Pebax 기반 멤브레인은 최근 가스 분리 응용 분야, 특히 이산화탄소(CO2) 포집과 관련하여 큰 주목을 받아왔다. 본 총설은 Pebax 기반 멤브레인에 관한 연구 논문을 종합적으로 다루고 있으며, 전통적인 투과도와 선택성 간의 상충 관계를 극복하기 위한 실험적 및 멤브레인 모듈 전략을 중점적으로 다룬다. 주요 접근법으로는 이산화탄소 친화성 첨가제와의 고분 자 블렌딩, 금속-유기 골격체(MOFs), 제올라이트 이미다졸레이트 골격체(ZIFs), 공유 유기 골격체(COFs), 이차원(2D) 나노소 재와 같은 다공성 충전재를 도입한 혼합매질 멤브레인(MMMs)을 다룬다. 또한, 멤브레인 자체 투과도의 향상을 위한 박막 복 합체(TFCs) 및 중공사형(hollow fiber) 멤브레인 기술에 대해서도 다룬다. 이러한 혁신적 접근은 다수의 Pebax 기반 멤브레인 이 Robeson upper bound를 넘어설 수 있는 높은 이산화탄소 투과도와 선택성을 동시에 달성하였다. 본 총설에서는 충전재의 분산도, 고분자-충전재 간 계면 호환성, 그리고 구조적 형태가 가스 전달 성능에 미치는 영향을 중점적으로 분석한다. 또한 가소화(plasticization), 노화(aging), 습윤 환경에서의 성능과 같은 실용적 멤브레인의 한계를 논의하며, Pebax 기반 기체 분리 멤브레인의 현재 연구 동향, 소재 설계 원리, 향후 발전 방향에 대한 심층적인 내용을 다룬다.

Gas sensors play a crucial role in monitoring harmful gas concentrations and air quality in real-time, ensuring safety and protecting health in both environmental and industrial settings. Additionally, they are essential in various applications for energy efficiency and environmental protection. As the demand for hydrogen refueling stations and hydrogen fuel cell vehicles increases with the growth of the hydrogen economy, accurate gas concentration measurement technology is increasingly necessary given hydrogen's wide explosion range. To ensure safety and efficiency, gas sensors must accurately detect a wide range of gas concentrations in real-world environments. This study presents two types of gas sensors with high sensitivity, stability, low cost, fast response time, and compact design. These sensors, based on volume and pressure analysis principles, can measure gas filling amounts, solubility, diffusivity, and the leakage of hydrogen, helium, nitrogen, and argon gases in high-density polyethylene charged under high-pressure conditions. Performance evaluation shows that the two sensors have a stability of 0.2 %, a resolution of 0.12 wt･ppm, and can measure gas concentrations ranging from 0.1 wt･ppm to 1400 wt･ ppm within one second. Moreover, the sensitivity, resolution, and measurement range of the sensors are adjustable. Measurements obtained from these sensors of gas filling amounts and the diffusivity of four gases showed consistent results within uncertainty limits. This system, capable of real-time gas detection and characterization, is applicable to hydrogen infrastructure facilities and is expected to contribute to the establishment of a safe hydrogen society in the future.

제올라이트, 특히 ZSM-5는 독특한 구조와 분자 체 특성으로 인해 산업적으로 매우 유용하며, 우수한 가스 분리 및 투과 증발 성능으로 높은 평가를 받고 있다. 그러나 ZSM-5 막의 제조 공정을 일관되게 재현하는 것은 여전히 도전 과제 로 남아 있다. 본 연구는 수열합성 조건(합성 시간: 24~72 h, 온도: 180~220°C)을 제어하고, 다양한 알루미나 지지체 비교하 며, 수열 처리 시 유기 구조유도체의 영향 분석을 통해 ZSM-5 막 제조의 신뢰성 향상을 목표로 하였다. 연구 결과, 합성 온 도 및 시간의 변화는 막 두께나 결정 크기에 큰 영향을 미치지 않았으나, 180°C에서 48 h 합성 조건에서 가장 우수한 가스 투과 성능이 나타났다. 다양한 알루미나 지지체 중에서는 N5 α-알루미나 모세관 지지체가 가장 높은 투과도를 나타내었다. 또한, 유기 구조유도체인 테트라프로필 암모늄 브로마이드(tetrapropylammonium bromide, TPABr)의 존재는 합성의 신뢰성에 상당한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 가스 투과 성능 평가 결과, 본 ZSM-5 막은 SF₆에 비해 N2 및 CO2에 대해 선택적 인 투과 특성을 보였으며, TPABr을 사용하여 합성한 막은 CO2/N2 선택도(α)가 약 4.6으로 나타났다.

인공지능(artificial intelligence, AI)은 분리막 개발에 중대한 영향을 미치기 시작하며 소재 설계 및 성능 최적화를 위한 새로운 접근법을 제시하고 있다. 본 총설에서는 머신러닝(machine learning, ML)과 딥러닝(deep learning, DL) 기술에 중점을 둔 AI 기반 분리막 개발의 최근 발전상을 조명하고 있다. 이러한 도구는 데이터 기반 예측을 가능하게 하고, 제조 공 정을 개선하며, 소재 발굴을 가속화한다. 데이터 품질, 모델 해석 가능성, 실험 검증과 같은 주요 과제도 제시한다. 또한, AI 통합의 미래 전망을 개괄하고, 가스 분리, 청정에너지, 환경 응용 분야에서 분리막기술에 혁명을 일으킬 수 있는 AI의 잠재력 을 강조한다.