본 연구에서는 상용 폴리염화비닐을 개질하여 두 종류의 PVC 기반 이온교환용 고분자를 성공적으로 제조하였다. 이후 개질된 두 이온교환 고분자를 활용한 전기방사 공정과 열 압착 공정을 거쳐 2차원 계면(2D-PVC-BPM)과 3차원 접합부 (3D-PVC-BPM)를 갖는 바이폴라막(BPM)을 제조하였다. 제조된 3D-PVC-BPM은 2D-PVC-BPM에 비해 우수한 물 분해 효율 및 안정성을 보였다. 구체적으로, 300 mA cm-2의 고전류 밀도에서 3D-PVC-BPM은 2D-PVC-BPM가 나타낸 전위보다 4.4 V 낮은 8.05 V의 막 전위를 나타냈다. 더욱이, PVC 주쇄가 가진 내화학성 덕분에 3D-PVC-BPM은 가혹한 조건에서도 높은 화 학적 안정성을 보였고, 이는 4 M H2SO4 및 4 M NaOH 용액에 28일간 침지한 후 관측된 질량 손실이 각각 2.8%와 2.1%에 그친 것을 통해 입증되었다. 끝으로, 3차원 접합부가 3D-PVC-BPM에 맞물림(interlocking) 효과와 넓은 계면면적을 제공해준 덕분에 3D-PVC-BPM의 인장 강도는 36 MPa를 초과했고 신장률 또한 약 50%에 이르는 등 우수한 기계적 물성을 나타냈다.

최근 지구온난화로 인해 발생하는 극단적인 기상현상이 빈번해짐에 따라, 사회 인프라와 건축물의 노후화로 인한 붕괴 위험이 증가 하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 구조물 유지보수 및 보강을 위한 고성능 숏크리트 공법을 개발하는 것을 목표로 한다. 특히, 자연섬유와 나노버블수를 혼입한 숏크리트는 콘크리트의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 자연섬유 는 콘크리트의 점착력과 부착력을 높여 펌핑성과 유동성을 개선하고, 콘크리트 내부에 수분을 지속적으로 공급하여 소성수축 균열을 억제하는 효과가 있다. 이를 통해 구조물의 내구성을 증진시키며, 공용 수명을 연장하는 데 기여한다. 또한, 나노버블수는 콘크리트의 수화 반응을 촉진하여 응결 시간과 초기 강도를 크게 향상시킨다. 나노버블수는 콘크리트 혼합물 내에서 슬립 현상을 제공하여 리바 운드를 저감시키고, 시공 중 발생하는 재료 손실을 줄여 시공 효율성을 높이는 역할을 한다. 나아가, 나노버블수는 이산화탄소를 포집 하여 생성할 수 있어 탄소 배출을 줄이는 환경적 이점을 제공하며, 급결제 사용을 줄여 환경오염 감소에도 기여한다. 본 연구에서는 다양한 실험을 통해 각 변수의 영향을 분석하였다. 결론적으로, 자연섬유와 나노버블수를 혼입한 고성능 숏크리트를 통해 구조물 보수 및 보강 공사에서 비용을 절감하는 동시에, 내구성을 크게 향상시킬 수 있음을 증명하고자 한다. 이 연구 결과는 향후 다양한 구조물 유지 보수 공법에 적용될 수 있으며, 건설 산업에서 지속 가능한 기술로 자리 잡을 것으로 기대된다.

It was found in this study that fluorinated microporous carbon aerogels with enhanced hydrophobicity could be successfully prepared by direct fluorination to separate water-in-oil emulsions at high flux. The fluorinated carbon aerogel (F-CA) surface treated by the fluorination method had a water contact angle of 151.2° and could immediately absorb oil. In addition, the unique network structure of F-CA and its hydrophobicity allow surfactant-stabilized water-in-oil emulsions to be effectively and simply separated under gravity without requiring external forces such as vacuum or pressurization. The network structure of F-CAs consists of randomly connected spherical particles that form fluorinated permeation channels, which induce high flux during emulsion separation. The F-CA spherical particles have nanosized pores and high hydrophobicity, which repel and trap water droplets to increase the separation purity. Therefore, F-CA exhibited excellent performance, such as high filtrate purity (up to 99.9954%) and flux (up to 11,710 L/m2h). Furthermore, F-CA reusability was demonstrated as it did not lose its hydrophobicity and maintained its performance even after repeated use. This type of aerogel has great potential to be utilized throughout various environmental fields, including oil remediation.

An environmentally friendly and low-cost chitosan-containing polysaccharide (CP) composite ZIF-8/CP was designed and prepared based on the difficulty of separating the traditional adsorbent from the water phase. ZIF-8/CP was synthesized through in-situ growth approach. The physical, chemical and structure properties of ZIF-8/CP were determined through a series of characterization methods, including SEM, FT-IR and PXRD. The effects of touch time, pH, temperature, and coexisting ions on adsorption were assessed. In addition, kinetics, isotherms of adsorption and thermodynamics were examined. The data of isotherms for adsorption indicated that the adsorption of ZIF-8/CP on MG was similar to the Langmuir model, with a maximum adsorption capacity of 1428.57 mg/g. Moreover, the kinetic parameters were consistent with the pseudo- 2nd-order equation. Thermodynamic studies (ΔG < 0, ΔH > 0) demonstrated a heat-absorbing and spontaneous adsorption process. Our study reveals that ZIF-8/CP has good adsorption properties and environmental properties.