Capacitive deionization (CDI) is one of the promising desalination processes. It consumes relatively small energy for operation compared with other competing processes such as reverse osmosis. Additionally, it does not produce any secondary wastes for a re-use. Comparing to the conventional CDI, membrane-CDI (MCDI) which uses porous carbon electrodes together with ion-exchange membranes (IEMs) has gained great interests due to the higher ion selectivity and removal efficiency. In this work, we have developed a pore-filled IEMs (PFIEMs) for the applications to cost and energy efficient CDI processes. As a result, they were shown to possess excellent electrochemical and mechanical properties. Their electrochemical characteristics have also been optimized for the successful applications to MCDI processes. (NRF-2015H1C1A1034436)(MOTIE-No. 10047796)

The asymmetric porous polybenzimidazole membranes were prepared to increase the doping level of phosphoric acid to increase ionic conductivity, to block the fuel/oxidant gas permeation to keep open circuit potential and to maintain chemical and mechanical stability to have good durability for proton exchange membrane fuel cells. The poly(benzimidazole) was synthesized and the asymmetric porous membranes were prepared by pore forming agents and proprietary film formation technology. As a result, it showed higher ionic conductivity, low gas permeability and similar chemical and mechanical stability.

The PBI membrane doped with phosphoric acid (PA) is one of the promising candidates for HT-PEMFC. The proton conductivity of PA doped PBI depends on the acid doping level (ADL). The method to fabricate porous PBI membrane using porogen were reported to increase the ADL. However, high ADL cause complete loss of the mechanical strength of the membranes. In this research, the dead-end porous PBI membranes were prepared using progen to increase the mechanical strength than porous PBI membrane and proton conductivity. The dead-end porous PBI membranes were investigated in terms of ionic conductivity, ADL, SEM and mechanical strength.

Alkaline direct liquid fuel cells (ADLFCs) employing anion-exchange membranes as a fuel barrier have attracted significant attention as promising alternative energy sources. ADLFCs are allowed to use more abundant anode catalysts which are cheaper than the catalyst used in that using hydrogen fuel. In this work, novel pore-filled anion-exchange membranes (PFAEMs) were successfully fabricated by combining a highly porous poly(tetrafluoroethylene) film and cationic polyelectrolytes with structurally stable anion-exchange sites. The results of the membrane characterizations revealed that the optimization in the crosslinking degree and hydrophilicity of membranes should be considered for the successful application of the PFAEMs to ADLFCs. (KETEP)(20153030031720) and (MOTIE) (No. 10047796).

SAFCs are recently being highlighted to overcome the disadvantages of AFCs. According to the recent works, alkaline doped PBI membranes exhibited good ionic conductivity, acceptable mechanical strength and high thermal stability. Suitable ionomer binder solutions for SAFCs were necessary. In this study, QPBIs having quaternized intermediate MGMC in the side group were synthesized for use as anion conducting ionomer binder. In addition, crosslinker was added in the catalyst slurry to improve the mechanical strength and chemical stability. The QPBIs were investigated in terms of FT-IR, NMR, ionic conductivity, KOH uptake etc. Moreover, MEAs prepared with different amounts of ionomer binder in electrodes were evaluated by CV and IV curve.

고분자전해질 연료전지용 막-전극접합체 내 전극에는 삼상계면을 구성하기 위하여 이온 전도가 가능한 이오노머가 함유되어야한다. 따라서 촉매슬러리 제조를 위해 이오노머가 용매 시스템에 분산되어 있는 분산 용액 형태이어야 한다. 하지만 상용 이오노머 분산 용액의 종류가 제한되어 있으며 개발 물질로 제 조된 전해질막과의 호환성을 위해 동일 물질 기반의 분산 용액으로의 전환이 요구된다. 본 연구에서는 동결 건조 방식을 활용한 고분자 분쇄방법을 도입하여 이오노머를 분쇄하고 이를 활용한 이오노머 분쇄 용액을 제조하여 다양한 물성 및 성능을 조사하였다.

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 전해질막의 성능향상을 위하여 철산화물(Ferroxane)과 나피온을 이용하 여 유무기 복합막을 개발하였다. 아세트산을 이용하여 안정화시킨 lepidocrocite을 이용한 ferroxane 나노입자를 합성하였고, 이를 나피온과 혼합하여 복합막들을 제조하였다. 제조된 복합막들의 성능 및 열안정성을 평가하기 위해 이온전도도, 이온교 환용량(IEC), 함수율 및 TGA 측정을 수행하였다. 그 결과 ferroxane 나노입자를 함유한 나피온 복합막의 수소이온전도도가 리캐스팅한 나피온막보다 높은 이온전도도 및 이온교환용량을 보였으며, 높은 열적 안정성 결과를 얻었다. 최고 성능의 복합 막의 수소이온전도도는 0.09 S cm-1이며, 이온교환용량은 0.906 meq g-1을 보였다.

Very recently, an efficient electrochemical desalination process employing bipolar membranes with large ion-exchange area is being developed (so-called ‘electro-adsorptive deionization’). In this process, ions dissolved in a feed solution can be removed through an ion-exchange mechanism under a strong electric field (a forward bias condition). The membranes can also be regenerated without the use of additional chemicals by the water-splitting reactions which occur at the bipolar junction of membranes (a reverse bias condition). In this work, we have developed novel bipolar membranes containing iron oxide/hydroxide catalysts. In addition, the ion-exchange capacities of the bipolar membranes have been largely enlarged by embedding finely powdered ion-exchange resins. (No. 10047796) (No. 2015H1C1A1034436)

Reverse electrodialysis (RED) is one of the promising processes for generating electricity from the salt concentration gradient between river and sea water. A RED stack contains alternately arranged anion and cation exchange membranes which separate salt solutions of different concentrations. The power generation performance of RED significantly depends on the characteristics of ion exchange membranes. In this work, we have prepared high performance pore-filled anion-exchange membranes. In addition, the optimization of membrane design parameters has been investigated using the membranes via various electrochemical analyses in terms of the enhancement of RED performances. Finally, the membrane surface has been modified with acid-doped polypyrrole for the improvement of the membrane properties. (No. 10047796) (No. 2015H1C1A1034436)

본 연구는 평택항 도선구 주변해역의 해상교통 시스템 개선방안을 찾고자 하는 연구로서, 평택항의 도선사와 기항 선박 선장들의 전문가적 시각에서 평택항 도선구 주변의 교통환경을 분석하였다. 또한 장안서 도선사 승하선 구간과 입파 도선사 승하선 구간의 위해요소를 실증적인 관점에서 분석하여 다음과 같은 해상교통시스템 개선 방안을 제안하였다. 먼저 목덕도 분리수도와 안도수역에 분리수도 설정을 제안하였고, 장안서 분리수도의 폭을 조정하여 혼잡도를 개선함은 물론 분리수도 외측경계선에 등부표를 설치하여 어구가 침범하지 못하도록 제안하였다. 또한 장안서·입파도 구간 해역에 교통안전 특정해역을 설정하도록 제안하고, 입파도 정박지 및 장안서 정박지 확충을 제시함으로서, 이러한 교통시스템 개선을 통하여 평택항 도선구 주변 통항선박의 안전운항 증진방안을 기대할 수 있을 것으로 기대된다.

High temperature plasma coating technology has been applied to recover damaged aluminum dies from wear by spraying pure aluminum and alumina powder. However, the coated mixed powder layer composed of aluminum and alumina often undergoes a detachment from the substrate, making the coated substrate die unable to maintain its expected life span. In this study, in order to increase the bonding strength between the substrate and the coating layer, a pure aluminum layer was applied as an intermediate bond layer. In order to prepare the specimen with variable bond coating conditions, the bond coat layers with a various gun speed from 10 cm/sec to 30 cm/sec were prepared with coating cycle variations ranging from three to nine cycles. The specimen with a bond coat layer coated with a gun speed of 20 cm/sec and three coating cycles exhibited ~13MPa of adhesion strength, while the specimen without a bond coat layer showed ~6 MPa of adhesion strength. The adhesion strength with a variation of bond coat layer thickness is discussed in terms of coating parameters.

본 연구는 제한속력 설정 모델 개발을 위한 1차 연구로서 제한속력 설정 시 고려요소에는 어떤 것이 있으며, 각 요소별 중요도는 얼마나 되는지에 대한 연구의 결과이다. 고려요소 식별과 중요도 산정을 위해 델파이(Delphi)기법과 AHP(Analytic Hierarchy Process)기법을 이용하였다. 델파이 설문은 3차에 걸쳐 수행하였고 3차에 걸친 설문을 통해 5개 상위요소(Level 1)와 23개 하위요소(Level 2)가 식별되었다. 3차 델파이 설문과정에서 내용타당도비율(CVR)값이 0.4~1.0 범위에 있으면 제한속력 설정 시 고려요소로서 반영하였고 0.4 미만의 값은 고려요소에서 제외하였다. 2차 델파이 설문과정에서 33개 고려요소가 식별되었으나 3차 설문을 통해 23개 항목으로 축소되었다. 델파이 3차 분석을 통해 얻은 23개 항목을 대상으로 AHP 설문을 수행하였다. AHP 설문 결과, 5개 상위요소(Level 1)에 대한 중요도는 교통조건이 가장 중요한 요소로 평가되었고, 선박조건, 항로조건, 자연조건, 외부지원 및 기타 조건 순으로 평가되었다. 23개 하위요소 중에서 시정이 가장 중요(1위)하다고 평가되었으며, 선박조종성능, 항로 내 수중장애물, 교통량 및 밀도, 통항선박간 거리, 타효가능속력, 조류 순으로 평가되었다.

본 연구에서는 이온교환막을 이용한 전기화학적 수처리 공정의 효율을 향상시키기 위해 낮은 전기적 저항, 높은이온선택 투과성, 및 농도분극 조건에서 낮은 물분해 플럭스 특성을 갖는 새로운 세공충진 음이온 교환막을 개발하였다. 다공성 폴리올레핀 기재에 이온교환능이 우수한 4급 암모늄기를 포함한 공중합 고분자를 충진하여 상용막 이상의 성능을 갖는 기저 멤브레인을 제조하였다. 또한 기저 막 표면에 이미다졸륨 고분자를 코팅하여 전기화학적 성능을 유지하며 동시에 물분해플럭스를 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였다. 제조된 세공충진 음이온 교환막은 상용막 대비 약 1/6∼1/8 수준의 매우낮은 전기적 저항을 나타내었으며 동시에 농도분극 조건에서 양이온 교환막 수준의 낮은 물분해 플럭스를 나타내었다

본 연구는 인천광역시내 유통되고 있는 기타가공품에 대하여 중금속 (납, 카드뮴, 수은), 부정유해물질 (발기부전치료제와 그 유사물질 36종, 비만치료제 3종, 스테로이드 28종)을 조사하여 안전성을 평가하고, 기타가공품에 대한 기준규격 제정 시 기초자료로서 제공하고자 실시하였다. 그결과 부정유해물질은 검출되지 않았고, 중금속은 납(Pb) 0.001~13.39(mg/kg), 카드뮴(Cd) 0.003~1.231(mg/kg), 수은(Hg)은 0.001~0.650(mg/kg)의 결과를 얻었다. 기타가 공품은 중금속에 대한 규격 기준이 없으므로, 중금속의 국내·외 기준을 비교하였을 때 중금속 최고기준을 적용하 면 납(Pb)과 수은(Hg)에서 각각 2건씩 4건이 초과되는 것으로 확인되었다. 검사결과를 바탕으로 한 중금속의 위해성 평가는 FAO/WHO (Codex)의 잠정주간섭취허용량(PTWI)과 비교결과, 해물파전믹스, 들깨가루는 Pb의 PTWI의 기준 0.214를 초과하였다. 결론적으로 분말류나 환제품을 유사식품 기준으로 적용 하면 부적합으로 판정 될 수 있기 때문에 규격검사를 피할 목적으로 기타가공품으로의 등록을 지향한다. 이를 악용할 경우 검사의 사각지대로 인해 시민의 건강이 위협 받을 수 있다. 따라서 품목제조허가 신고시 규격외 일반가공식품에서 기타가공품으로의 등록을 지양하고, 기타가공품의 세부적인 검사규격을 제정하여 관리해야 함을 제언한다.

말라카해협의 해상교통 안전 확보는 우리나라를 비롯하여 중국, 일본을 포함한 극동아시아의 경제 발전에 직접적인 영향을 미치므로 세계적으로 중요한 해역이다. 이러한 의미에서 이 해역의 해상교통안전을 분석하는 것은 중요한 의미가 있다. 이 연구에서는 말라카해협을 대상으로 TOAIS 프로그램에 의한 선박 AIS 데이터를 1개월 동안 수집하였고, EasyFit 프로그램을 이용하여 해상교통의 통항분포를 통계적으로 분석하였다. 그 결과, 현재까지 해상교통공학 분야에서 선박통항의 분포는 정규분포라고 알려져 사용되고 있었지만, 말라카해협의 해상교통조사 결과 그 통항분포가 정규분포와 상이하다는 것을 확인하였다. 이러한 상이한 해상교통 분포 모델을 적용한 IWRAP모델을 이용하여 이 해역을 평가하였고, 그 결과 추월과 횡단상황이 가장 위험한 것으로 분석되었다. 또한 말라카해협의 충돌위험이 가장 높은 해역은 말라카해협과 포트클랑 해협간 횡단지점으로 분석되었다.

우리나라는 31개 무역항 중에서 21개에서 제한속력을 설정하여 사용하고 있다. 그러나 제한속력 설정에 필요한 매뉴얼이나 표준모델이 없다. 이 연구는 제한속력을 결정함에 있어 어떤 요소를 고려해야 하며 제한속력을 결정하고자 할 때 어떤 과정을 거쳐야 합리적인 제한속력을 도출할 수 있는지에 연구의 초점을 맞추어, 제한속력 설정 모델을 제시한다.

IWRAP 프로그램은 수로에서의 위험성을 평가하는데 유용한 프로그램이다. 그러나 이 프로그램의 기본 버전의 경우 AIS 데이터를 수집하는 기능이 포함되지 않아서, 더구나 베트남과 같은 개발도상국에서는 해상교통량 통계 데이터가 없는 실정이다. 사용자들은 수동으로 준비하여 입력하여야 한다. 이 연구는 IWRAP Mk2 프로그램 기본 버전을 사용하는데 있어 AIS 데이터를 전처리(pre-process) 할 수 있는 프로그램을 개발하고자 하였으며, 선박 형태, 선박 크기, 통과 시간 등으로 분류한 통항로에서의 선박 통항 척수 및 항로 배치와 같이 해역 내 해상교통에 관한 정보들을 사용자에게 제공하도록 고안되었다. 이렇게 개발된 통합 AIS 프로그램(Total AIS, TOAIS)은 베트남 Vung Tau 해역의 AIS 수집 데이터를 전처리할 수 있는지에 대하여 검증하였다. 그 결과, 통합 AIS 프로그램에서 전처리한 데이터를 이용한 IWRAP 프로그램은 베트남 해역의 위험성을 효율적으로 평가할 수 있었다.

현재 우리나라는 31개의 무역항 중에서 19개항에서 제한속력을 지정하여 사용하고 있다. 그러나 현재 제한 속력은 과거 교통량과 현재의 교통량의 변화, 항로 및 항만의 여건 개선 등의 이유로 한계를 보이고 있으며 과학적인 근거가 미약하여 제한속력 적정성에 대하여 문제를 제기하고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 항내 제한속력 설정을 위하여 항내에서 적합한 최저속력과 최고속력의 범위를 찾는데 있다.