분리막 기술은 해수담수화, 기체분리 등 산업용 분리 정제 공정을 비롯하여 우리 주변의 생활용품, 의료 및 헬스 케어 제품 등에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 최근 지속가능한 친환경 분리막 제조 기술 또한 환경오염을 줄이기 위해 연구되고 있으며, 특히 polylactic acid (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT), polybutylene succinate (PBS) 등 생분해성 소 재를 활용한 분리막 제조기술이 보고되어 왔다. 기존 분리막 소재와 마찬가지로 생분해성 고분자 소재들 또한 상분리 공정을 통해 다공성 분리막을 제조하는 연구가 이루어지고 있다. 본 총설을 통해 대표적인 생분해성 고분자인 PLA 기반의 상분리 공정을 활용한 분리막 제조 기술 개발 동향을 살펴보고 향후 연구 개발 및 적용 가능성에 대해 고찰해보고자 한다.

다공성 분리막은 입자성 물질을 제거하는데 산업적으로 다양하게 응용되고 있다. 기존 다공성 분리막 제작 방법 과 다르게, 용액퍼짐 상분리법은 매우 간단하게 기공을 형성할 수 있다. 먼저 지지층으로 메쉬 위에 물을 적신 후, 물과 혼합 되지 않은 용매에 폴리설폰 용액을 흘려준다. 이때 물과 혼합되지 않은 용매는 쉽게 기화되어 폴리설폰은 얇은 막으로 만들어지게 된다. 기공을 형성하기 위해 폴리설폰 용액에 물과 혼합할 수 있는 물질을 넣게 되면, 넣어주는 농도 비율에 따라 기공크기를 조절할 수 있게 된다. 막의 두께는 쉽게 용액의 농도로 조절이 된다. 다공성 분리막은 메쉬의 형성을 그대로 유지하고 있어 3차원 구조체를 형성하는데 매우 유용하다. 본 연구에서 제시된 용액 퍼짐 상분리법은 매우 낮은 생산단가와 쉬운 공정조절에 의해 기존 분리막에 비해 높은 가격경쟁력을 가질 수 있는 특징을 보이고 있다.

이방성 입자는 독특한 물리적 특성 때문에 다양한 분야에서 발표되고 있다. 여기서, 이방성 도토리구조 나노 입자를 제조하기 위해 새로운 동적 상분리 방법이 도입된다. 동적 상분리 방법은 용제 증발 및 무용제에 의한 침전으로 구성된다. 하부층은 비용매 희석제로서 물을 공급함으로써 제어되며, 상부층의 상분리는 휘발성 용매의 확산 및 증발에 의존한다. 이 상태에서, 도토리 형 입자가 제조되었다. 물이 채워진 밀폐된 상자(자발적 상분리)하에서, 단분산 폴리스틸렌 입자가 합성되었다. 동적 상분리와 자발적 상분리가 공존할 때, 캡과 입자의 크기가 변경되었다. 또한, 폴리스틸렌 용액의 부피는 입자 형상에 영향을 미친다. 독특한 구조가 다양한 응용 분야에 활용될 수 있기 때문에 멤브레인 기반의 제어된 물 공급과 같은 첨단 기술이 개발되면 단분산의 도토리와 같은 입자가 제조될 수 있을 것이다.

본 연구에서는 PVDF 중공사막을 열유도상분리와 연신의 복합공정에 의해 제조하였으며, 연신비에 따른 분리막의 구조 및 물성을 분석하였다. 이 분리막 제조의 메카니즘은 액-액 상분리에 기초하며, 최종 중공사막은 bicontinuous한 구조와 연신에 의해 fibrill 구조를 가지게 되어, 구정(spherulite)구조를 갖는 고-액 상분리막과 bicontinuous한 구조만을 갖는 액-액상분리막과 차별화된다. 우선, TIPS공정을 통해, gamma-butyrolacton, dimethyl phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP), di-butyl phthalate (DBP) 등을 단일 혹은 이들을 조합한 혼합 diluent로 사용하여, 냉각조건, PVDF와 희석제의 함량을 조절하면서 중공사막 전구체를 제조하고, 후속공정인 연신에 의해 최종적으로 중공사막의 외부표면을 porous하게, 혹은 dense하게 만들 수 있었다. 연신된 중공사막을 에탄올에 추출, 건조한 후 SEM을 통하여 pore 구조의 변화를 관찰하였으며, 수투과량, 다공도, 기공 크기, 표면 거칠기, 인장강도 등의 변화를 분석하였다.

This study is focused on the channel design of bipolar plate in the electrode of hydrogen gas generator. The characteristics of hydrogen gas generation was studied in view of efficiency of hydrogen gas generation rate and a tendency of gas flow through the riv design of electrode. Since the flow rate and flow pattern of generated gas in the two phase flow system are the most crucial in determining the efficiency of hydrogen gas generator, we adopted the commercial analytical program of COMSOL MultiphysicsTM to calculate the theoretical flow rate of hydrogen gas from the outlet of gas generator and flow pattern of two phase fluid in the electrode. In this study, liquid electrolyte flows into the bipolar plate and decomposed into gas phase, two phase flow simulation is applied to measure the efficiency of hydrogen gas generation.

Electrospinning is a technique that produces sub-micron sized continuous fibers by electric force from polymer solutions or melts. Due to its versatile manufacturability and the cost effectiveness, this method has been recently adopted for the fabrication of one-dimensional materials. Here, we fabricated polyacrylonitrile (PAN) polymer fibers, from which uniform carbon fibers with diameters of 100-200 nm were obtained after carbonization at 800 ˚C in N2. Special emphasis was directed to the influence of the phase separated polymer solution on the morphology and the microstructure of the resulting carbon fiber. The addition of poly(stylene-co-acrylonitile) (SAN) makes the polymer solution phase separated, which allows for the formation of internal pores by its selective elimination after electrospinning. XPS and Raman Spectroscopy were used to confirm the surface composition and the degree of carbonization. At the PAN:SAN = 50:50 in vol%, the uniform carbon fibers with diameters of 300~500 nm and surface area of 131.6 m2g-1 were obtained.

The phase separated structure and the electro-optical properties of the (polymer/liquid) crystal : LC) composite film strongly depended on the weight fraction of LC in it. The continuous LC phase was formed in a three-dimensional polymer network when the LC weight fraction was above 40wt%. The aggregation structure of the composite film could be controlled by controlling the solvent evaporation velocity during the film preparation process. The smaller LC domains or channels were formed in the case of the faster solvent evaporation velocity. The composite film exhibited reversible light scattering-light transmission switching upon electric field -OFF and -ON states, respectiverly. The light scattering properties of the composite film strongly depended on the spatial distortion of the nematic directors as well as the mismatch in refractive indices between matrix polymer and LC.

폴리스티렌과 싸이클로헥산 용액으로부터 제조된 멤브레인의 미세구조 형성에 미치는 coarsening의 효과를 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 연구하였다. 고분자 용액의 열 분석은 DSC를 이용하여 행하여졌으며 demixing peak의 개시 온도로부터 binodal 곡선이 결정되었다. 열적으로 유도된 상 분리(TIPS) 공정과 freeze drying 기법을 이용하여 제조된 고분자 막의 미세 구조는 coarsening 시간과 quench 경로에 의해 큰 영향을 받음이 확인되었다. Spinodal decomposition이 상 분리 기구인 경우에는 멤브레인의 미세구조가 서로 잘 연결되고 거의 일정한 cell 크기를 갖게 되며, 용매를 제거하기 이전에 상 분리 시간을 증가시킴으로써 멤브레인의 pore 크기를 증가시킬 수 있음이 판명되었다. 또한 멤브레인의 cell 또는 pore 크기 증가는 coarsening time과 quench depth에 크게 의존함이 확인되었다. 본 연구에서는 특히 고분자 용액의 농도가 이로부터 제조되는 고분자 막의 구조에 미치는 역할을 규명하였다.

With the rapid industrialization, an ever-increasing quantity and kind of new organic compounds pose environmental problems due to their toxicity and physiological effect. However, research on the biodegradation of these compounds under anaerobic condition is very limited inspite of its efficiency and economical advantage. In this research, the pH effect on the ring cleavage of phenol under anaerobic condition was investigated, and the theory of phase separation was applied to the degradation of phenol for investigating the role of acidogenic bacteria. Results, obtained from biochemical methane potential(BMP) assay for 15.5 days of incubation, showed that acidic condition was more desirable for phenol degradation than alkaline condition. By both unacclimated methanogenic granular sludge and two mixed cultures, phenol was completely removed within six weeks of incubation with a gas conversion rate of over 86% of theoretical one. However, phenol was not degraded by unacclimated acidogenic culture, and thus it is considered as a syntrophic substrate. In case of phase separated biochemical methane potential(PSBMP) assay, in which acidogenic and methanogenic culture were seeded separately and consecutively, those that had been subjected to normal acidogens for 3 to 4 weeks showed higher gas production than those seeded with sterile or frozen culture.

열유도 상분리법을 이용하여 제조되는 분리막의 구조 변화를 열역학 및 속도론적 관점에서 고찰하였다. Polypropylene과 희석제로서 n-alkanes, n-fatty acids, n,n-bis(2-hydroxyethyl) tallowamine을 model system으로 하였다. 고분자/희석제 system의 상변화의 종류에 따라 다양한 형태의 분리막구조가 얻어졌다. 분리막의 구조에 영향을 미치는 변수로서 고분자/희석제간의 interaction parameter, 희석제의 분자 크기, 용액의 조성, 냉각 조건, 희석제의 결정화 온도 등이며, 각 변수의 역할을 전자현미경을 사용하여 규명하였다. 열유동 상분리법에 의하여 제조된 분리막은 inter-spherulitic 및 intra-spherulitic pore의 이중 구조로 이루어짐을 확인하였다.

In this study, we evaluate the structural performance of upper and lower separated non-weld PHC pile connectors to develop more economical and practical upper and lower separated non-weld PHC pile connectors.

Sustainable and eco-friendly polymers, natural polymers, bio-based polymers, and degradable polyesters, are of growing interest because of environmental concerns associated with waste plastics and emissions of carbon dioxide from preparation of petroleum-based polymers. Degradable polymers, poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT), poly(propylene carbonate) (PPC), and poly(L-lactic acid) (PLLA), are related to reduction of carbon dioxide in processing. To improve a weak mechanical property of a degradable polymer, a blending method is widely used. This study was forced on the component separation of degradable polymer blends for effective recycling. The melt-mixed blend films in a specific solvent were separated by two layers. Each layer was analysed by FT-IR, DSC, and contact angle measurements. The results showed that each component in the PPC/PLLA and PPC/PBAT blends was successfully separated by a solvent.

The high surface area polymer, AquaMatsⓇ was used for the leachate purification process originated from the Samsan Dong Landfill in Ulsan Metropolitan City. And then, three species of dominant microbes were isolated and identified from AquaMatsⓇ. Gram staining revealed these microbes to be Gram-negative rod strains: They were identified as Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas cepacia, Flavobacterium indologenes. All they showed no growth on media in which the leachate was added alone, but a rapid proliferation rate on media with yeast extract as nutrient requirements.