Pebax 기반 멤브레인은 최근 가스 분리 응용 분야, 특히 이산화탄소(CO2) 포집과 관련하여 큰 주목을 받아왔다. 본 총설은 Pebax 기반 멤브레인에 관한 연구 논문을 종합적으로 다루고 있으며, 전통적인 투과도와 선택성 간의 상충 관계를 극복하기 위한 실험적 및 멤브레인 모듈 전략을 중점적으로 다룬다. 주요 접근법으로는 이산화탄소 친화성 첨가제와의 고분 자 블렌딩, 금속-유기 골격체(MOFs), 제올라이트 이미다졸레이트 골격체(ZIFs), 공유 유기 골격체(COFs), 이차원(2D) 나노소 재와 같은 다공성 충전재를 도입한 혼합매질 멤브레인(MMMs)을 다룬다. 또한, 멤브레인 자체 투과도의 향상을 위한 박막 복 합체(TFCs) 및 중공사형(hollow fiber) 멤브레인 기술에 대해서도 다룬다. 이러한 혁신적 접근은 다수의 Pebax 기반 멤브레인 이 Robeson upper bound를 넘어설 수 있는 높은 이산화탄소 투과도와 선택성을 동시에 달성하였다. 본 총설에서는 충전재의 분산도, 고분자-충전재 간 계면 호환성, 그리고 구조적 형태가 가스 전달 성능에 미치는 영향을 중점적으로 분석한다. 또한 가소화(plasticization), 노화(aging), 습윤 환경에서의 성능과 같은 실용적 멤브레인의 한계를 논의하며, Pebax 기반 기체 분리 멤브레인의 현재 연구 동향, 소재 설계 원리, 향후 발전 방향에 대한 심층적인 내용을 다룬다.

유리상 고분자 멤브레인은 높은 투과도와 선택도를 동시에 달성하면서도 에너지 소비가 낮아, 고성능 기체 분리 용 멤브레인 후보로 주목받아 왔다. 그러나 기존 고분자 멤브레인은 Robeson 상한선으로 표현되는 투과도-선택도 간의 고유 한 상충관계에 의해 성능이 제한되는 한계를 지닌다. 최근 수년간, 고유 자유부피가 큰 유리상 고분자, 특히 고유 미세다공성 고분자(PIMs) 및 6FDA 기반 폴리이미드와 같은 고성능 재료의 개발이 활발히 이루어지며 이러한 병목 현상을 극복하고 있 다. 고분자 주 사슬 구조 설계, 후 합성 기능화, 고분자 블렌딩, 다공성 필러를 포함한 혼합 매질 멤브레인(mixed-matrix membrane, MMM) 제조, 열재배열 공정 등 다양한 전략을 통해 기체 분리 성능이 크게 향상되었다. 본 총설에서는 유리상 고 분자 기반 기체 분리 멤브레인의 최신 연구 동향을 다룬다. 특히, PIM-1 및 유도체, 6FDA 기반 폴리이미드, MMM을 중심으 로 어떻게 투과도-선택도 상충관계, 물리적 노화, 가소화 저항성과 같은 핵심 기술적 과제를 해결하는지를 다룬다. 최신 문헌 분석을 통해, 유리상 고분자 멤브레인이 기체 분리 성능의 새로운 기준을 제시하고 있으며, 탄소 포집부터 천연가스 처리에 이르기까지 상업적 적용 가능성이 높아지고 있음을 논의한다. 마지막으로, 이러한 멤브레인 기술이 산업적 응용으로 이어지 기 위한 주요 과제와 향후 연구 방향에 대해 고찰한다.

이 연구 논문은 기후 변화에 대한 전 세계적인 우려와 온실 가스 배출 감소를 위한 필수적인 요구에 대응하여 마 이크로기공 고분자(PIM-1)의 이용을 탐구한 것이다. 연구는 PIM-1 막을 이산화탄소(CO2) 가스 분리 막으로 사용하는 현대적 인 소재로서의 응용에 집중하고 있다. 연구는 PIM-1 막의 합성, 분자량 제어, 그리고 제각각의 특성 분석 기술을 통해 포괄적 인 통찰을 제공하며, 이러한 특성 분석 기술을 통해 PIM-1의 고유한 교차결합 및 강성 구조에서 비롯된 내재적 다공성이 특 히 이산화탄소의 선택적 투과에 활용되고 있다. 논문은 PIM-1의 가교된 구조로부터 비롯된 내재적 다공성이 특히 이산화탄 소의 선택적 투과에 활용되고 있다. 논문은 PIM-1의 튜닝 가능한 화학적 특성을 강조하며, 가스 분리 막의 맞춤 및 최적화를 가능케 하는 특성에 대한 이해를 제시하고 있다. 분자량을 통제함으로써 고분자량(H-PIM-1) 막은 낮은 분자량 대비 더 뛰어 난 CO2 투과성과 선택성을 나타내며, 이를 통해 PIM-1 막의 특성을 조절하는 데 분자량의 중요성을 강조하고 있다. 연구 결 과는 PIM-1 막 특성을 조절하는 데 분자량이 중요한 역할을 하는 것을 강조하며, 이는 기후 변화의 긴급한 글로벌 도전에 대 응하기 위한 효율적이고 선택적인 CO2 포집을 위한 차세대 막 기술의 발전에 기여하고 있다.

본 연구는 에너지 저장 응용을 위한 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질 및 CxNy-C 유연 전극의 합성 및 특성 에 관한 연구이다. 이중 기능을 갖는 PVI-PGMA 공중합체는 우수한 이온 전도성을 나타내었으며, PVI-GMA73/LiTFSI200 막 전해질은 1.0 × 10-3 S cm-1의 최고 전도도를 달성하였다. CxNy-C 전극의 전기화학적 성능을 체계적으로 분석하였으며, C3N2-C는 나노와이어와 다면체로 구성된 높은 연결성을 갖는 하이브리드 구조와 이중 Co/Ni 산화물을 포함하여 풍부한 산 화환원 활성 부위와 이온 확산을 용이하게 하는 특징으로 인해 958 F g-1의 최고용량 및 최소한의 전하 전달 저항(Rct)을 달성 하였다. 흑연 탄소 껍질의 존재는 충전-방전 동안 높은 전기화학적 안정성에 기여하였다. 이러한 결과들은 고성능 에너지 저 장 장치인 슈퍼커패시터 및 리튬 이온 전지와 같은 첨단 에너지 저장 장비에 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질과 CxNy-C 전극을 활용하는 잠재력을 보여주었으며, 지속 가능하고 고성능의 에너지 저장 기술을 더욱 발전시키는 길을 열어가 고 있다.

먼지 필터 막은 인간의 건강, 안전 및 환경 보호의 몇 가지 중요한 측면에 기여하기 때문에 인간의 삶과 다양한 산업에서 중요한 역할을 한다. 이 연구는 고온 조건에 대한 우수한 열안정성과 접착 특성을 가진 polysulfone@polyphenylene sulfide/polytetrafluoroethylene (PSf@PPS/ePTFE) 복합 먼지 필터 막의 개발을 제시한다. FT-IR 분석은 PSF 접착제가 PPS 직 물에 성공적으로 함침되고 ePTFE 지지체와의 상호 작용을 확인한다. FE-SEM 이미지는 향상된 섬유 상호 연결 및 PSf 농도 와 함께 접착력을 보여준다. PSf@PPS/ePTFE-5는 가장 적합한 다공성 구조를 보여준다. 복합 막은 400°C까지 예외적인 열 안정성을 보여준다. 박리 저항 테스트는 먼지 여과에 대한 충분한 접착력을 보여 공기 투과성을 희생시키지 않고 힘든 고온 조건에서 신뢰할 수 있는 성능을 보장한다. 이 막은 산업 응용 분야에서 유망한 잠재력을 제공한다. 더 나아가 최적화 및 응 용 가능성을 탐구할 수 있다.