본 연구에서는 polyketone (PK)을 이용하여 전기방사 조건에 따른 섬유 형상의 특성 변화와 유수분리 가능성을 확인해 보았다. 고습과 저습 조건에서는 마이크론 직경의 섬유가 형성되었으며, 특히 고습에서는 섬유의 표면이 거칠게 변한 것이 확인되었다. 섬유 직경을 micro에서 nano로 변경하기 위하여 방사용액에 염을 추가하였으며, 그 결과 섬유 직경이 약 90% 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 제조된 rPK-LNC와 PK-H로 유수분리 특성을 확인하기 위해 oil/water 에멀션으로 중 력 조건에서 유수분리를 진행하였으며 total organic carbon (TOC)와 탁도를 측정하여 특성을 분석하였다. 제거율 확인결과 탁도가 TOC와 동일한 경향성을 나타내는 것이 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 고분자의 방사조건과 염의 유무에 따른 분리막의 섬유 형상과 물리적 특성변화와 이를 이용한 유수분리 특성에 대해 연구하였다.

본 연구에서는 유기용매에 저항성이 뛰어난 소재인 polyketone 고분자를 사용하여 열유도 상분리법(TIPS)으로 유기용매 저항성 중공사 분리막을 제조하였다. 희석제는 green solvent로 알려진 PEG300, DMSO2, glycerine을 사용하였으며, 이때 사용된 diluent에 따라 나타나는 구정형 구조를 가지는 고-액 상분리와 bicontinuous한 구조를 가지는 액-액 상분리를 관 찰하였다. 전반적인 분리막의 특성은 SEM, 수투과도, 기계적 강도, 내화학실험을 사용하여 고찰하였으며, 본 연구에서는 다양한 희석제가 적용된 polyketone 중공사 분리막의 제조와 그 상호관계에 대해 심도 있게 연구하였다.

연구에서 Poly(ethylene-co-vinylalcohol) EVOH 중공사막은 열유도상분리(TIPS)법을 이용하여 제조하였다. 다양한 조건에서 제조된 모든 분리막에서 액-액 상분리에 의해 기공이 서로 연결되어 있는 스폰지 구조가 관찰되었다. 글리세롤과 PEG200은 TIPS 방법에서 희석제로 사용하였고, 냉각조에 글리세롤을 혼합한 냉매를 사용하여 중공사 외표면의 기공을 조절하였다. 또한 혼합냉매의 온도를 높여 큰 기공의 형성을 유도하였다. 본 연구에서는 고분자의 농도, 희석제, 냉각조의 영향에 따른 분리막의 구조, 투과도, 기계적 강도에 대해 실험을 통해 알아보고 상호관계에 대해 심도 있게 연구하였다.

본 연구에서는 고분자인 polyacrylonitrile (PAN) 고분자에 산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 첨가하여 전기방사법을 통해 나노섬유 복합막(GO-PAN)을 제조하였으며, 과량의 GO를 첨가하기 위해 표면개질 전략을 사용하였다. 계면활성제를 사용하여 GO의 표면을 간단히 변형하면 GO의 안정성 및 분산도 증가로 인해 최종적으로 분리막에 필러의 함량을 3wt%까지 증가시켰다. 이렇게 변형된 GO(mGO)의 PAN 나노섬유막으로의 도입은 원래의 PAN 나노섬유막과 GO-PAN 막에 비해 향상된 친수성과 기계적 강도를 가진다. 따라서 나노필러의 표면 개질은 최종 복합막의 성능에 영향을 미치며 이는 GO의 분산도와 상관관계가 있는 것으로 보인다.

본 연구에서는 그래핀 함량에 따른 고분자 나노섬유의 물리적 특성 변화에 대해 연구하였다. 전기방사법으로 GO PAN 나노섬유 복합체 막을 제조하였으며, 접촉각⋅SEM⋅인장강도에 관한 실험을 진행하였다. GO+계면활성제를 이용 하여 나노섬유에 존재하는 GO의 함량을 증가시켰다. 제조한 나노섬유의 경우 기존의 나노섬유보다 강한 기계적 강도를 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 수처리 분리막의 연구 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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.

본 연구에서는 복합막의 물성향상을 위해 clay를 도입한 polysulfone 나노섬유 복합막을 제조하였다. Polysulfone/clay 복합막은 clay가 들어간 N,N-dimethyl acetamide와 acetone 혼합용매에 polysulfone을 첨가한 후 전기방사법 을 이용하여 제조하였으며, 제조된 나노섬유 복합막은 적층수를 변화해 기공크기를 조절한 후 사용하였다. 전반적인 분리막 의 특성은 SEM, contact angle, 기공특성, tensile strength, water flux 분석을 사용하여 고찰하였다. 특히 SEM image로 clay의 도입을 확인하였으며 contact angle 측정을 통해 표면이 개질된 결과를 확인할 수 있었다. 그리고 clay의 도입량에 따른 복합 막의 기계적 물성을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 제조된 분리막은 수처리용 분리막으로 충분히 활용 가능할 것으로 판단 된다.

본 연구에서는 graphene oxide (GO)를 polyacrylonitrile (PAN)에 첨가하여 전기방사법을 이용해 나노섬유 복합막 을 제조한 뒤 물리적 특성을 관찰하였다. GO의 제조는 개선된 Hummer’s 방법을 이용하였으며, 표면처리가 되지 않은 GO의 경우 0.5 wt% 이상에서 전기방사가 이루어지지 않았다. GO의 안정성 및 분산도 증가를 개선하기 위해 계면활성제를 이용하 여 GO의 표면처리를 하였다. 표면처리가 된 GO를 사용하여 나노섬유 복합막의 GO의 함량을 0.5 wt% 이상 첨가할 수 있었 다. 특히, 표면처리가 된 GO가 첨가된 나노섬유 복합막은 향상된 물리적 특성을 가지며, 이는 나노섬유 분리막 내의 GO의 분산도와 상관관계가 있는 것으로 보인다.

본 연구에서는 clay를 고분자와 복합하여 전기방사법을 이용해 나노섬유 복합막을 제조하였다. 다양한 친·소수성 고분자에 균일하게 clay를 nanofiller로 첨가함으로서 일반적으로 나노섬유 자체가 보여주는 취약한 물리적 기계적 특성을 증가시켜 수처리 막으로의 활용 가능성을 확인하였다. 그리고 고분자와 clay간의 interaction이 제조된 복합막들의 특성에 어떤 영향을 나타내는지 고찰해보았다. 이러한 결과를 바탕으로 nanofiller를 활용한 다양한 나노섬유 복합막의 제조 및 나노섬유의 물리적 특성을 보완 하는 연구의 기초자료로 활용할 수 있을 것이라 생각된다.

본 연구에서는 Hummer`s method를 개선하여 GO를 합성하였다. 전기방사법으로 GO + PAN 나노섬유 복합체 막을 제조하였으며, 표면특성· 인장강도· Flux 및 단백질 제거에 관한 실험을 진행하였다. 또한 GO+계면활성제, rGO로 PAN 나노섬유 복합체 막을 제작하였으며, 물리적 강도 측정 및 염 제거 실험에 활용하였다. GO나 rGO를 함유한 PAN 복합체 분리막의 경우 기계적 특성뿐만 아니라 단백질 및 염 제거에 효과적인 특성을 보여주었다. 이러한 결과를 바탕으로 폐수 속의 유기물질 제거에 효과적인 분리막 연구 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구에서는, 전기방사법을 이용하여 산화철-산화그래핀(Fe3O4/GO, metallic graphene oxide; MGO)이 도입된 PVdF/MGO 복합나노섬유(PMG)를 제조하였으며, 이를 활용하여 비소제거에 대한 특성 평가를 진행하였다. MGO의 경우 In-situ-wet chemical 방법으로 제조하였으며, FT-IR, XRD분석을 진행하여, 형태와 구조를 확인하였다. 나노섬유 분리막의 기 계적 강도 개선을 위하여 열처리과정을 진행하였으며, 제조된 분리막의 우수한 기계적 강도 개선 효과를 확인할 수 있었다. 그러나, PMG 막의 경우, 도입된 MGO의 함량이 증가할수록 기계적 강도가 감소되는 경향성을 보여주었으며, 기공크기 분석 결과로부터, 0.3~0.45 μm의 기공크기를 가진 다공성 분리막이 제조되었음을 확인할 수 있었다. 수처리용 분리막으로의 활용 가능성 조사를 위해, 수투과도 분석을 실시하였다. 특히, PMG2.0 샘플의 경우 0.3 bar 조건에서, PVdF 나노섬유막(91 kg/m2h)에 비해 약 70% 향상된 결과값(153 kg/m2h)을 나타내었다. 또한, 비소 흡착실험 결과로부터, PMG 막의 경우, 비소3 가와 5가에 최대 81%, 68%의 높은 제거율을 보여주었으며, 흡착등온선 분석으로부터, 제조된 PMG 막의 경우 비소3가, 5가 모두 Freundlich 흡착거동을 따른다는 것을 확인하였다. 위 모든 결과로부터, PVdF/MGO 복합 나노섬유 분리막은 비소제거 및 수처리용 분리막으로 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 Hummer`s method를 이용하여 GO를 합성 후, 필터링을 통해 GO 막을 만들어. PVdF를 이용하여 나노섬유 막을 제조하였다. PVdF의 경우 접촉각 측정의 분석을 통해 친수성의 특징이 나타남을 알 수 있었으며, SEM, FT-IR, 라 만 분석 및 인장시험기, flux 실험을 실시하여, 카드뮴 이온 및 납 이온이 제거되는 것을 확인할 수 있었다. PVdF/GO 나노섬유 막의 경우 수처리에 활용 시, 중금속이온의 함량이 감소할 것이라 예상된다.

본 연구는 수중 비소제거를 위해 망간-철 산화물을 합성하고, PVdF와 복합화하여 전기방사법으로 제조하였다. TEM에서 산화물은 철이 망간을 감싼 형태이다. 인장강도는 PMF10이 PVdF보 다 2배 증가하였고 기공크기는 PVdF보다 작아지는 것이 확인되었다. 비소제거 실험에서 산화물은 As(Ⅲ)제거율이 80%이상 나왔고, As(V)도 제거되 었다. As(Ⅲ) 제거율은 PMF01이 30%로 상대적으로 우수한 결과를 보였다. 따라 서 이산화물은 나노섬유와 복합화를 통해 수처리 필터소재에 대한 기초연구에 활용될 것으로 기대된다.

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.