멤브레인 기술은 폐수 처리, 담수화, 혈액 투석 등의 분리 공정에서 사용되고 있다. 하지만, 고분자 멤브레인을 만 들기 위해 사용되는 비용매상전이 방식에서 환경에 유해하고 독성인 유기 용매를 사용한다는 문제점이 있다. 따라서 비용매 상전이 방식에서 사용되는 유기 용매를 물로 대체해 고분자 멤브레인을 제작하는 aqueous phase separation (APS) 방법이 주 목받고 있다. 본 총설에서는 APS의 원리와 APS를 통한 멤브레인의 제작 공정을 소개하고자 한다. 멤브레인의 구조는 단량체 의 비율, 수용액의 pH와 염 농도 차이, 캐스팅 용액의 점도, 가교제 농도를 통해 조절할 수 있다.

최근 지구온난화로 인해 폭우, 눈 등 이상기후가 발생하면서 노면 동결(블랙아이스)로 인한 사고 및 인명피해가 늘어나고 있 는 것이 문제가 되고 있다. 이를 최소화하기 위해 본 연구에서는 다공성 골재인 팽창점토에 열저장이 가능한 상변화물질(PCM)을 적용 하였다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장, 방출할 수 있는 소재로 온도에 따른 결빙을 최소화할 수 있다. 따라서 본 연 구에서는 시멘트 복합재에 적용되는 PCM 함침이 가능한 경량골재에 진공함침을 실시하고 기계적, 열적 성능 검증 연구를 수행하였다. 열적 성능을 향상시키기 위해 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 실리카흄을 첨가하였다. 본 연구에서는 물체의 열적 성능을 측정할 수 있는 DSC 실험을 통해 PCM 함침 경량골재 및 콘크리트 복합체의 열적 성능을 검증하였다. 콘크리트 복합체 제작 후 압축강도 시험 과 열적 성능시험을 실시하였다. 이때 열적 성능을 검증하기 위해 항온항습 챔버를 이용하여 시험을 진행하였다. 압축강도 실험을 통 해 MWCNT의 분삭액을 혼입한 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체의 평균 압축강도는 24MPa 이상으로 구조물에 적용이 가능함을 확인하였다. 열적 성능시험을 통해 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체는 영하의 외기온도에서도 영상의 온도를 유지할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해 주거 및 상업 건물 및 다양한 구조물에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 온도 반응형 발열 아스팔트 포장 공법 개발을 위하여 온도 반응형 신소재의 아스팔트 적용 방안과 이를 아스팔트 재 료에 적용하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 발열 아스팔트 포장에 적합한 상변화 온도 범위에 따른 PCM 재료 선정 및 아스팔트 재 료에 적용하기 위한 캡슐화 방안을 검토하고 다양한 소재를 활용한 캡슐화된 PCM 신소재(ePCM)를 제작하였다. 이에 대한 발열 특성 및 물리적 특성 평가를 수행하였다.

높은 내화학성과 소수성 특성을 갖는 polymethylpentene (PMP) 소재는 polypropylene 소재 대비 결정성이 낮아 dense skin층을 갖는 비대칭 분리막을 제조하기 수월하지만 녹는점이 높아 가공이 용이하지 않다. 본 연구에서는 비용매 유도 상분리법(NIPS)과 열유도 상분리법(TIPS)을 혼합한 N-TIPS 법을 활용하여 polymethylpentene (PMP) 고분자 분리막을 제조 하고 성능과 특성을 평가하였다. Cyclohexane을 용매로 사용하여 PMP 도프용액을 제조하였으며, 상전이조로 물, EtOH, IPA 를 사용하였다. Cyclohexane과 섞이지 않는 물을 비용매로 상전이한 분리막은 TIPS 영향으로 인해 큰 기공과 높은 기체 투과 도를 보였으나, 표면이 거칠고 구조가 불안정한 특성을 보였다. 반면, cyclohexane과 혼합될 수 있는 알코올류(ethanol, isopropanol) 를 상전이조로 사용한 경우 NIPS 효과로 인해 dense skin층이 형성됨을 확인하며, 높은 기계적 강도를 보였다. 추가 적인 기공형성을 위해 polyethylene glycol (PEG)를 첨가한 경우 기체투과도가 높아지는 결과를 얻을 수 있었다.

Numerous research institutes have been studying semiconductor devices using two-dimensional materials for several years. However, the findings of these studies have yet to demonstrate the performance of digital devices that could replace silicon devices in the semiconductor industry. Nonetheless, the high carrier mobility and saturation velocity of 2-D materials remain attractive for semiconductor device performance, particularly in analog devices where these features can be utilized. In this research, we fabricated a phase-shift controller, a typical component of analog circuits, using 2-D materials and verified its operational characteristics. Analog circuits do not require large area integration, so we employed graphene, which has relatively simple formation and processing, as the 2-D material. Devices using graphene as a channel exhibit a V-shaped I–V characteristic, allowing for the input voltage to be adjusted to produce various modes of output characteristics. This means that the same devices can generate a phase-shifted output and an output with double the frequency by simply adjusting the input voltage range. This research is particularly meaningful since it demonstrates not only the potential of 2-D materials but also their potential for direct application to the semiconductor industry. These findings will contribute to the development of system IC technology and various applications.

최근 지구온난화로 인해 발생하는 폭우 및 강설과 같은 비정상적인 기상 패턴으로 인해 도로 표면 결빙(블랙 아이스)으로 인 한 사고와 인명 피해가 증가하고 있으며, 이는 주요 문제로 대두되고 있습니다. 이러한 문제를 완화하기 위해 본 연구에서는 열저장 능력을 갖춘 상변화 물질(PCM)을 시멘트 복합재료에 포함시켰습니다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장 및 방출할 수 있어 온도 변동으로 인한 결빙을 최소화할 수 있습니다. PCM은 먼저 미세 캡슐화된 후 시멘트 복합재료에 강화되어 기계적 및 열적 성능 검증 연구가 수행되었습니다. 또한, 열전달 효율과 기계적 특성을 향상시키기 위해 다중벽 탄소나노튜브(CNT)와 실리카 퓸이 추 가되었습니다. 미세 캡슐화된 PCM의 열 성능은 열 거동을 측정하기 위한 재료 실험을 통해 검증되었습니다. 이후, 제조된 시멘트 복 합재의 기계적 및 열적 성능 테스트가 그 효과를 평가하기 위해 수행되었습니다. 이러한 테스트 동안 일정 온도와 습도 챔버를 사용한 열 주기 테스트가 열 성능을 검증하기 위해 수행되었습니다. 기계적 성능 실험에서는 CNT와 실리카 퓸의 포함이 미세 캡슐화된 PCM 의 포함으로 인한 강도 저하를 완화하는 것을 확인하였습니다. 더욱이, 열 주기 테스트를 통해 고효율 열저장 시멘트 복합재가 결빙 조건에서도 영하의 온도를 유지할 수 있음을 보여주었으며, 이는 효율적인 열저장 성능을 입증하였습니다.

Accurate and rapid detection of antibiotics is critical for protecting human health and the environment. To this end, we report a novel electrochemical sensor for the simultaneous detection of Levofloxacin (LFX) and Tryptophan (TRP) in dairy samples. Outstanding electrocatalytic activity for the oxidation of LFX and TRP is exhibited by the Activated Nanodiamond (AND) and Ti3AlC2 max phase ( Ti3AlC2max) nanocomposite-modified glassy carbon electrode ( Ti3AlC2max AND/GCE) featured in our sensor. High selectivity and sensitivity are achieved by the sensor, with limits of detection (LOD) of 20.47 nM and 0.309 μM for LFX and TRP, respectively. Moreover, strong anti-parasite capacity is demonstrated by the developed sensor, making it an excellent candidate for the establishment of a reliable sensing platform for antibiotic detection. Findings suggest that this novel sensor could serve as a valuable tool for monitoring the content of LFX and TRP in dairy samples and enhancing the safety of these products.

본 연구는 도로 노면의 결빙을 방지하기 위해 열적 특성을 갖는 콘크리트를 개발했습니다. 팽창 점 토에 상변화 물질(PCM)을 함침 시키고, 고열 전도성 에폭시와 실리카 흄으로 이중코팅을 하여 PCM 물질의 유출 방지, 골재의 부착성 개선, 열적 성능 개선을 하였으며 이를 DSC를 통해 열적 성능 평가 를 진행하여 확인했습니다. 또한 상변화 물질과 경량골재의 사용으로 인한 강도 감소 개선을 위한 CNT 혼합으로 강도 감소를 25% 개선하였습니다.

Recently, separation membranes have been applied to fields such as water supply, sewage treatment, gray water reuse, and air pollution control. Chemical cleaning technology is attracting attention among the methods of reusing these expensive separation membranes. It was found that the separation membrane could be regenerated using chemical cleaning. Specifically, it was found that the use time of the separation membranes regenerated by chemical cleaning was sustainable for more than 1,700 hours. Additionally, it was found that the flux recovery ratio after chemical cleaning was maintained at least 60%. In addition, the flux recovery ratio of HYDREX 4710, an organic membrane cleaner, and 4703, an inorganic membrane cleaner, was 76% and 62%, respectively, showing the highest flux recovery ratio among the chemicals used. Considering that the target raw water of this study is biological secondary treatment water, it was suggested that chemical cleaning could be actively used to regenerate separation membranes in future water treatment.

Research has been conducted on acoustic metamaterials that control the transmission characteristics of reflected and refracted waves using phase delay by resonators. Using one-dimensional theory, the phase delay equations for the 1/4 wavelength and Helmholtz resonator are presented. These one-dimensional analysis results are compared with the results predicted by three-dimensional FEM. The advantages and disadvantages of 1/4 wavelength and Helmholtz resonator were confirmed in implementing phase delay. An acoustic metamaterial with a refraction angle of 30° was manufactured using multiple tubes and then the sound pressure distribution was measured. A relatively large sound pressure was measured at the target position of 30°, which was compared with the 3D FEM analysis results. Simulations confirmed that a phase delay range closer to 2π was more effective in refraction, but varying the number of resonators was found to have minimal impact on which additional research is needed for generalization.

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.

Modification of the surface of raw activated carbon using chemical solvents can significantly improve the adsorption performance of activated carbon. Triethylenetetramine is one of the most important chemical solvents used to modify raw activated carbon for formaldehyde removal indoor. We conducted the liquid impregnation experiments at different initial concentrations, temperatures, adsorbent dosage and time ranges to fully investigate the adsorption of triethylenetetramine on the surface of raw activated carbon for modification. We found that the Langmuir isotherm model and pseudo-first-order kinetic model fit quite well with the experimental data and the R2 are 0.9883 and 0.9954, respectively. The theoretical maximum adsorption capacity is 166.67 mg/g. The change in Gibbs free energy (ΔG0), enthalpy change (ΔH0) and entropy change (ΔS0) were also calculated to study the direction and driving force of the liquid adsorption process. In order to understand the adsorption process at the molecular level, a new activated carbon model based on the actual physical and chemical properties of activated carbon was carefully established in the Materials Studio to simulate the liquid-phase adsorption. The pore structure, elemental composition, functional group content, density, pore volume, and porosity of the activated carbon model converge close to the actual activated carbon and the adsorption isotherms obtained from the simulation agree well with the experimental results. The results show that the adsorption of triethylenetetramine on activated carbon is a spontaneous, endothermic and monolayer physical adsorption process.

세라믹 분리막은 높은 열적, 화학적 안정성을 갖기 때문에 극한의 조건에서 운전되는 다양한 산업 공정에 적용할 수 있다. 그러나 투과도와 기계적 강도의 trade-off 현상에 의한 세라믹 분리막 활용에 제약이 있어, 고투과성-고강도 분리막 의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 상전이-압출법으로 알루미나 중공사 분리막을 제조하고, 고분자 바인더의 종류와 그 혼합 비에 따른 분리막의 특성 변화를 관찰하였다. 용매인 DMAc (Dimethylacetamide)와 고분자 바인더의 한센 용해도 인자를 비 교하면, PSf (polysulfone)가 DMAc와 높은 용해도 특성을 갖기 때문에 도프 용액의 점도와 토출압력이 높게 나타나 분리막 내부가 치밀한 구조로 형성되기 때문에 높은 기계적 강도를 갖으나 수투과도가 감소하는 것으로 확인되었다. 그에 반해, PES (polyethersulfone)를 이용하여 분리막을 제조하면 기계적 강도가 다소 감소하고 수투과도가 증가하는 것으로 나타났다. 따라 서 분리막 성능과 물성을 최적화하기 위해 PSf와 PES를 혼합하여 분리막을 제조하였으며, 9:1로 혼합하여 제조된 분리막에 서 최적화된 수투과도와 기계적 강도를 얻을 수 있었다.