethylene) membrane has been commercialized as a lithium ion battery separator. The highly performing thin film composite (TFC) forward osmosis (FO) membrane was fabricated using the porous polyolefin membrane as a support via typical interfacial polymerization process. A very thin thickness (~8 μm) and highly interconnected pore structure of the polyolefin support can greatly reduce the internal concentration polarization, leading to high water flux, as evidenced by its low structural parameter (~168 μm). The prepared polyolefin-supported TFC membrane showed ~3.7 times higher water flux and ~33% lower specific salt flux compared to HTI-CTA commercial FO membrane with 1.0 M NaCl draw solution and DI water feed solution in FO mode. In addition, its excellent mechanical strength enables stable membrane operation.

목 적: 5~50세에 해당하는 연구대상에서 세대에 따른 굴절이상의 변화를 확인하고자 하였다. 방 법: 1987년부터 2012년 10월까지 청주와 천안의 안경원에 굴절이상 교정을 위해 방문한 사람 162,494 명(남성 50,453명, 여성 112,041명)의 굴절검사 데이터를 사용하였다. 안경원은 청주 5군데와 천안 2군데를 선정하여 개인정보를 제외한 굴절검사 데이터만을 수집하여 분석에 사용하였다. 각 연구 대상의 연령은 출생 연도와 안경원 방문 일자를 계산하여 만 나이로 산정하였다. 연령에 따른 굴절이상 변화를 고려하여 연령을 그룹화하고 동일 그룹에서 방문연도에 따른 평균 굴절이상 정도를 등가구면 굴절력으로 비교하였다. 또한 안 경원 방문 당시 연도와 연령을 변수로 하여 굴절이상에 미치는 영향을 확인하기 위하여 회귀분석을 시행하였 다. 연구대상에 포함하는 일부 표본인구에 설문조사를 실시하여 세대에 따른 환경적 요인 변화를 확인하였다. 결 과: 6개 연령 그룹 모두 방문당시 연도에 따라 평균굴절이상 정도에 유의한 차이를 보였고, 방문 연도 가 최근에 가까울수록 (-)방향으로 그 값이 커지는 것을 확인할 수 있었다. 5~50세 전체 연령군의 평균굴절 이상 정도를 결정하기 위한 회귀분석에서는 방문연도가 유의한 변수로 나타났다. 표본 집단을 대상으로 한 설문조사에서는 30대 그룹보다 20대 그룹에서 근거리 작업과 관련한 답변에서 유의하게 높게 나타났다. 결 론: 동일 연령군에서도 평균 굴절이상 정도는 환경적 요인에 의해 세대에 따라 달라진다. 본 연구 대상 에 해당하는 5~50세 연령 그룹 모두 (-)방향으로 굴절이상 정도가 증가하였다.

Thin-film composite (TFC) membrane is currently the most widely used membrane structure for reverse osmosis (RO) process. Most commercial membrane for RO consisted of porous support layer and dense polyamide permselective layer, yet the polyamide layer has a very rough surface morphology and considerable thickness, and these features are intrinsic properties of current RO membrane fabrication process. In this study, we present the new membrane fabrication, named layered interfacial polymerization (LIP). LIP could control the roughness and thickness of permselective layer without complicated process or significant membrane performance loss, and the performance itself was comparable to conventional IP membrane. Moreover, the fabricated membrane has a remarkable antifouling ability possibly due to the unique smooth morphology.

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.

인간에 의해서 의도적 혹은 비의도적으로 많은 외래종이 자연적 지리 범위 밖으로 이동되고 있다. 외래종의 생태계 침입은 주로 자생종을 절멸시킴으로써 생태계의 구성원인 생물들에게 커다란 위협이 되고 있다. 외래종 문제는 지구 글로벌 시기에 있어 가장 크게 생태계에 인간이 미치는 영 향이 되어 왔다. 최근에 인간 활동은 많은 종들을 대륙과 해양을 가로 질러 이동시켜왔다. 호주의 케인두꺼비(cane toad), 미국의 얼룩무늬 홍합은 우리나라의 황소개구리와 더불어 유명한 사건이다. 외래종 침입에 대한 경제적인 영 향은 세계 각국에서 방역법을 만들어 비의도적인 도입을 줄이려고 노력하는 이유 중의 하나이다. 이러한 외래종과 더불어 기생하는 병원균의 도입, 토착종의 멸종, 산림생태 계와 농작물에 미치는 위해성 등은 외래종이 야기하는 문제 들이다(Krebs 2009). 세계 각 국은 외래종의 목록을 만들기 시작하였고 외래종을 관리하기 위하여 많은 연구 투자와 관리를 수행하고 있다. 우리나라의 경우, 환경부에서 외래 종을 관리하기 위해서 법제를 제정하고 목록을 만들어 관리 하고 있으나 외래종 침입부터 현 생태학적 상태에 대한 생 태학적 연구가 부족한 실정이다. 우리나라 대부분의 연구는 여러 생태계에서 외래종 목록을 기록하는 것이 대부분이다. 외래종의 좋고 나쁨을 판단하려면 외래종이 해를 입히는 정도를 파악하여야만 한다. 그리고 외래종에 대해서 생태학 적인 상황과 토착생태계에 미치는 영향을 연구하여야 한다. 환경부에 따르면 우리나라 외래생물은 총 1,109종으로서 이중 식물이 309종이나 된다(국립환경과학원, 2015). 생태 계교란생물은 환경부 생물다양성 보전 및 이용에 관한 법률 제23조에 따른 위해성평가 결과 생태계 등에 미치는 위해가 큰 것으로 판단되는 생물종을 말한다. 위해성 평가의 기준 이 되는 요소는 첫째, 외래생물 중 생태계의 균형을 교란하 거나 교란할 우려가 있는 생물, 둘째, 외래생물에 해당하지 아니하는 생물 중 특정 지역에서 생태계의 균형을 교란하거 나 교란할 우려가 있는 생물, 셋째, 유전자의 변형을 통하여 생산된 유전자변형생물체 중 생태계의 균형을 교란하거나 교란할 우려가 있는 생물이다. 환경부는 위해외래생물 중 18종을 생태계교란생물로 지정하였는데 이중 식물은 12종 에 해당한다. 외래종의 생태계 침입은 주로 자생종을 절멸 시킴으로써 생태계의 구성원인 생물들에게 커다란 위협이 되고 있다. 본 연구의 목적은 수도권 내 생태계의 균형을 교란하거나 교란할 우려가 있는 생태계 교란식물의 분포 현황 등을 파 악하여 피해가 우려되는 지역을 선정하여 우선적으로 제거 하는 등 체계적인 교란식물 관리를 통하여 생태계 보전 및 생물다양성에 기여하는 것이다. 국내 문헌 DB중에서 과학 관련 DB인 KISS등을 활용하여 수도권 내 생태계 교란식물 분포 현황, 확산 및 피해 현황을 파악한 후 생태계교란식물 에 대한 연구를 수행한 환경부(자연정책과, 환경유역청, 원 주지방청 등)와 생태계교란식물 제거 사업을 진행하고 있는 지자체의 자료를 수집하여 분포 현황, 확산 및 피해현황을 조사하고 위의 결과에 따라 주요 지점을 16곳 선정하여 GPS 위치, 행정구역, 조사면적, 우점종, 생태계교란식물의 면적 등 생태학적 기초 사항을 기록하였다. 또한 16곳 수변 구역 조사 지점을 중심으로 침입경로를 고려하여 주변 특정 생태지역도 조사하였다. 식생조사결과, 55과 190종이 발견되었다. 출현한 총 군 락 수는 46개였다. 식물군락으로 조사된 생태계교란식물은 가시박, 가시상추, 단풍잎돼지풀, 돼지풀, 서양등골나물이 었다. 생태계교란식물 중에서 가장 많은 장소에서 출현한 식물은 단풍잎돼지풀이었다. 토착식물 중에서 가장 많은 장 소에서 출현한 식물은 갈대와 달뿌리풀이었다. 외래식물로 서 군락으로 기록된 식물종은 가죽나무, 개망초, 달맞이꽃, 돼지풀, 뚱딴지, 망초, 빕새귀리, 아까시나무, 족제비싸리, 좀명아주, 콩다닥냉이, 큰금계국, 큰김의털, 토끼풀, 흰명아주이었다. 조사지점에서 나타난 생태계교란식물의 분포 면 적은 식생도에서 표기되지 않은 정도로 작은 면적에서부터 시작하여 단풍잎돼지풀의 경우, 214 m2에서 8,323 m2에 이 르렀다. 생태계교란식물의 지자체별 밀도를 등급화하기 위해서 밀도 지표를 피도로 선택하였다. 밀도의 개념은 생태학에서 단위면적당 개체수이지만 식물의 개체수를 지상에서 기록 하는 것은 식물 개체의 기준 문제가 있어서 불가능한 일이 다. 따라서, 식생조사시 방형구를 설치할 때 방형구 면적을 기준으로 하여 식물이 차지하는 면적을 측정하는 피도 (cover)를 밀도의 지표로 사용하였다. 표 1에서 볼 수 있듯 이 모든 조사지점에서 12종의 생태계교란식물이 출현한 것 이 아니기 때문에 해당 식물에 대한 평균 피도라고 하기는 어렵다. 다만 단풍잎돼지풀의 경우 모든 지자체에서 출현하 였기 때문에 한강 이남의 지자체에서는 단풍잎돼지풀이 발 견되는 장소에서느 42.55%의 피도를 차지한다고 추정할 수 있다. 단풍잎돼지풀의 피도가 50%이상인 지자체는 광주시, 안산시, 안양시 등이었다.

The silver nanoparticles (AgNPs) incorporated reverse osmosis (RO) membranes with an excellent antibacterial property has been reported. However, the incorporated AgNPs could increase the hydraulic resistance of membrane, indicating the decline of water flux. Here, hybrid silver nanoparticles (Ag@SiO2, 400 nm) were strongly immobilized using Ag-S chemical bonding on the polyamide surface of RO membrane for both protecting the decline membrane performance and having a strong antimicrobial property. The membrane performance was unchanged after the immobilization of silver nanoparticles, when compared to that of unmodified membrane. In addition, the silver-polyamide composite membrane significant reduced the number of live bacteria attached on the membrane surface by 92.7 ± 1.8, 99.5 ± 0.3, and 73.3 ± 5.5% for E. coli, P. aeruginosa, and S. aureus, respectively. The strong antimicrobial property is ascribed to the combination effect by the directly attachment to bacteria surface and the penetration of released silver ions inside the cell membrane of bacteria.

The studies on integrated operation of fuel cell with fuel processor are very essential prior to its commercialization. In this study, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) was operated with a fuel processor, which is mainly composed of two parts, methanol steam reforming reaction and preferential oxidation (PROX). In fuel processor, ICI 33-5 (CuO 50%, ZnO 33%, Al2O3 8%, BET surface area: 66 m2g-1) catalyst and CuO-CeO2 catalyst were used for methanol steam reforming, preferential oxidation (PROX) respectively. PEMFC was operated by hydrogen fuel generated from fuel processor. The resulting gas from PROX reactor is used to operate PEMFC equipped with our prepared anode and cathode catalyst. PtRu/C catalyst gives more tolerance to CO.