본 연구에서는 분리막 공정의 가장 큰 단점인 파울링을 저감시키기 위해 상용 나노막 표면을 실란 화합물로 개질하여 내오염성 및 내염소성이 향상된 복 합막을 제조하고자 하였다. 각기 다른 말단 관능기를 포함한 실란 커플링제로 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTES), Octyltrimethoxysilane (OcTES), (3-Aminopropyl)trimethoxysilane (APTMS)을 사용해 표면을 개질하였다. 실란을 표면에 그래프팅 시킨 결과 막 표면의 친수화 증가로 인한 개질막의 투과 수량 향상과 내오염성 및 내염소성에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 또한 AFM, XPS, FT-IR을 통해 제조된 막의 특성을 분석하였다.

최근 원전해체, 원전사고 등으로 인한 수계 내 방사성물질 제거 기술로 고분자 소재의 분리막이 사용되고 있지만 고에너지 광선으로 막의 변형 및 파손이 중요한 문제점 중 하나이다. 무기계열의 세라믹막은 강한 내구성을 지니며, 기 존의 한외여과막 수준의 표면 공극 크기를 나노여과막 수준으로 개질할 경우 방사선 물질 제거에 효과적이다. 본 연구에서는 알루미나-지르코니아 나노물질 을 여과코팅 방법으로 세라믹막 표면을 나노여과막 수준으로 개질을 하였고, SEM-EDX, 분획분자량, 오염 전 투수량을 통해 막의 특성 변화를 확인하였다. 제조된 세라믹 나노여과막의 방사선물질 제거 평가로 우라늄(Uranyl nitrate hexahydrate) 2 mg/L 수용액을 사용하였고, ICP-MS 분석결과 40% 제거율을 확인하였다.

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.

본 연구는 Hummer’s method를 이용하여 Graphene oxide (GO)를 합성하였으며, poly acrylonitrile (PAN)과 복합화하여 나노섬유 막을 제조하였다. 접촉각 측정, SEM, FT-IR, 인장강도, DI water를 이용한 flux 실험 및 BSA rejection 실험을 실시하여 막의 특성 분석을 진행하였다. PAN/GO 0.3 나노섬유의 경우, rejection 값이 59%로 PAN/GO 복합 나노섬유 막들 중 상대적으로 우수하였다. PAN/GO 복합 나노섬유 막을 수 처리 분야에 이용하여 얻은 자료는, 폐수 속의 유기물질 함량 감소 연구에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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).

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.

술폰화 폴리아릴렌에테르술폰(SPAES) 랜덤 공중합체는 고분자 전해질 연료전지에 적용될 때 높은 수소이온전도 도, 상대적으로 낮은 생산 단가 그리고 열화학적 저항성등과 같은 장점을 갖는다. 반면, SPAES 공중합체는 가혹한 구동 조건 하에서 낮은 화학적 안정성과 치수 불안전성으로 인해 실제 연료전지 막에 직접적으로 적용하는데 어려움이 있다. 그에 타당 한 해결책은 SPAES 공중합체를 상호 연결된 기공 구조와 높은 열화학적 강도를 가지는 지지체 필름(예 : 전기방사된 폴리이 미드 지지체)에 함침시키는 것이다. 본 연구에서는 함침막 제조를 위한 이오노머로 빠른 이온 수송을 위해 높은 자유 체적을 유도하는 회전 그룹을 갖는 SPAES 공중합체를 선택하였다. 제작된 막의 실용가능성은 막 특성화를 통해 평가되었다.

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.

본 연구에서는 비소(arsenic, As) 제거 특성을 가진 망간-철 산화물(manganese-iron oxide, MF)을 제조하고, 이를 poly vinylidene fluoride (PVdF)와 복합화를 진행하여 As(III)와 As(V)를 동시에 제거가 가능한 수처리용 나노섬유복합막 (polymer nanofiber membrane with Mn-Fe, PMF) 제조에 관한 기초 연구를 진행하였다. Transmission electron microscope (TEM) 분석을 통해 MF 소재의 형상 및 구조를 확인하였으며, PMF 복합막의 수처리용 분리막으로의 활용가능성을 조사하 기 위하여 기계적 강도, 기공크기, 접촉각 및 수투과도 분석을 진행하였다. 측정결과로부터 망간과 철 비율이 같은 PMF11 복 합막의 기계적 강도가 가장 높은 결과값(232.7 kgf/cm2)을 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 또한, MF 소재의 도입에 따라 기공 크기가 점차 줄어드는 경향성을 확인할 수 있었으며, 특히, 철 산화물의 조성비가 증가할수록 기공크기가 감소하는 경향성을 보여주었다. 수투과도 측정결과 MF 소재의 도입에 따라 PVdF 나노섬유막에 비해 약 10~60% 이상 향상되는 결과를 나타내 었다. 제조된 MF 소재 및 PMF 복합막의 비소 제거 특성평가를 통해 As(III)와 (V)의 동시 제거 가능하며, 특히, MF01 샘플 의 경우 As(III)와 (V)에 각각 93, 68%의 가장 높은 흡착제거율을 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 제조된 MF소재 및 PMF 복합막을 통해 수처리용 분리막의 기능성 향상을 위한 기초연구 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 양이온 불균질막을 제조하기 위해 PVDF matrix에 상용 양이온교환수지와 sulfonated poly(phenylene oxide)(SPPO)를 배합하여 제조, 이온 흡착 특성에 관하여 연구하였다. 연구결과 PVDF-IER 불균질막과 PVDF-SPPO 불균질 막 PVDF-SPPO-IER과 비교하였을 때 고분자 매트릭스의 비율이 30% 이하일 경우 이온교환용량, 전기저항에서 우수한 물성 을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 인장강도의 경우 PVDF resin의 약한 내구성에도 불구하고 상용화 불균질막과 비교하 여 최대 5배 이상의 강인한 모습을 보이고 있는 것으로 확인할 수 있었다. 따라서 화학적 특성과 기계적 특성을 고려했을 때 PVDF와 이온교환분말과 SPPO의 혼합 최적 비율은 30 : 70이며 이때의 전기저항은 3~5 Ω⋅cm2, 이온교환 용량은 0.6~1.0 meq/g으로 측정되었고 기계적 강도는 12~15 kgf/cm2으로 측정되었다.

본 연구는 미래사회의 중요한 인재가 될 학생들에게 참여, 협의, 실천이 가능한 학습 경험을 제공하여 현명하고 책임 있는 민주시민으로의 꿈을 가꾸고 성장함에 목적을 두고 진행하게 되었다. 초등학교 4학년 학생을 대상으로 실험집단과 통제집단을 두어 ‘PCP 협동학습프로그램’을 구안하고 적용하였다. ‘PCP 협동 학습프로그램’은 학생들이 배려와 나눔의 경험을 제공해 줄 수 있는 협동학습을 기반으로 학급과 학교에 서 일어나는 문제에 참여(Participation)·협의(Conference)·실천(Practice)을 직접 경험함으로써 민주시민 의식을 함양할 수 있도록 계획되었다. 그 결과 ‘PCP 협동학습프로그램’은 인간의 존엄성, 기본질서, 민주 사회의 절차, 합리적 의사결정 등의 민주시민의식 함양에 모두 유의한 효과가 있는 것으로 확인되었다.

Some bioactive peptides have been identified by activity-guided fractionation. However, it is difficult to prepare or synthesize enough amounts of active peptides for food ingredients and for animal or human trials. The objective of the present study was to prepare peptide fractions of sufficient amounts with high antioxidant activity which could be applied to the food and animal model. Oyster hydrolysate was fractionated the basis of the amphoteric nature of sample peptides by preparative isoelectric focusing (autofocusing). To monitor the fractionation of peptides by autofocusing, amino acid analysis of the autofocusing fractions was performed. Each autofocusing fraction was evaluated by 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and hydroxyl (OH) radical scavenging activities, oxygen radical absorbance capacity (ORAC), and Fe 2+ chelatingassays. More than 40% of the peptides were distributed between Fr. 4 and 7 (pH<5.0). Approximately 16% of the peptides were recovered in basic fractions (pH>10.0; Fr. 9-10). 11 % of peptides were recovered in the neutral fraction (6.0<pH<7.0; Fr. 8). The peptides in the acidic and basic fractions are characterized by a higher content of acidic and basic amino acids, respectively. Acidic fraction showed higher ORAC values than crude oyster hydrolysate. Also, the acidic fraction showed high DPPH and OH radical scavenging activity. On the other hand, basic fraction showed higher chelating ability than crude oyster hydrolysate. In the present study, oyster peptide fractions of large-scale with high antioxidant activity were successfully fractionated by autofocusing for food additives and animal trials.

입자 크기가 약 16 및 5 nm인 두 다른 크기의 TiO2 나노입자들과 titanium tetraisopropoxide (TTIP) binder 와 ethanol 용매만으로 제조된 코팅액을 사용하여 130 oC 저온 열처리로 ITO/PEN substrate 위에 메조다공성 TiO2 박막들을 형성하였다. 이들 TiO2/ITO/PEN 박막들을 활용한 유연 염료감응 태양전지들을 제작하여 광변환 특성을 비교 연구하였다. 크기가 다른 두 TiO2 나노입자들을 각각 단독으로 사용하여 제작된 cell들의 경우에 크기가 16 nm 인 TiO2 나노입자 cell이 5 nm인 나노입자 cell에 비해 박막의 porosity가 훨씬 크고 같은 질량에서 표면적이 훨씬 넓어 광변환 효율이 훨씬 높으나 염료 흡착량에 대해 상대적으로 작은 광전류는 입자간의 연결성에 기인되며 큰 입 자에 작은 입자를 10% 정도 혼합한 경우에 표면적 증가와 함께 입자간의 연결성을 강화시켜 큰 입자 단독으로 제작 된 cell에 비해 광변환 효율이 크게 증가됨을 확인하였다.

CdO와 황의 사용량을 달리하며 콜로이드상태의 CdS 양자점 물질을 합성하였다. 얻어진 물질의 흡 수 및 발광스텍트럼으로 볼 때 약 1:3의 몰비 이하에서는 사용량에 관계없이 동일한 모습을 나타내었으며 이 로부터 반응물질의 사용량 비율에 관계없이 약 3.6nm 크기의 동일한 양자점 입자가 만들어짐을 확인할 수 있 었다. 1:9의 반응비율에서는 의미있는 흡수스펙트럼을 얻을 수 없었으며 발광스펙트럼의 모양도 매우 달라 앞 의 경우와 동일한 물질의 형성이 있다고 보기 어려웠다. 이로부터 CdS 콜로이드 양자점 물질의 합성은 반응 물질의 사용량에 크게 의존하지 않으며 그 비율이 너무 큰 경우에는 반응 자체가 달라질 수 있음을 볼 수 있 다.

이 연구는 슈크로오스디스테아레이트(Sucro-DS)를 사용하여 친수형 O/W 에멀젼을 만들고, 이 에멀젼의 드로플렛(droplet)은 다중층의 구조를 가지는 액정생성에 관한 것이다. Sucro-DS 의 물리화 학적 특성을 알아보았고, 이를 이용한 유화성능에 대하여 연구하였다. 액정을 형성하기 위하여 3wt%의 Sucro-DS, 5wt%의 글리세린, 5wt%의 수쿠알란, 5wt%의 카프릭/카프릴릭트리글리세라이드, 3wt%의 세토스테아릴알코올, 1wt%의 글리세릴모노스테아레이트, 78wt%의 정제수의 혼합계에서 안정한 다중층 의 라멜라구조가 형성됨을 알 수 있었다. 이를 응용하여 불안정한 활성물질을 봉입한 크림을 만드는 방 법에 대하여 기술하였다. 또한, 이 기술을 이용한 크림의 보습효과에 대하여 연구하였다. 인체 임상시험 을 통한 피부개선효과에 대하여 연구한 결과를 보고한다. Sucro-DS 를 사용하여 안정한 액정상을 생성 하는 pH 범위는 5.2~7.5 에서 안정한 액정구조를 유지하고 있었다. 액정의 안정성이 우수한 농도는 3wt%의 베헤닐알코올을 함유할 경우의 경도는 13kg/mm,min 이었다. 동일 함량의 점도는 25,000 mPas/min 이었다. 유화제의 영향에 대하여 실험한 결과, Sucro-DS 의 농도는 5wt%가 적합하였고, 안정 한 액정의 입경분포는 4~6mm 이었다. 이를 현미경분석을 통하여 관찰하였고, 3 개월동안 액정변화의 안 정성은 4℃, 25℃, 45℃에서 안정함을 알 수 있었다. 임상시험으로, 바르기 전의 보습력은 13.4±7% 이 었다. 액정이 형성되지 않은 크림의 보습력은 14.5±5%로 바르기 전보다는 약 8.2% 보습력이 상승하였 다. 반면, 액정크림의 경우 19.2±7%로, 도포 전보다는 43.3%보습력이 상승하였다. 응용분야로 Sucro-DS 유화제를 사용한 액정크림, 로션, 아이크림 등 다양한 제형개발이 가능하고, 화장품산업은 물 론 의약품산업 및 제약산업에서 피부외용제의 유화기술로 폭넓게 응용이 가능할 것으로 기대한다.

본 연구에서는 역전기투석 응용을 위해 엔지니어링 고분자 기반의 이오노머와 다공성 폴리에틸렌 지지체를 사용 한 세공충진 이온교환막을 제조하고 이를 결합한 이오노머-세공충진 복합막을 제조하였다. 이온전도도가 높은 이오노머와 우 수한 기계적 강도를 가진 세공충진막을 결합함으로써 상용 이온교환막(AMX/CMX, Astom Corp., Japan) 대비 동등 수준의 전기화학적 특성 및 응용에 적합한 물리적 안정성을 확보할 수 있었다. 제조된 이오노머-세공충진 복합막을 이용하여 역전기 투석 성능을 평가한 결과 상용막 대비 음이온 교환막의 경우 86.4%, 양이온 교환막은 104.8% 수준의 우수한 발전성능을 나 타내었다.

올레핀/파라핀 혼합 기체의 분리를 위한 올레핀 촉진 수송 분리막의 제조를 위해 amide 작용기를 가지며 glassy한 특성을 보이는 polyvinylpyrrolidone (PVP) 고분자를 분리막의 matrix로서 사용하였다. 분리막의 기체 투과 실험은 propylene 과 propane 50 : 50의 부피비로 혼합된 기체를 사용하였고, bubble meter와 gas chromatography를 사용해 투과도와 선택도를 측정하였다. 또한 SEM image와 FT-IR을 통해 막의 특성을 조사하였다. 100시간의 장시간 성능 측정 결과 선택도는 약 15, 투과도는 약 1.3 GPU 이상을 각각 유지하였다. 기존의 poly(2-ethyl-2-oxazoline) (POZ)/AgBF4/Al(NO3)3 분리막과 비교함으 로써, 고분자 matrix로서의 PVP 특성을 확인하였다.

폴리카프로락톤(PCL)에 NaCl을 혼합한 용액을 블레이드법에 의하여 막형태로 제조한 후 NaCl을 추출하는 염출 법을 이용하여 조직공학적으로 사용할 3차원 다공망을 갖는 멤브레인 형태의 지지체를 제조하였다. 본 연구에서는 성형된 멤 브레인의 건조조건과, NaCl 입자의 크기, NaCl의 혼합량을 각각 다르게 하여 제조하였다. 별도로 제작한 고분자용액 공급장 치를 이용하여 PCL/클로로포름(CHCl3) 용액에 NaCl 입자가 균일하게 혼합된 용액을 유리판에 분주하여 필름 어플리케이터 를 사용하여 블레이드법에 의한 멤브레인을 제조하였다. 멤브레인 지지체에는 NaCl 입자에 의한 거대기공과 거대기공을 이 루는 구조벽에서는 CHCl3의 증발에 의한 미세기공이 함께 복합적으로 상호 연결되어 형성되었다.

This review presents current progress in the preparation methods of liquid crystalline nanocarbon materials and the liquid crystalline spinning method for producing nano-carbon fibers. In particular, we focus on the fabrication of liquid crystalline carbon nanotubes by spinning from superacids, and the continuous production of macroscopic fiber from liquid crystalline graphene oxide.