음이온 교환막(AEM) 수전해용 AEM 소재 개발은 재생 에너지를 활용한 수소 생산 기술을 개선하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 소재를 설계하고 최적화하는 데 분자동역학 전산모사가 유용하게 사용되지만, 전산모사 결과의 정확도 는 사용된 force-field에 크게 의존한다. 본 연구의 목적은 AEM 소재의 구조와 이온 전도 특성을 예측할 때 force-field 선택 이 미치는 영향을 체계적으로 조사하는 것이다. 이를 위해 poly(spirobisindane-co-aryl terphenyl piperidinium) (PSTP) 구조를 모델 시스템으로 선택하고 COMPASS III, pcff, Universal, Dreiding 등 네 가지 주요 force-field를 비교 분석하였다. 각 force-field의 특성과 한계를 평가하기 위해 298~353 K의 온도 범위에서 수화 채널 형태, 물 분자와 수산화 이온의 분포, 수산 화 이온 전도성을 계산하였다. 이를 통해 AEM 소재의 분자동역학 전산모사에 가장 적합한 force-field를 제시하고, 고성능 AEM 소재 개발을 위한 계산 지침을 제공하고자 한다.

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are an auspicious energy conversion technology with the potential to address rising energy demands while reducing greenhouse gas emissions. The stack’s performance, durability, and economy scale are greatly influenced by the materials used for the PEMFC, viz., the membrane electrocatalyst assembly (MEA) and bipolar flow plates (BPPs). Despite extensive study, carbon-based materials have outstanding physicochemical, electrical, and structural attributes crucial to stack performance, making them an excellent choice for PEMFC manufacturers. Carbon materials substantially impact the cost, performance, and durability of PEMFCs since they are prevalently sought for and widely employed in the construction of BPPs and gas diffusion layers (GDLs)) and in electrocatalysts as a support material. Consequently, it is essential to assemble a review that centers on utilizing such material potential, focusing on its research development, applications, problems, and future possibilities. The prime focus of this assessment is to offer a clear understanding of the potential roles of carbon and its allotropes in PEMFC applications. Consequently, this article comprehensively evaluates the applicability, functionality, recent advancements, and ambiguous concerns associated with carbonbased materials in PEMFCs.

최근 들어 컴퓨터 및 소프트웨어 기술의 발달로 전산모사 관련 연구가 급격하게 늘어나고 있는데, 특히 원자의 개수 및 모델 크기의 문제로 기존에는 많은 제약을 받던 고분자 관련 다양한 전산모사 결과들이 발표되고 있다. 본 연구에서 는 고분자 소재를 필름형태의 분리막으로 활용하기 위한 중요한 특성 중 하나인 기계적 특성을 분자동역학 전산모사를 이용 하여 분석하고자 하는 연구를 진행하였다. 이를 위하여 이미 관련 물성이 널리 보고되어 있는 상용 고분자 소재인 polyethylene (PE)과 polystyrene (PS)을 대상으로 선정하여 주쇄길이 차이를 통한 각 고분자들의 인장특성을 비교하였고, 최종적 으로 분자동역학 전산모사의 기계적 특성 분석이 적합한지 확인하고자 하였다. 밀도, radius of gyration, scattering 분석을 통 해 본 연구에서 제작된 모델이 실제 실험에서 얻어진 기계적 특성 경향과 잘 일치함을 알 수 있었고, 따라서 분자동역학 전 산모사를 이용한 기계적 특성 분석이 다양한 고분자 소재들의 분자 구조에 따른 기계적 특성을 예측할 수 있게 해주며, 실제 실험에서는 적용하기 어려운 다양한 변수들을 반영한 기계적 특성 해석도 가능하게 해 줄 것으로 기대된다.

기체분리공정에서 사용되는 분리막은 높은 기체 투과 및 분리성능과 고온·고압 조건에서 높은 안정성을 보여야 한다. 하지만 고분자분리막(특히, 유리상 고분자)은 응축 가능한 기체 분자(예를 들어, CO2, H2S, hydrocarbon 등)에 노출되면 고분자 사슬이 부풀어 오르는 가소화 현상을 보여 안정성 측면에서 한계를 보인다. 이러한 가소화 현상은 고압의 복합기체 분리공정에서 선택도를 감소시켜 장기적으로는 고분자분리막이 분리공정에 도입될 수 없는 문제를 가져온다. 이러한 가소화 현상 문제를 해결하기 위해서 분리막 연구자들은 분리막 열처리, 고분자 혼합, 고분자구조의 열적 재배열, 혼합매질분리막 제 작, 가교화 방법 등을 통하여 분리막의 가소화 저항을 향상시켰다. 본 총설에서는 고분자 분리막의 가소화 저항의 개념 및 현 상에 대해서 알아보고 이를 해결할 수 있는 인자들과 그와 연관된 연구들을 살펴보도록 할 것이다.

CO2 separation technology for carbon capture, which is one of the hot issues to reduce greenhouse gases from industrial flue gas, has been intensively investigated so far. Despite of several benefits, the membrane technology has some obstacles like large-scale module fabrication, membrane durability, need of pre-treatment or high pressure drive for its industrial application. Also, the power plant flue gas with normally 10~20% of CO2 content should be concentrated upto 99% for being compressed and liquefied to transportable CO2 by pipeline, indicating the need of high selective membrane process as well as high recovery. In this work, the possibility of membrane process for post-combustion treatment in terms of recent technology will be announced. The practically applicable process for CO2 capture also be suggested briefly.

Membranes techniques used to convert chemical energy into electrical energy from energy sources such as hydrogen, salt water, and water. Membrane materials have transport property of desire molecular and barrier property for satisfy to requirement of cell performance. Typically, PFSA polymer is used to fabricate membrane. Each material has different characteristics depending on the membrane formation conditions. Macroscopic characteristics are difficult to correlation with molecular motion, mobility, and transport within membrane matrices. NMR spectroscopy can analysis about these characteristics by observing the molecule level. In this study, NMR spectroscopy can provide fundamental information of PFSA ionomers and correlation with macroscopic characteristics.

Membrane-based gas separation is one of the next generations’ gas separation technology for various gas and chemical industries (e.g. air separation, H2, CO2 separation, hydrocarbons, and fluorinated gas separation, etc). Membrane has the advantages of i) low energy consumption without a phase change during the separation, ii) small footprint and easy scale-up of membrane modules, and iii) clean process without any emission of harmful byproducts. Membrane materials are mostly composed of polymeric, inorganic and metallic materials whereas membrane modules are fabricates as flat-sheet, plate-and-frame, spiral-wound and hollow fibers. In this presentation, the evaluation method of membrane materials and modules for gas separation applications will be discussed.

A class of phenolphthalein anilide based poly(ethersulfone) (PES) block copolymers containing pendent quaternary ammonium (QA) groups was prepared as anion exchange membranes by reaction involving nucleophilic substitution, benzylic bromination, quaternization and anion exchange with hydroxide ions. Hexafluorobenzene (HFB) was utilized as a linkage group between the hydrophobic and hydrophilic oligomer blocks. Nano-phase separated membrane morphology due to block structure of poly (ethersulfone) serves for better management of absorbed water for higher hydroxide conductivity with good thermal, and dimensional stability. The water uptake, swelling ratio, conductivity, and chemical stability of the copolymer membranes were comparatively investigated.

최근 전 세계적으로 급속한 도시화, 인구증가 및 기후변화에 따른 물의 수요와 공급의 불균형으로 인해 물 산업 의 경제, 사회, 환경적 중요성은 더욱 증가하고 있다. 이러한 물 산업은 크게 해당 분야에 따라 사용되는 분리막의 종류가 상 이하다. 주로 물리적, 화학적 안정성이 매우 우수한 고분자 소재가 사용되고 있으나, 이들 고분자들의 소수성인 성질 때문에 친수성을 부여하는 다양한 방법들이 소개되고 있다. 본 연구에서는 상용화되어 있는 중공사 지지체에 총 4종류의 친수성 고 분자들을 도입하여 친수성을 부여하였고, 주사전자현미경을 통해 코팅된 중공사 지지체의 모폴로지를 확인하였다. 또한, 각 고분자들로 코팅한 중공사 지지체의 친수화 정도를 알아보기 위해 접촉각을 측정하였고, 마지막으로 코팅 시간에 따른 수투 과도 변화 그리고 친수성 고분자에 따라 수투과도에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과 Pluronic 1 wt%로 코팅하였을 때 친 수화 정도가 우수하며 중공사의 기공을 막지 않고 우수한 수투과도 정도를 나타내 수처리 분리막으로 가장 적절하다는 결론 을 얻을 수 있었다.

Middle size of membrane retractable roof is under 25m span which consists of various moving systems. Trolley is the system that leads the membrane to parking place, transferring the load from the membrane to structural cable. When membrane closes roof completely, thus, structural behavior of trolley, which may contain various material with different friction coefficients, should be investigated by vertical load. Nummerical simulation of trolley prototypes, in this research, was performed by incrementation of vertical load. Consequently, this paper studied proper friction characteristics and provided the effective inner materials of trolley.

본 연구에서는 한외여과 막을 사용하여 대장균 단독, 대장균 및 Bacillus subtil is 균을 혼합액을 대상으로 제거 효과를 고찰하였으며, 아울러 kaolin, CaCO3 및 urea와 같은 탁도 유발 성분들과 대장균 단독, 대장균 및 Bacillus subtilis 균과의 혼합액에서의 상호작용을 검토하고자 pH 변화, 탁도 제거 효율, urea, kaolin, Ca CO3 제거 효율, 대장균 군 및 Bacillus subtilis 균의 제거 효과를 고찰하였다.

The Membrane structure has a number of problems in the application of a fireproof code based on general buildings codes. Thus, the fireproof code of membrane structure is necessary to activate the construction of the membrane structure. Because it requires a systematic classification of fire retardant and flame proof performance of membrane material. Fire retardant and flame proof tests are conducted on membrane materials mostly used in current construction to propose the fire and flame retardant performance criteria of membrane materials. Fire and flame retardant tests results, PTFE membrane material with the glass fiber fabric have a limit-combustible performance. PVDF membrane material with the polyester fabric does not ensure the fire retardant performance, but this membrane material has the flame retardant performance of a thick fabric. Also, ETFE does not ensure the fire retardant performance, but this membrane material has the flame retardant of a thin fabric.

축산 관련 작업 시 미세분진, 곰팡이, 세균, 가축의 배설물 등, 축사현장 환경여건이 작업자에게 위해한 영향을 미칠 우려가 있어 본 연구에서는 인수공통질병(병원성 대장 균, 살모넬라균 등)과 동물 병원성 바이러스 등에 의한 질병의 방역, 살처분 작업현장 및 축산업 종사자들이 사용하는 1회용 피복제로 외부로부터 인체 내로 접촉 또는 침투 되는 입자상물질(aerosol, particle, virus)과 방역 시 사용되는 액상 및 입자상 소독약 품의 유해화학물질(글루타르 알데히드, 구연산, 복합염류, 탄산소다, 가성소다) 감염예 방 및 생물학적 위해요인으로부터 보호하기 위한 내수도, 투습도, 내화학 특성이 우수한 PTFE membrane 복합 방역보호복 개발하고자 한다. 방역보호복 제품 3종을 실험 결과 병원성대장균 E. coli 0157에서는 PTFE 복합원단이 99.999%이상, 시험군인 국 내제품은 99.996%, 수입제품은 99.999%로 시험군보다 PTFE 복합원단이 99.999%이 상 병원성대장균을 Capturing하는 결과를 보였고. S. gallinarium에서는 PTFE 복합원 단이 99.999%이상, 시험군인 국내제품은 99.997%, 수입제품은 99.999%로 시험군보 다 PTFE 복합원단이 99.999% 병원성대장균을 Capturing하는 결과를 보였으며 S. typhimurium에서는 PTFE 복합원단이 99.999%이상, 시험군인 국내제품은 99.996%, 수입제품은 99.995%로 시험군보다 PTFE 복합원단이 99.999%이상 병원성대장균을 Capturing하는 결과를 보였다. 원충2종 실험에서 Eimeria coccidium과 Toxoplasma gondii에서는 PTFE 복합원단이 99.999%이상, 시험군인 국내제품은 99.999%이상, 수 입제품은 99.999%이상으로 PTFE 복합원단과 국내제품, 수입제품 모두가 99.999%이 상 원충을 Capturing하는 결과를 보였다. 마지막으로 Influenza virus A 실험에서는 PTFE 복합원단이 99.999%이상, 시험군인 국내제품은 99.944%, 수입제품은 99.937%로 시험군보다 PTFE 복합원단이 99.999%이상 바이러스를 Capturing하는 결 과를 보였다. 본 실험결과 개발제품인 PTFE membrane 복합 방역보호복 소재가 병원 성바이러스 3종과, 원충 2종, 바이러스가 보호복에 붙었을 경우, 특수한 결합에 의해 보호복이 병원균을 잡아주는 역할을 하여 2차 감염을 예방하는 효과가 있는 것을 확인하였다.

분리막 시스템은 기존의 분리공정과 비교하여 우수한 효율과 낮은 가격으로 인하여 빠르게 성장하고 있다. 분리막 공정은 분리막, 모듈, 그리고 기계적 요소로 구성되어 있으며 향상된 효율을 얻기 위하여 분리막 공정에 사용되는 소재의 요 구사항 또한 증가가 되고 있다. 분리막 모듈은 분리막 시스템의 핵심 요소 중 하나로써 최근 들어 복합 소재들이 스테인레스 강 모듈과 비교하여 우수한 물성과 낮은 가격으로 인해 분리막 하우징에 적용되어 왔다. 본 리뷰에서는 다양한 종류의 유리 섬유와 이를 이용한 복합소재들에 대하여 정리하였으며 분리막 시스템에 적용을 위한 잠재성에 대하여 논의하였다.