본 연구에서는 다공성 Polyacrylonitrile (PAN) 중공사막을 지지체막으로 하여 Poly styrene sulfonic acid (PSSA) 와 polyethyleneimine (PEI)을 이용하여 layer-by-layer법으로 선택층을 형성시켰다. 코팅용액에 Mg염을 첨가하여 염석법(salting out method)을 이용하였다. 코팅용액의 이온세기, 고분자 농도, 코팅시간 등을 달리하여 나노여과막을 제조하였으며 NaCl, MgCl2, CaSO4 100 mg/L를 공급액으로 하여 2 atm의 구동 압력에서 투과도와 염 배제율을 평가하였다. PSSA 20,000 ppm, 코팅시간 3분, 이온세기 1.0, PEI 30,000 ppm, 코팅시간 1분, 이온세기 0.1의 조건으로 코팅한 막이 가장 우수한 성능을 보여 주었다. 100 ppm의 NaCl, MgCl2, CaSO4 공급액에서 각각 20.4, 19.4, 18.7 LMH의 투과도와 67, 90, 66.6%의 염 배제율을 나타내었다.

높은 함수율을 갖는 소프트렌즈를 제조하기 위하여 아크릴계 공중합체를 설계, 제조하였다. 공중합체용 모노머로 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)를 사용하였고 가교제로는 ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA), glycerol dimethacrylate(GD) 혹은 glycerol 1,3-diglycerolate diacrylate (GDD)를 이용하여 렌즈를 제조하였다. 함수율 측정결과, 고함수율 렌즈는 기존의 36%에서 46%로 높 게 나타났으며 접촉각도 38.6 에서 34.4로 낮아져 표면 친수성이 높게 나타남을 확인하였다. 인장강도는 가교제의 친수성이 증가함에 따라 0.1MPa 에서 0.08 그리고 0.05 로 감소하였고 전자현미경으로 렌즈의 단면을 확인한 결과 상분리 현상은 나타나지 않았다. 광중합은 Real-time infrared(RTIR)로 측정하였는데 초기 중합 속도가 가교제에 따라 0.6 에서 0.9 로 나타났다.

Forward osmosis (FO) has emerged as one of the most promising technologies for seawater desalination. Despite the progress in membrane technology, draw solutions are still limited in terms of its reusability thereby hampering its economic viability. Hydrophilic ILs can be easily dissolved in water to constitute a DS. ILs are environmentally benign due to their high thermal stability and negligible vapor pressure. Hydrophilic ILs can be easily dissolved in water to constitute a DS. ILs are environmentally benign due to their high thermal stability and negligible vapor pressure. This work was supported by NRF funded by the Korea government funded by the Ministry of Science and ICT (2016R1A2B1009221 and 2017R1A2B2002109) and Ministry of Education (2009-0093816 and 22A20130012051(BK21Plus)).

많은 시간을 실내에서 소비하는 세계 인류에게 실내 공기 질은 중요한 개념 중 하나로, 실내 공간을 조성할 때 필히 생각을 해 보아야 하는 문제이다. 이러한 실내 공기 질에 영향을 미치는 인자들은 온도, 습도 등이 있다. 하지만, 실내공기 질 개선을 위해서 이러한 인자들을 제어할 때는 많은 에너지가 요구되는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 전열교환이라는 개념이 있고, 활발한 연구 수행이 이루어지고 있다. 그 중에서도 전열교환막을 이용하여 효과적으로 제어하고자 하는 추세이다. 전열교환막은 친수성이 포함된 막으로 보다 투습이 원활한 막이 사용된다. 그리하여, 본 연구에서는 4차 암모늄을 포함한 SEBS계 친수성 고분자 분리막을 제조하고, 투습도 특성평가를 진행하여 적용 가능성을 알아보고자 하였다.

소수성 PE막은 높은 내화학성 및 상대적으로 낮은 가격으로 다양한 산업소재로 사용되고 있다. 이중 다공성 PE소재는 MBR, 2차전지 separator, MF등 다양한 분야에 사용되고 있으며, 목적에 따라 친수화가 필요로 한다. 하지만 PE의 화학적 안정적 구조로 친수화를 하기 위해서는 고에너지의 플라즈마처리가 필요로하지만, 다공성막의 경우 내부까지 친수화를 하기 어려워진다. 이를 해결하기 위해 간단한 용액 함침기술을 통하여 PE막을 친수화하였다. 친수화된 PE막에 수처리용 RO 및 NF막을 계면중합을 통하여 제작하였다. 본 기술을 간단한 화학적처리 방법을 통해 소수성 폴리올레핀의 적용분야 확장에 쉽게 접근할 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구에서는 polyvinylidene fluoride (PVDF) 중공사막을 지지체로 한 저압용 나노복합막을 제조하였다. Poly styrene sulfonic acid (PSSA)와 polyethyleneimine (PEI)을 layer-by-layer 및 염석 효과 방식으로 지지체막에 코팅하였다. 막의 투과도와 염 배제율 성능을 알아보고자 NaCl, MgCl2, CaSO4 100 mg/L수용액을 1 L/min의 유량으로, 2 bar의 압력을 상온에서 가해주었다. 20,000 ppm의 PSSA (이온세기 1.0)용액에 3분, 30,000 ppm (이온세기 0.1)용액에 1분 코팅한 막이 가장 우수하였다. 투과도와 염 배제율은 NaCl 공급액에서는 38.5 LMH, 57.1%, MgCl2는 37.9 LMH, 90.2%, CaSO4는 32.4 LMH, 54.6%로 각각 측정되었다.

Anion exchange membrane fuel cells (AEMFCs) have attracted a growing interest as an alternative for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). AEMs are the most important components of AEMFCs, and it’s a great challenge to attain high ion conductivity, good dimensional, mechanical and alkaline stabilities for AEMs. We prepared poly(ether sulfone ketone)s having various hydrophilic-hydrophobic block ratios, and investigated the effect of the block composition on the chemo-physical properties of the corresponding membranes. The experimental procedures and the properties, including conductivity, morphology and stability will be discussed in detail.

최근 많은 시간을 실내에서 생활하는 현대인에게 실내 공기의 질은 매우 중요한 개념으로 자리 잡고 있으며, 이는 현재 새롭게 대두되어야 할 문제이다. 실내 공기질은 온도, 습도 등으로 결정이 된다. 따라서 현재 이러한 인자를 제어하여 실내 공기질을 개선하고 있지만, 실내 공기질 개선을 위해서는 에너지소비가 심하다는 단점이 있다. 그리하여 전열 교환을 적용한 문제를 해결하려는 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있고, 전열 교환막을 이용하여 효과적으로 제어하고자 하는 많은 연구가 이루어지고 있는 추세이다. 따라서, 본 연구에서는 전열 교환 분리막 적용을 위하여, poly(styrene-ethylene-butylene-styrene)고분자에 암모늄을 도입하여 친수성을 가지는 아민화된 SEBS 고분자를 합성 및 특성평가를 진행하였다.

본 연구에서는 친수성고분자으로 중공사형 분리막을 개발하기 위해 상전이법을 이용하여 제조하였다. 고분자는 PAN을 사용하여 고분자용액을 제조하였고, PVP, PEG와 같은 첨가제를 사용하였다. 방사조건에서 에어갭을 조절하여 표면의 기공구조를 확인하였으며, 내부응고제의 조성을 조절하여 내부표면 및 전체적인 모폴로지에 영향을 확인하였다. 분리막의 단면과 표면 모폴로지는 전계방 출형주사현미경을 이용하여 관찰하였으며, 0.2 cm2의 테스트용 Lab. 모듈을 제 조하여 수투과도 평가를 진행하였다.

요즘 건물 내에서의 생활이 많아진 현대인에게 실내공기의 질은 매우 중요한 개념이고, 새롭게 생각을 해 보아야 하는 문제이다. 실내공기의 질은 실내공기의 온도, 습도 등으로 결정이 된다. 그리고 실내공기 개선을 위해서는 에너지 소비 가 심하다는 단점이 있다. 그리하여, 전열교환을 이용하여 이러한 문제를 해결하려는 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 전열교환 분리막 적용을 위하여, poly(styrene-ethylene-butylene-styrene) 고분자에 친수성 치환기 인 암모늄을 도입하여 아민화된 SEBS 고분자를 합성하였고, 합성고분자에 대한 특성평가를 진행하였다. 암모늄을 도입하기 위하여 클로로메틸화 반응과 아민화 반응을 통하여 합성을 진행하였다. 결과적으로 합성고분자는 반응용제의 함량이 높아질 수록 함수율, 이온교환용량이 증가하였고, 전열교환 분리막에서 중요한 투습도 또한 증가함을 확인할 수 있었다.

에너지 음료는 카페인을 주성분으로 타우린, 비타민 같은 다른 energy-enhancing 성분을 함유하고 있다. 미국과 유럽에서는 글루쿠로노락톤이 에너지 음료에 첨가될수 있으나, 국내에서 의약품으로는 허가되어 있다. 따라서 식품 첨가물로는 그 사용이 금지 되어 있어, 지속적으로 수입 및 유통 음료에서 시험검사를 하여 규제하고 있다. 현재 분석법으로 사용하는 LC-PDA 법은 복잡한 유도체화 과 정을 거치고, 음료 중에 당류들이 위양성 결과를 나타내 기도 한다. 이런 기존 방법의 단점을 개선하기 위해 HILICESI- MS/MS (hydrophilic interaction liquid chromatography coupled to electrospray ionization tandem mass spectrometry) 를 이용한 분석법을 개발하고, 선택성, 직선성, 검출한계, 정량한계, 정밀도, 정확성, 재현성에 대하여 분석법 유효성 검증을 수행했고, AOAC, EURACHEM 가이드라인에 부합되는 결과를 얻었다.

태양광 발전의 효율을 높이기 위한 실란 커플링제와 나노 무기산화물을 첨가한 계면활성제를 이용한 친수성 코팅액을 제조하여 태양광 모듈의 유리 표면에 도포하여 김서림 방지(antifogging) 및 내오염성(antifouling)을 부여하였다. 1% 친수성 코팅액에 나노 무기산화물인 LudoxⓇ를 첨가한 경우 LudoxⓇ의 농도에 관계없이 초친수성 과 우수한 antifogging 효과를 나타내었다. 그러나 유리에 대한 antifouling 효과는 LudoxⓇ를 10% 이상 첨가하였을 때부터 발현되었다. 또한, pH 4에서 가수분해한 TEOS를 첨가한 코팅액의 경우 TEOS를 0.7% 첨가한 경우 steam test 결과 antifogging 효과를 유지하였으며, 코팅한 유리 표면을 젖은 킴와이 프로 100회 문지른 후에도 pollution test 결과 antifouling 효과를 유지하였다. 또한, AFM을 이용하여 표면 거칠기(Rq)를 확인한 결과 TEOS를 너무 많이 첨가하면 가장 높은 표면 거칠기 값을 보였으며 코 팅된 표면의 상태도 매우 불규칙하였다. TEOS가 0.7% 첨가된 경우 비교적 높은 표면 거칠기 값과 안 정된 표면 상태를 나타내었다. 결론적으로 김서림 방지 특성만을 위하여는 나노 무기산화물인 LudoxⓇ는 필요없으나, antifouling의 효과를 나타내기 위해서는 최소 10%의 LudoxⓇ가 첨가되어야 하며, 우수한 내구성을 나타내기 위해서 는 0.7%의 TEOS를 첨가해야 한다.

본 연구에서는 리튬이온전지용 친수화된 세퍼레이터의 전기화학적 성능에 대한 연구를 진행하였다. 리튬이온전지 용 분리막으로 사용되는 폴리올레핀 소재는 소수성이고, 카보네이트 계열의 유기용매를 사용하는 전해액은 친수성을 가진다. 따라서 리튬이온전지는 수계전해액을 사용하기 때문에 폴리올레핀계 분리막에 다양한 친수성 고분자를 도입하여 친수화 처 리하였다. 코팅된 세퍼레이터의 변화를 평가하기 위해, 표면 관찰, 코팅시간에 따른 친수화도, 다공성, 젖음성에 대한 특성평 가를 수행하였다. 최종적으로 리튬이온이 코팅된 세퍼레이터의 저항과., 이온전도도를 측정하여 리튬이온전지 성능평가를 진 행하였다. PMVE로 코팅한 세퍼레이터의 친수화 정도가 우수하며, 세퍼레이터의 기공이 잘 유지되어 우수한 이온전도도를 나타냄으로써 이차전지 배터리에 적용을 위한 잠재성을 가짐을 확인하였다.

최근 전 세계적으로 급속한 도시화, 인구증가 및 기후변화에 따른 물의 수요와 공급의 불균형으로 인해 물 산업 의 경제, 사회, 환경적 중요성은 더욱 증가하고 있다. 이러한 물 산업은 크게 해당 분야에 따라 사용되는 분리막의 종류가 상 이하다. 주로 물리적, 화학적 안정성이 매우 우수한 고분자 소재가 사용되고 있으나, 이들 고분자들의 소수성인 성질 때문에 친수성을 부여하는 다양한 방법들이 소개되고 있다. 본 연구에서는 상용화되어 있는 중공사 지지체에 총 4종류의 친수성 고 분자들을 도입하여 친수성을 부여하였고, 주사전자현미경을 통해 코팅된 중공사 지지체의 모폴로지를 확인하였다. 또한, 각 고분자들로 코팅한 중공사 지지체의 친수화 정도를 알아보기 위해 접촉각을 측정하였고, 마지막으로 코팅 시간에 따른 수투 과도 변화 그리고 친수성 고분자에 따라 수투과도에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과 Pluronic 1 wt%로 코팅하였을 때 친 수화 정도가 우수하며 중공사의 기공을 막지 않고 우수한 수투과도 정도를 나타내 수처리 분리막으로 가장 적절하다는 결론 을 얻을 수 있었다.

나노실리카가 코팅된 유리 표면은 나노실리카 표면에 존재하는 친수성 수산기로 인해 방담성 이 매우 증가하나, 실외에 설치된 유리에 코팅된 경우는 비에 의해 씻겨 나가 방담 특성의 내구성이 급 격히 감소한다. 또한 나노실리카가 코팅된 유리 표면의 토폴로지는 광투과율 또는 반사방지 특성을 좌우 하는 매우 중요한 인자이다. 이러한 나노실리카 코팅의 특성에 관한 내구성을 향상시키기 위하여 가교제 로 테트라에틸오르소실리케이트 (TEOS)를 사용하여 나노실리카 (Ludox) 현탁액으로 친수성 나노실리카 피막을 제조하였다. 산성 또는 염기성 수용액 중에서의 TEOS의 가수 분해 최적 조건도 물에 대한 접촉 각 측정을 통하여 조사하였다.산성 또는 염기성 수용액 중에서의 TEOS의 가수 분해 최적 조건도 물에 대한 접촉 각 측정을 통하여 조사하였다. pH=4의 산성 조건에서 1.5 wt% 나노실리카-TEOS 코팅액으로 얻은 최종 투명한 친수성 코팅층은 매우 향상된 친수성에 대한 내구성뿐만 아니라, 코팅하지 않은 유리에 비해 약 2 % 포인트 정도 높은 가시광투과율을 나타내었다.

마이크로지르코니아는 높은 내약품성, 높은 전기저항성 등의 우수한 열적 기계적 성질을 가지 므로 다양한 분야에 사용되어 진다. 또한 지르코니아 표면을 친수화시키면, 물에 대한 분산성이 우수하 여 분산이 용이할 뿐만 아니라 대부분의 오염물질은 소수성을 띄기 때문에 오염물질에 대한 저항성을 높일 수도 있다. 본 연구에서는 지르코니아 표면에 γ-aminopropyltrimethoxysilane (APS)을 사용하여 서로 다른 pH 조건에서의 가수분해와 축합반응을 통한 친수성기의 도입과 물에 대한 분산성을 조사하 고 γ-ureidopropyltrimethoxysilane (UPS)을 사용한 결과와도 비교하였다.친수화로 개질된 마이크로지르코니아에의 지르코니아 표면의 수산기와 가수분해된 실란의 수산기와의 공유결합의 존재는 FT-IR ATR spectroscopy 및 ninhydrin 반응을 통해 확인하였다. 그러나, SEM/EDS의 결과로는 지르코니아 표면에 도입된 Si의 존재는 확인할 수 없었다. 또한, 입도 분석 결과 마이크로지르코니아는 개질 반응 중 일부 입자의 파쇄 및 aggregation이 일어남을 알 수 있었다. APS 로 개질한 경우 pH가 중성일 때 수분산성이 향상되었으나, 0.5~2% 농도의 UPS로 개질된 경우는 모든 경우 수분산성이 향상되며 분산안정성도 우수하였다.

Hydrogen is considered a potential future energy source. Among other applications of hydrogen, hydrogen-rich water is emerging as a new health care product in industrial areas. Water electrolysis is typically used to generate a hydrogen rich water system. We annealed 10AA carbon paper in air to use it as an electrode of a hydrogen rich water generator. Driven by annealing, structural changes of the carbon paper were identified by secondary electron microscope analysis. Depending on the various annealing temperatures, changes of the hydrophilic characteristics were demonstrated. The crystal structures of pristine and heat-treated carbon paper were characterized by X-ray diffraction. Improvement of the efficiency of the electrochemical oxygen evolution reaction was measured via linear voltammetry. The optimized annealing temperature of 10AA carbon paper showed the possibility of using this material as an effective hydrogen rich water generator.

Lithium-ion-batteries (LIBs)는 최근 에너지저장 시스템(EESs) 분야에서 새롭게 large-scale battery를 중점으로 관심이 집중되고 있다. 이를 위해서는 battery의 수명, 에너지 밀도, 용량, 안정성, 가격 등 더 높은 기준이 요구되며, polyolefin 계 separators가 우수한 성능을 나타낸다. 본 연구에서는 다공성 분리막을 이용 하여 liquid electrolute batteries에 사용되는 separator 분리막에 친수성 고분자인 PVA, EVOH, Pluronic 등의 코팅 효과를 나타내었다. Separator는 두 종류를 사용하였으며, 각각 높은 porosity를 가진 16 H와 낮은 porosity를 가진 16 L로 구분하여 간단한 집 코팅 방법으로 코팅을 진행하였다. 특성평가로는 SEM을 통하여 물성을 평가하였고, 접촉각 및 이온 전도도를 측정하여 친수성 고분자의 친수화 효과를 알아보았다.

Perfluorinated sulfonic acid ionomers (PFSAs) have been used as cationic membrane materials for polymer electrolyte fuel cells, redox flow batteries. PFSAs exhibit high ionic conductivity and chemical toughness. Unfortunately, it is difficult to tune fundamental characteristics of commercially available PFSA membranes. On the other hand, protonated PFSA emulsion in water-alcohol mixture is useful in making modified PFSA membranes. The formation of the PFSA membranes, however, requires additional steps such as NaCl treatment, water treatment, and drying. These processes act as rate-determining steps for PFSA membrane fabrication. In this study, a simple salt conversion process is achieved in the PFSA emulsion. The process contributes to enhanced morphological transition and fast proton transport through the resulting membranes.

수처리용 MF 막의 소재로 널리 쓰이는 PVDF는 높은 소수성으로 인해 막 오염현상 등의 문제점을 발생시킨다. 본 연구에서는 이러한 현상을 해결하기 위해 PVDF 중공사막 표면과 기공 내부에 defluorination을 시켜 hydroxyl기를 형성하고 epoxy, aldehyde functional PEG를 grafting하여 기공 내부와 막 표면의 친수화를 달성하고자한다. 이를 통해 막 오염현상을 감소시킴은 물론 수투과도 향상 또한 기대할 수 있다. PVDF 중공사 표면에 grafting된 functional PEG를 확인하고, 개질된 막의 친수화 정도와 장기운전 성능을 평가하고자 한다.