고분자 분리막 기술은 리튬이온전지나 리튬폴리머전지와 같은 리튬이차전지의 성능을 좌우할 정도로 중요한 요소기술이다. 본 논문에서는 지금까지 개발되어 사용되고 있는 다양한 고분자 분리막의 특징 및 기술동향에 대하여 기술하고, 보다 적합한 분리막의 요건을 만족시키기 위한 고분자물질의 판단기준을, 특히 안정성 측면에서 살펴보고자 한다. 또한 실제 리튬이온전지용 분리막을 제조하기 위한 제조공정을 통해 고분자재질의 특징과 관련한 적용성의 여부를 판단코자 하며, 제조된 분리막에 대한 실용화 가능성을 판단하기 위한 분리막의 물리적 요구치 및 측정법에 대하여 기술코자 한다.

인공피부 관련 기술은 1980년대에서는 혈액이나 생체 이식에 적합한 필터/붕대/패드/기타 피복용품의 제조기술(A6IF)에 속하는 것으로 모 또는 피부이식기술 분류(A6IF-002/10)가 주요 연구과제로 진행되어 오다가 1990년대 이후에는 보철 또는 보철물을 피복 또는 코팅을 위한 소재분류(A6IL-027/00)로 전환되어 현재에 이르고 있다. 이것은 초기 피부이식 자체의 외과적인 처리기술에 필요한 기술로 시작되어 점차 소재기술로 큰 전환점을 맞이하였고, 즘 더 나아가서 세포 및 조직 배양기술 (Cl2N-005/00, Cl2N-005/06)의 접목으로 고도화되고 있다는 것을 확인할 수 있다. 전반적인 기술적 수준은 미국이 가장 앞서 있으며, 유럽, 일본, 한국의 상황은 북미 지역에 비해 약간 뒤지고 있으나, 세포를 배양하는 기술적인 수준의 차이는 크지 않다고 보여지며, 아직도 배양피부의 색상, 항균성, 생체적합성 등에서 개선의 과제가 남아 있다고 보여진다 따라서 부작용 가능성 해소, 보급 확대를 위한 제품생산 코스트 인하, 대량생산 시스템 구축, 제품인식도 제고 등이 필요한 것으로 파악되고 있다.

Polysulfone (PSf/NMP/alcohol 용액과 chlorinated poly(vinyl chloride) (CPVC)/THF/Alcohol 용액에 대한 광산란 패턴을 SALS (Small angle light scattering)와 FE-SEM (field emission scanning electron microscope)을 이용하여 조사하였다. PSf 용액에서는 시간에 따라 q값의 최대 산란 강도를 보이는 광산란 거동을 나타내어 스피노달 (SD) 상분리 거동을 나타내는 반면, CPVC 용액에서는 q값이 증가함에 따라 광산란 강도가 줄어드는 핵성장 (NG) 거동을 나타냈다. 각 고분자 용액에서 상분리 중반과 후반부에서 비용매 첨가제로 사용된 알코올의 탄소수가 증가할수록 농도분극의 증가율은 줄어들었다. 또한, SD에서의 초반부의 시간에 따른 산란 강도는 비용매 첨가제의 종류에 무관하게 Cahn의 건형 이론에 잘 부합되었다. 또한, SALS 장치로 얻어진 기공크기와 전자현미경으로 얻어진 영역 크기는 상호간에 비교되었다. 20PSf/70NMP/10n-butano1 (w/w%) 용액에 대한 산란 패턴은 초기 상분리 거동에서부터 후기 거동까지 매우 선명하게 관측되었고, 초반, 중반, 그리고 후반부에 대한 SD에 대한 이론적 결과와 잘 일치하였다. 최고의 산란강도를 나타낸 각도의 크기는 n-butanol>n-propanol>methanol>no alcohol 순으로 관찰되었으며, 이 순서로 최종 형성된 막 단면의 기공 크기가 감소되는 것으로 조사되었다.

상전환 방법에 의해 PVC계 MF막을 제조하여 환성슬러지가 포함된 폐수 처리용 MBR (Membrane bioreactor)에 적용하였다. 막 제조시 첨가제의 농도에 따른 막 특성을 확인한 결과 첨가제의 농도가 증가할수록 기공 크기가 증가하였으며 친수화도 역시 향상되었다. MBR의 내부 환경변화에 따른 실험을 통해 제조한 막의 투과 성능 및 막에 발생하는 막 오염 거동을 조사하였다. 사상균의 생성으로 인한 Sludge bulking 시 막 오염 현상이 가속화되었으며, 이 때 각 시료의 Rc을 조사한 결과 CP-0 > CP-1.0 > CP-1.5의 순으로 나타났고, 정상상태와 비교하여 sludge busking시 Rc값은 3.5~7배가지 증가하였다. 표면 특성이나 투과 유속면에서 PVP 1.5 wt% (CP-1.5)를 첨가하였을 때가 가장 적합하였다. 평균 투과 유속은 시료 모두에서 12(±2) L/m2hr 정도였으며, 평균 COD 제거율은 98.8% 정도를 나타내었다 MBR 운전에 있어 sludge bulking시 사상균이 차지하는 비율과 미생물의 모양과 크기에 따라 막 오염은 가속화 되었고, 투과 유속 감소를 보였다. 따라서 막 여과 특성은 막의 친수화 정도와 MBR 내부 미생물의 성장 조건과 환경에 의해 결정되는 것을 알 수 있었다.