기계적 에너지는 생물학 및 환경 시스템에서 트라이보 전기 나노제너레이터(TENG)로 얻을 수 있다. 웨어러블 전 자제품에서 TENG는 진동 센서에 적용된 인간의 움직임에서 생체역학적 에너지를 수확할 수 있다는 점에서 많은 의미를 지 닌다. 웨어러블 TENG은 습기에 취약하며, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 이러한 용도에 사용되는 우수한 소수성 물질 이다. 높은 전기 음성 불소 원자의 존재는 매우 낮은 표면 에너지로 이어진다. 동시에 미세다공막 표면에 전자를 효율적으로 포획함으로써 소자의 성능이 증가한다. PTFE에 비해 상대적으로 적은 플루오라이드 원자의 존재로 인해 폴리비닐리덴 플루 오라이드(PVDF)에서도 유사한 거동을 보인다.

목적 : 온열 안구 마사지기 사용 시 실시간으로 눈꺼풀 온도 및 눈물막 파괴 시간을 측정하여 차이를 평가하고 자 하였다. 방법 : 연구 대상은 성인 30명 (23.7±2.60세)을 대상으로 하였고 OSDI설문지 점수에 따라 건성안 그룹과 정 상안 그룹으로 나누었다(건성안 15명, 정상안 15명). 온열 안구 마사지기는 OA-MA011(OA, Seoul, Korea), OA-MA 030(OA, Seoul, Korea), DP-EM50(Caremedi, Hanam, Korea)를 사용하였고, A400 열화상카메라 (FLIR, Wilsonville, Clackamas County USA) 사용하여 착용 전과 후 1, 3, 5, 10, 15분 측정하고, 탈거 후 5, 10, 15분 시간별로 측정 후 평균값을 기록하였다. 그리고 Kekatography 5 m(OCULUS, Wetzlar, Germany)를 사용하여 마사지기 착용하기 전과 착용 15분 뒤에 눈물막 파괴 시간을 측정해서 비교 분석하였다. 결과 : 15분 착용 시 눈꺼풀 온도는 건성안 그룹은 39.77±0.69℃, 정상안 그룹은 39.57±0.77℃ 측정되었 으며, 눈꺼풀 온도 측정 시 건성안, 정상안 그룹 모두 5분 이상 착용 시 통계적으로 유의성이 있었다(p=0.033). 눈물막 파괴시간은 착용하기 전보다는 향상이 있었지만 정상범위에 못 미치는 것으로 확인하였고 건성안에서는 통 계적으로 유의성이 있었지만(p=0.041) 정상안 그룹에서는 통계적으로 유의성이 없었다(p=0.084). 결론 : 안구건조증으로 인한 개선 방법으로 안구마사지기를 사용했을 때 10분 이상 착용 시 눈꺼풀 높은 온도 에서 유지가 되었고 눈물막 파괴 시간은 15분 이상 착용 및 온도 40℃ 유지 시 눈물막 파괴 시간에 영향을 줄 수 있었다. 따라서 온열 기능의 마사지기를 사용 시 정확한 사용 방법과 눈꺼풀 온도가 유지되며 착용 시간은 충분한 상태에서 진행해야 할 것으로 사료 된다.

목적 : 대학생을 대상으로 디지털기기의 사용시간을 조사하고, 비침습적 눈물막파괴시간(NITBUT)을 측정하여 디지털기기가 눈물막에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 방법 : 2022년 8월부터 2개월간 충남 소개 대학에 재학 중인 대학생 55명을 대상으로 분석하였다. 눈물막 평 가는 Cornea 550을 이용하여 NITBUT를 측정하여 안구건조증과 정상안으로 구분하였다. 설문은 대상자의 일반 적 특성, 디지털기기의 사용 환경, 그리고 안구건조증 관련 자각 증상에 관해 총 14문항을 조사하였다. 결과 : 대상자들이 디지털기기를 사용하는 시간은 하루 평균 9.93±4.90시간이었다. 하루에 디지털기기를 8 시간 이상 사용하는 그룹에서 NITBUT가 안구건조증에 속한 경우는 58.5%였고, 8시간 미만의 21.4% 보다 유의 하게 높았다(p=0.029). 또한, 하루에 8시간 이상 디지털기기를 사용한 대상자들은 눈의 건조감과 안정피로를 더 크게 호소하였고, 연령, 성별, 콘택트렌즈, 굴절수술, 흡연, 수면시간을 보정한 후에 8시간 이상의 디지털기기의 사용은 안구건조증에 걸릴 확률을 5.18배 높였다(p=0.023). 디지털기기가 스마트폰인 경우는 NITBUT가 정상인 그룹에서 53.8%였고, 안구건조증 그룹에서는 69.0%였다(p>0.050). 결론 : 디지털기기의 사용시간이 8시간 이상 일 경우에는 비침습적 눈물막파괴시간이 짧아졌고, 안구건조증에 걸릴 확률이 높아짐을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 투과 유량 모델을 개발하기 위하여, 시간, 막 전후의 압력 차, 회전 속도, 막의 기공 크기, 동점도, 농도 및 공급 유체의 밀도 등 7개의 입력 변수에 기반한 두 종류(ANN 및 SVM) 인공지능 기법을 이용하였다. 시행착오법과 실험데이터와 예측 데이터 간의 결정 계수(R2) 와 평균절대상대편차(AARD)를 포함한 두 가지 통계 변수를 통해 최적의 모델 을 선정하였다. 최종적으로 얻어진 결과에서 최적화된 ANN 모델이 R2 = 0.999 및 AARD% = 2.245인 투과 플럭스 예측 정 확도를 보여서, R2 = 0.996 및 AARD% = 4.09의 정확도를 보인 SVM 모델에 비해 더 정확함을 알 수 있었다. 또한, ANN 모델은 SVM 방식에 비해 투과 유속을 예측하는 능력도 더 높은 것으로 나타났다.

본 연구에서는 PEBAX 2533에 합성된 PEI-GO@ZIF-8의 함량을 달리 첨가하여 혼합막을 제조하고 N2와 CO2의 투과 특성을 연구하였다. PEBAX/PEI-GO@ZIF-8 혼합막의 N2 투과도는 PEI-GO@ZIF-8 함량이 증가함에 따라 감소하였고, CO2 투과도는 PEI-GO@ZIF-8 함량에 따라 다른 경향을 보였는데 순수 PEBAX 막에서 PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt%까지 CO2 투과도는 증가하다가 그 이후의 함량에서는 감소하였다. PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt% 혼합막은 CO2 투과도 221.9 Barrer, CO2/N2 선택도는 60.0으로, 제조된 혼합막들 중 CO2 투과도와 CO2/N2 선택도가 향상되어 가장 높은 투과 특성을 보였고 Robeson upper-bound에 도달하는 결과를 얻었다. 이는 충진물이 PEBAX 내에 고루 분산되면서 CO2와 친화적인 상호작용을 하는 GO의 -COOH, -O-, -OH 작용기와 PEI에 결합된 아민기 그리고 CO2에 대해 gate-opening 현상이 일어나는 ZIF-8의 영 향 때문이다.

본 총설은 소수성 불소수지계 분리막의 표면 개질에 대한 개론으로 다양한 표면 개질 방법 및 그 연구 결과를 중 점적으로 서술하였다. PTFE로 대표되는 불소수지계 고분자 분리막은 막 증류, 유수 분리, 기체 분리를 포함한 다양한 막 분 리 공정에서 사용되어왔다. PTFE 막은 내화학성, 내열성, 높은 기계적 강도와 같은 뛰어난 물성에도 불구하고 소수성 표면 특성으로 인해 기술 적용의 확장에 제한적이다. 친수성 향상을 위해 습식 화학법, 친수성 고분자 코팅, 플라즈마 처리, 조사, 원자층 증착과 같은 다양한 PTFE 표면 개질 방법을 이용하며 이를 통해 불소수지계 분리막의 응용분야가 확장될 수 있다.

고온 구동형 고분자 전해질 막 연료전지(high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell, HT-PEMFC)는 전극의 빠른 활성과 피독 현상에 대한 높은 저항성으로 인해 저온 구동형 PEMFC의 대안으로 많은 연구가 진행되고 있다. 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole, PBI)을 기반으로 한 PEM의 경우 고온 구동 조건에서 이온 전도성 물질과의 높은 상호 작용과 우수한 열적ㆍ기계적 안정성 특징으로 인해 HT-PEMFC용 PBI 기반 전해질 막 개발과 관련된 다양한 연구들이 진행 되고 있다. 본 총설에서는 고성능/고내구성의 PBI 기반 PEM을 개발하기 위해 1) 인산 및 다양한 이온전도성 물질이 도핑된 PBI 막의 특성 분석과 막 제조법에 따른 PBI 막의 물성 비교에 관한 연구를 우선적으로 살펴본 후 2) 다공성 폴리테트라플루 오르에틸렌 지지체 및 무기 입자 혼입을 통한 PBI 복합 막의 성능 개선 연구 및 3) 고분자 블렌딩을 통해 가교 구조가 도입 된 PBI 기반 가교 막의 내구성 향상에 관한 연구 동향에 대하여 소개하고자 한다.

고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)의 핵심 구성요소 중 하나인 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 수소이온을 애노드(anode)에서 캐소드(cathode)로 이동시키는 전해질의 역 할 및 연료의 투과를 막는 분리막으로서의 역할을 수행하며 PEMFC의 성능 및 효율을 결정짓는 핵심 소재이다. 현재 나피온 (Nafion®)으로 대표되는 과불소화계 전해질 막이 높은 수소이온 전도도 및 화학적 안정성으로 인해 상용화 되었지만, 높은 생 산비용과 구동 시 환경오염 물질이 배출된다는 문제점을 갖고 있다. 이를 대체할 PEM 소재로써 고분자의 구조 조절 및 개질 과정이 용이한 다양한 종류의 탄화수소계 고분자가 제시되고 있지만, 실제 PEMFC에 적용되기 위해서는 성능 및 내구 특성 을 개선해야 하는 과제가 남아있다. 이에 본 총설은 탄화수소계 PEM의 성능 및 내구 특성을 향상시키기 위해 1) 가교 구조 를 도입한 가교 막 개발, 2) 무기 첨가제 도입을 통한 유⋅무기 복합 막 개발 및 3) 다공성 지지체를 활용한 강화 복합 막을 개발하는 연구에 대해 살펴보고자 한다.