분리막을 이용한 생물학적 처리 공정(MBR)은 과다한 에너지 사용, 제품의 높은 단가 등이 단점으로 지목되었으나, 제품 및 시스템 개선이 이루어지고 있는 추세이다. 그럼에도 불구하고 MBR 공정의 운영시 발생되는 대부분의 막 오염은 슬러지 특성에 따른 유기물 오염이라고 할 수 있다. 일반적으로 슬러지 여과능과 TMP 증가 기울기는 연관성이 높은 것으로 알려져 있으며 MBR 공정에서 분리막의 막오염 제어를 위해 슬러지 여과능은 중요한 관리 지표가 될 수 있다. 본 연구에서는 슬러지 여과능에 대해 colloid 물질, 특히 EPS 와 SMP 유분이 미치는 영향을 확인하고자 하였다.

하⋅폐수처리 MBR 공정을 운영함에 있어서 특정 오염물에 따른 멤브레인 회복률 저하를 자주 경험하게 되며, 이에 따른 화학세정 시 막오염 물질 제거에 필요한 약품선택에 많은 어려움을 겪는다. 본 연구의 목적은 하폐수 성상의 MBR 처리 시 발생할 수 있는 Ca 막오염에 대해서 다양한 세정약품 적용을 통한 멤브레인의 회복률 증대 방안을 찾고자 하는 것에 있다. 본 연구는 K 폐수처리시설에서 1년간 운영한 (주)에코니티의 분리막을 샘플링하여 투과도 측정 및 막표면 분석 후 막오염 물질을 우선적으로 확인하였으며, 이에 따른 각종 화학약품의 적용실험을 통하여 최적약품 도출 및 적용성을 평가하고자 하였다.

We present a high-performance polymeric membrane based on self-cross-linkable poly(glycidyl methacrylate-g-poly-(propylene glycol))-co-poly(oxyethylene methacrylate) (PGP-POEM) graft copolymer for CO2/N2 separation. The self-cross-linked membranes can be easily prepared under mild conditions without any additional cross-linking agents or catalyst. We investigated the gas separation performance of the membranes as a function of POEM content in the copolymer. The self-cross-linked PGP-POEM membranes showed an improvement in both permeance and selectivity with increasing POEM content up to 51.2 wt %. The best performance of the membrane was achieved by optimizing membrane thickness, showing a CO2 permeance of 500 GPU (1 GPU = 10-6 cm3 (STP)/(s cm2 cmHg)) and CO2/N2 selectivity of 22.4.

무분별한 이산화탄소 배출로 인한 지구온난화는 이상기후와 생태계 파괴 등을 초래함으로써 인간의 삶에 심각한 영향을 미치고 있다. 이러한 문제의 근본 원인인 이산화탄소 배출을 저감하는 방법으로 본 연구에서는 자가-가교 성질이 있는 P(GMA-g-PPG)-co-POEM) (SP) 공중합체와 상용 고분자인 polyvinylpyrrolidone (PVP)를 혼합하여 블렌드 고분자 분리막을 제조하는 방법을 제시하였다. PVP 함량에 따른 분리막의 이산화탄소/질소 투과 특성을 확인하였으며, PVP의 함량이 증가 할수록 투과도는 감소하고 선택도는 증가하는 결과를 보였다. 특히 PVP 함량이 30 wt%인 경우, 투과도는 순수 SP 고분자의 CO2 투과도인 72.9 GPU에서 12.6 GPU로 감소하였으나, CO2/N2 선택도는 28.1에서 50.4로 약 79% 증가하였다. 이는 SP 공중합체와 PVP 사이의 수소결합으로 인해 고분자 사슬이 더욱 조밀하게 배열되기 때문인 것으로 볼 수 있으며, 이를 FT-IR, TGA, XRD, SEM을 통해 분석하였다. 따라서, 본 연구에서는 SP/PVP 고분자 블렌드 내 PVP의 함량을 조절함으로써 분리막의 투과도 및 선택도를 손쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다.

열유도상분리법(TIPS) 및 연신의 복합공정으로 막증류(Membrane distillation, MD)용의 소수성 및 다공성 PVDF 중공사 분리막을 제조하였다. 제조된 분리막을 막증류 공정에 적용하여 처리수량을 극대화하기 위한 방안으로 모듈의 형태와 운전조건 및 병렬 연결 시 배관의 크기 영향을 확인하고자 하였다. 진공 막증류 모듈의 최적화 실험에서는 모듈 내 분리막의 충진율과 길이가 증가할수록 플럭스는 감소하며, 진공포트의 위치는 모듈을 수직으로 연결하였을 때 원수의 inlet 방향에 위 치할수록 플럭스 측면에서 가장 유리한 것으로 확인되었다. 모듈의 헤더배관의 크기선정에서는 중공사막의 내경면적과 헤더 배관의 내경면적이 동일할 경우 최대 플럭스를 나타냄을 확인할 수 있었으며, 모듈 내 선속도가 높을수록 높은 플럭스를 나타내지만 모듈에 작용하는 압력 역시 비례하여 증가하기 때문에 최적 선속도를 찾는 것이 필요하다.

인위적인 온실 가스 배출로 인한 자연 재해가 증가하고 있으며 이로 인해 기체 분리막의 개발이 촉진되게 되었다. 이산화탄소(CO2)는 지구 온난화의 주요 원인이다. 고유의 유연성을 가지는 유기 고분자 막은 기체 분리막의 좋은 후보군 중 하나이며, 이 중 이산화탄소에 대한 높은 확산도를 가지고 있는 폴리디메틸실록산(PDMS)은 유망한 소재이다. 또한, 폴리비 닐피롤리돈(PVP)은 이산화탄소에 대한 높은 용해도를 가지고 있는 고분자로 기체 분리막에 활용될 수 있다. 따라서 본 연구 에서는 용이한 조건에서 간단한 단일 반응 자유 라디칼 중합에 의하여 다양한 조성의 폴리디메틸실록산-폴리비닐피롤리돈 (PDMS-PVP) 빗살 공중합체를 합성하였다. PDMS와 PVP로 합성된 공중합체는 FTIR을 통해 분석하였다. 고분자의 형태학 및 열적 특성은 TEM, TGA 및 DSC를 통하여 분석하였다. PDMS-PVP 빗살 공중합체를 다공성 폴리설폰 지지체 위에 코팅 하여 복합막을 제조했으며, 제조한 복합막의 기체 투과 특성을 분석하였다. 그 결과 이산화탄소의 투과도 및 이산화탄소/질소 선택도가 각각 140.6 GPU 및 12.0에 도달하였다.

1990년대 중국의 개혁개방과 더불어 국영기업의 민영화가 가져온 下崗, 사회 배급시스템의 중지, 도농간의 빈부격차 등의 부작용은 수많은 하위계층을 양산해내면서, 그들을 사회의 주변으로 내몰고 압박하였다. 그리고 지배이데올로기의 부작용에 노출된 하위계층의 삶과 일상을 재현하는 영화들이 등장하면서 중국 사회의 구조가 안고 있는 모순과 문제점을 포착하였다. 그리고 지배이데올로기의 순기능을 확산하는 영화도 나타나기 시작하였다. 본 연구는 이러한 구도를 저항과 순응의 측면에서 파악하고 있다. <안양의 고아>, <인재경도>, <삼협호 인> 등의 영화를 중심으로 저항과 순응의 관점을 제시하고자 한다.

(주)에코니티에서 개발한 자유말단형 분리막모듈(End-Free type)은 기존 분리 막 모듈과는 달리 고농도의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids) 에서도 지속적인 운전이 가능하며, 그 외 다양한 현장 문제 발생 시에서도 쉽게 대응이 가능하여 안정적으로 운영이 가능한 특징을 가지고 있다. 본 연구에서는 (주)에코니티 자유말단형 분리막의 MBR(Membrane Bioreactor) 장기 운전 성능을 평가하였다. 운영을 하는 동안 발생하는 이벤트에 대한 해결 방안을 확인하면서 최적의 운전조건을 검토하였다. 또한 하수처리수가 재이용으로 적용되는 시스템에서 MBR 처리수가 역삼투 멤브레인의 원수로 공급되는 만큼 안정적이며 양호한 수질이 생성되는지 지속적으로 검토하였다.

PVC-g-POEM graft copolymer was synthesized for ultrafiltration (UF) membrane area and the effect of TTIP on the membranes was also explored via phase separation. Characterization was explored by FT-IR, 1H-NMR and FE-SEM and measured by cross-flow system. The interaction between copolymer and TTIP enhanced the water permeance because of increased surface pore size and porosity. Phase inversion process in 80 oC water bath resulted in decreased water permeance owing to the increased top selective layer, but increased BSA rejection. However, TTIP-treated membrane with 80 oC inversion showed decreased BSA rejection owing to TTIP dissolution in hot water. TTIP treatment and 80 oC inversion resulted in highly enhanced antifouling property. The best performance exhibited 338 LMH water permeance, 89.4% BSA rejection, and 91.9% flux ratio recovery.

고분자 분리막은 가격이 저렴하고, 쉽게 제조가 가능하며, 투과도와 선택도가 우수하여 수처리 분야뿐만 아니라 기체분리에서도 중요한 역할을 한다. 하지만, 고분자 분리막은 일반적으로 투과도와 선택도의 역상관 관계를 나타내는 단점 이 있다; 즉, 투과도가 높으면 선택도가 낮고, 선택도가 높으면 투과도가 높다. 이러한 단점을 극복하기 위한 방안 중의 하나 가 촉진수송이다. 지난 수십 년간 촉진수송 이론은 촉진수송 분리막 제조에 있어 매우 중요하고 다양한 모델을 제시하는 데 에 핵심적인 역할을 하였다. 한편, 촉진수송에서 주된 역할을 하는 운반체의 특성, 매질의 유동성 및 고분자 복합체의 물리화 학적 성질 등을 이해하는 것은 중요하다. 운반체의 유동성에 따라 촉진수송 분리막의 종류를 3가지로 나눌 수 있다; 즉, 이동 상 운반체 분리막, 준이동상 운반체 분리막, 고정상 운반체 분리막. 또한 촉진 운반체가 특정물질과 상호작용하는 데에는 4가 지 종류의 가역반응으로 나눌 수 있다; 즉, 수소원자 전달 반응, 친핵성 첨가반응, 파이-착체 반응, 그리고 전기화학 반응. 이 러한 촉진수송 분리막은 이산화탄소, 산소, 올레핀(프로필렌, 에틸렌)의 투과도를 선택적으로 향상시키는 역할을 한다. 이와 같이 본 총설에서는 다양한 촉진수송 분리막에 관련된 주요 연구내용과 이러한 연구를 수행하는 대표적인 전략들을 소개하 고자 한다.

The CO2 separation membranes based on a graft copolymer consisting of hydrophobic poly(ethylene-alt-maleic anhydride) (PEMA) backbone and hydrophilic poly(propylene glycol) PPG side chains were fabricated by a facile one-pot process. The reaction between O-(2-aminopropyl)-O’-(2-methoxyethyl) polypropylene glycol (AMPPG) and PEMA was conducted in butanol at room-temperature. Without any post-treatment, the as-synthesized PEMA-g-PPG solution could be directly coated onto a microporous polysulfone support to fabricate thin-film composite membranes. The PEMA-g-PPG membrane exhibited high selectivity (82.6 for CO2/N2 and 26.8 for CO2/CH4) and good CO2 permeability (99.1 Barrer), which is a close value to the upper boundary limit (2008). The PEMA-g-PPG membrane could be commercially feasible owing to simple, inexpensive and scalable process.

전남 사옥도 지역의 지질은 쥐라기 화강암, 백악기 퇴적암, 산성응회암, 산성맥암으로 구분된다. 최근 공룡 발자 국, 새 발자국 및 절지동물의 보행열이 발견된 사옥도지역의 백악기층은 하부로부터 담회색 사암, 셰일, 이암 등이 교 호한다. 화석을 포함하는 퇴적암은 산성응회암에 의해 덮이며, 산성암맥이 퇴적암과 응회암을 관입한다. 사옥도 지역 백 악기 퇴적암의 퇴적시기를 밝히기 위해 응회질 사암과 상부의 산성 응회암에 대해 저어콘의 SHRIMP U-Pb법 절대연 대를 측정하였다. 사암과 응회암의 U-Pb 연대는 각각 83.58±0.86와 79.80±0.75 Ma이며 이는 백악기 후기의 캄파니안 에 해당된다. 산성응회암의 연대는 응회암의 분출시기와 화석을 포함하는 퇴적암의 최소 연대를 지시한다. 따라서 공룡 과 물갈퀴 새발자국의 형성연대는 83.6와 79.8 Ma 사이로 추정된다.

최근 온실가스 배출 최소화를 위한 친환경적인 포장도로의 개발 관련 연구가 늘어나고 있다. 이런 연구 의 배경은 바로 온실가스로 인한 기후 변화이다. 현재 기후변화는 전 세계적으로 고온 및 저온 현상과 함 께 기습폭우, 폭설, 극심한 한파 등을 야기 시키고 이로 인한 사회기반 시설물의 손상은 가속화되고 있는 실정이다. 기존에 사용되어졌던 아스팔트 포장 기술은 가열아스팔트 포장(HMA, Hot Mix Asphalt Pavement)이었으나, 이는 온실가스, 특히 탄소의 배출되는 양을 증가시키므로 최근에는 이를 감소시키 기 위해 탄소발생이 30% 이상 저감되는 중온아스팔트 포장(Warm Mix Asphalt Pavement)을 개발하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구들은 자원의 재활용을 활성화 시키면서 비용을 절감시키는 효과를 보는데 의의를 두고 있다. 이러한 아스팔트 혼합물에 대한 연구는 혼합물의 개발로 끝나는 것이 아니라 포장 공법에 관련된 연구로 이어지는데, 최근 여러 국내외 아스팔트 포장도로 현장에서의 표층과 기층에 대한 접착성을 향상시키는 택코트 재료에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이전에는 가열아 스팔트 혼합물에 택코트를 첨가하여 접착성을 평가하는 연구가 이루어 졌고, 첨가된 택코트에 따라 접착 성이 상이하게 나타나게 되는 결과를 보였다. 저번 연구와는 달리, 이번 연구에서는 아스팔트 순환골재와 슬래그 골재를 70% 이상 사용한 재활용 저 탄소 중온 아스팔트 혼합물에서의 택코팅 재료의 최적 함량 및 비율을 연구 하여 박층포장 적용 시 우려 되는 밀림, 층간 분리, 균열에 대한 저항성을 높일 수 있는 방안으로 층간 접착을 전단 시험을 통하여 평 가 하려고 한다. 위에 제시된 전단 시험을 위하여 본 연구를 수행하기 이전에 컴퓨터 계측식 직접전단장 치를 구축 하고, 재활용30%(폐아스콘 15%, 제강슬래그 15%)의 중온 아스팔트 혼합물을 제작하였다. 제작 된 공시체(택코팅을 완료한 재활용 중온 아스팔트 혼합물)는 직접전단장치 지그 안에 장착 한 후에, 컴퓨 터에 설치된 Shear Program을 이용하여 직접전단장치로 공시체에 대하여 택코팅 강도를 측정하기 위하 여 하중을 재하 하였다. 본 실험에서의 측정은 Min Interlayer Shear Strength Limit(Pavement)에 의 거 하였다. 본 연구에서는, 택코팅 성능 시험을 통하여 이를 만족하는 결과 값을 가지게 되었으며, ISS시 험을 통하여 Min Interlayer Shear Strength Limit(Pavement)값이 130kPa 이상이 되어 본 연구의 성 과 지표를 만족 시킬 수 있게 되었다.

지난해 2월말 경 용산역 근처 공사현장 인근 인도에서 도로함몰이 발생하여 보행자가 추락하여 부상을 입는 사고가 발생했다. 이를 계기로 서울시는 도로함몰의 조기예방을 위해 세계 최고수준의 기술을 보유 한 일본 업체와 협력하여 차량형 GPR(Ground Penetrating Rader : 전자파를 지표에 투과하여 지하의 빈 공간 형상 데이터를 수집하는 레이더 장치)을 이용한 도로하부 동공탐사 용역을 실시하였다. 서울시 동공탐사용역을 계기로 현장적응 시운전과 기술진의 분석훈련을 거쳐 실질적 탐사는 지난해 12 월부터 시작되었으며 약 4개월 동안 도로함몰 개연성이 높은 주요 간선도로 48km구간에서 105개의 공동 을 발견하였으며 금년 말까지는 약 200여개를 포함해 총 300여개의 공동이 발견될 것으로 예상했다. 이번 조사로 발견된 공동 중 위험도가 가장 높은 A급 공동이 약 60%로 61개가 발견되었고 그보다 낮은 등급의 B급 공동이 35개가 발견되어 5월 말까지 복구할 예정이며 도로함몰 가능성이 그나마 낮은 C급 공동 8개는 연구를 위해 일정 기간 관찰 후 복구할 예정이라고 밝혔다. 서울시 자치구별 공동 발견 현황을 살펴보면 송파구가 약 30%인 32개로 가장 많은 공동이 발견되었고 뒤이어 용산구 21개, 종로구 19개 순으로 나타났 다. 본 연구는 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 공동 규모에 따른 아스팔트 포장도로 의 거동에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해 공동의 규모는 공동 위험도 평가 등급에 따른 A, B ,C 등급 으로 분류하였으며 공동의 발생 범위는 1.5m 이내로 설정하였다. 해석을 위한 단면 구성은 아스팔트 콘크 리트 층, 보조기층, 노상의 구조로 이루어져 있으며 접합상태를 의미하는 tie contact를 선택하고 각 층의 재료에 대한 입력물성은 일반적으로 아스팔트 콘크리트 포장구조체에 사용되는 범위를 적용하였다. 해석 모델은 연직하중만이 작용하는 Axisymmetric으로 구성하였으며 해석에 사용된 하중은 포장도로 설계시 사용되는 원형 등분포하중으로 설정하였다. 해석은 각 층의 단면, 재료물성과 하중 그리고 공동의 규모를 변화시키며 실시하였고 아스팔트 포장체의 표면 처짐, 변형률 등을 분석하였다.

일반적인 MBR공법의 경우 허용한계 이상의 고농도 MLSS에서 운영되면 막오염이 급격히 발생된다. 이는 슬러지 케익 축적이 원인이며 이로 인해 분리막 회복을 위한 빈번한 세정이 적용되어야 하고 그 결과 운영비 증가 및 분리막 수 명이 단축된다. 본 연구에서는 (주)에코니티의 자유말단형(End-Free) 분리막을 이용한 MBR 시스템 운전을 진행하였다. 분리막 모듈의 구조적인 특성으로 슬러지가 쉽게 탈리되어 케익의 축적이 발생하지 않아 고농도 MLSS에서도 적용가능함을 확인 하였다. 이에 따라 운전 플럭스를 상향시킬 수 있었고 장기 운전을 통하여 막여과 시스템의 안정운영을 평가하였다.

In the electronic device area, several conductive polymers have been used such as Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT-PSS). In the connection of this concept, PEDOT-PSS was applied to CO2/N2 separation, which is the first attempt to this area. To be specific, the polymer was blended to poly(2-[3-(2H- benzotriazol-2- yl)-4-hydroxyphenyl] ethyl methacrylate)-poly(oxyethylene methacrylate) (PBEM-POEM or PBE). The conductive polymer formed the interconnected network by interacting with PBE owing to the specific interaction. This structure give the facile pathway to CO2 and N2, which result in the increased permeability of the gases. Especially, improved CO2 solubility caused the permeability (59.6 Barrer) to be increased, which brought about the enhanced CO2/N2 selectivity (77.4) of PEDOT-PSS 5 wt% membrane.

막 증류법은 다양한 형태로 운전이 가능하며 각각의 운전의 경우에 따라 물 질전달 계수 및 열전달의 효율이 다르게 나타난다. 또한, 모듈 형태 뿐 아니라 배관의 크기와 배열의 영향을 많이 받게 되는데 원수의 쏠림 현상이 발생할 뿐 만 아니라 수투과도를 향상시킬 수 없는 단점이 있다. 이에 본 연구를 통해 처 리수 생산량을 극대화하고 비용(원자재, 에너지, 인건비)은 최소화할 수 있는 모듈 및 배열의 최적 조건을 도출하였다. 실험에 사용된 분리막은 (주)에코니티에서 제조되었으며 사용된 원수는 염화나트륨 3.5%, VMD (Vacuum Membrane Distillation) 방식으로 실험을 실시하였다.

In this study, novel mixed matrix membranes (MMMs) with hollow zeolite imidazole frameworks (H_ZIF-8) were introduced with regard to CO2/CH4 gas separation. H_ZIF-8 nanoparticles (low density and large BET surface area) and amphiphilic PVC-g-POEM (poly(vinyl chloride)-g-poly(oxyethylene methacrylate)) graft copolymer showed good interfacial properties and uniform distribution, which resulted in improved gas permeation properties interacted with PVC-g-POEM by secondary bonding interactions. Two Tg values expressed the glassy PVC chains and the rubbery POEM chains, suggesting that the copolymer had a well-defined and microphase-separated structure. We observed that H_ZIF-8 interrupted the mobility of polymer chain, contributing to the increased Tg, was dispersed homogeneously in the coopolymer matrix without noticable aggregation.

지난 수십 년 동안, 고분자막은 기체 분리 분야에서 큰 역할을 해왔다. 온실가스의 주범인 이산화탄소를 분리하기 위해서는 더 높은 투과선택도와 장수명 및 대면적 등을 요구한다. 하지만 기존 고분자 분리막들은 투과도와 선택도의 역상관 관계 특징을 지니고 있으며, 무기물질은 투과성능이 우수하지만 가격이 비싸다는 단점이 있다. 최근 많은 연구가 진행되어온 혼합 매질 분리막은 고분자와 무기물질의 이점들을 혼합하여 기체 분리막의 차세대로서 큰 이목을 이끌고 있다. 혼합 매질 분리막은 대칭적인 구조 또는 비대칭적인 구조를 가지고 있으며, 투과량을 증가시키기 위해서는 비대칭적인 구조가 바람직하 다. 혼합 매질 분리막에서 가장 중요한 변수로는 무기입자의 균일한 분산과 무기물과 고분자 사이의 좋은 계면을 형성하는 것이다. 최근에 새로운 분류의 다공성 결정성 물질인 금속 유기 구조체(MOF)는 이산화탄소 분리용 소재로써 많은 관심을 끌 고 있다. MOF의 한 종류 중, zeolitic imidazolate frameworks (ZIF)는 가장 흔하게 사용되는 무기입자이며 이는 입자의 크기 를 작게 만들 수 있으며, CO2를 분리하기에 적절한 기공의 크기를 가지고 있기 때문이다. 이 밖에 혼합 매질 분리막에 사용 되는 특정 물질들을 적용하기 위해서는 선택도와 크기, 호환성, 안정성 등을 동시에 최적화시켜야 한다. 이와 같이 본 총설에 서는, 혼합 매질 분리막에 관련된 주요 연구내용과 이러한 연구를 수행하는 대표적인 전략들을 소개하였다.

Bi2Te3 related compounds show the best thermoelectric properties at room temperature. However, n-type Bi2Te2.7Se0.3 showed no improvement on ZT values. To improve the thermolectric propterties of n-type Bi2Te2.7Se0.3, this research has Cu-doped n-type powder. This study focused on effects of Cu-doping method on the thermoelectric properties of n-type materials, and evaluated the comparison between the Cu chemical and mechanical doping. The synthesized powder was manufactured by the spark plasma sintering(SPS). The thermoelectric properties of the sintered body were evaluated by measuring their Seebeck coefficient, electrical resistivity, thermal conductivity, and hall coefficient. An introduction of a small amount of Cu reduced the thermal conductivity and improved the electrical properties with Seebeck coefficient. The authors provided the optimal concentration of Cu0.1Bi1.99Se0.3Te2.7. A figure of merit (ZT) value of 1.22 was obtained for Cu0.1Bi1.9Se0.3Te2.7 at 373K by Cu chemical doping, which was obviously higher than those of Cu0.1Bi1.9Se0.3Te2.7 at 373K by Cu mechanical doping (ZT=0.56) and Cu-free Bi2Se0.3Te2.7 (ZT=0.51).