가교된 단분산 폴리스티렌 비드를 유화 중합과 분산 중합으로 합성하였다. 가교된 폴리스티렌 비드를 자일렌과 iron pentacarbonyl로 팽윤시킨 후 옥틸 에테르와 함께 환류하여 iron pentacarbonyl을 산화철로 변환시켰다. 산화철의 화학 안정성을 향상시키기 위해 산화철을 포함하는 폴리스티렌 비드를 실리카로 코팅하였다. 소결로 폴리스티렌 비드를 제거하여 산화철을 포함하는 중공 실리카 비드를 얻었다. 전체 합성 과정에서 모든 비드의 크기와 형태는 균일하게 유지되었고, 산화철을 포함하는 중공 실리카 입자는 강한 자성을 보였다.

In the geochemical field, the chemical speciation of hexavalent uranium (U(VI)) has been widely investigated by performing measurements to determine its luminescence properties, namely the excitation, emission, and lifetime. Of these properties, the excitation has been relatively overlooked in most time-resolved laser fluorescence spectroscopy (TRLFS) studies. In this study, TRLFS and continuous-wave excitation–emission matrix spectroscopy are adopted to characterize the excitation properties of U(VI) surface species that interact with amorphous silica. The luminescence spectra of U(VI) measured from a silica suspension and silica sediment showed very similar spectral shapes with similar lifetime values. In contrast, the excitation spectra of U(VI) measured from these samples were significantly different. The results show that distinctive excitation maxima appeared at approximately 220 and 280 nm for the silica suspension and silica sediment, respectively.

본 연구에서는, 혐기성 처리수에 용해된 바이오가스의 회수를 위해 불화 실리카/고분자 중공사 복합막을 제조하 고 막접촉기에서의 성능을 평가하였다. 복합막은 상용 폴리에테르이미드인(PEI) Ultem®을 이용하여 만든 중공사막 표면에 불 화 실리카를 강력한 공유 결합을 통해 코팅하는 방법으로 제조되었다. 막접촉기는 바이오가스로 포화된 수용액을 중공사의 외부에 공급하고, 중공사 내부로 기체를 투과시키는 방법으로 운전하였다. 높은 공극률을 가진 중공사막(PEI-fSiO2-A)은 액상 속도가 0.03 m/s일 때 메탄 회수 유량이 8.25 × 10-5 cm3 (STP)/cm2⋅s에 달했고 불화 실리카에 의해 표면 소수성이 매우 높 아져 물과의 접촉각이 75.6°에서 120~122°로 향상되었다. 본 연구에서 제조된 복합막은 바이오가스의 투과 속도와 소수성 모 두에서 탈기용으로 제조된 상용 폴리프로필렌 막보다 우수한 성능을 나타냈다.

본 연구는 최근 신소재 단열재로 주목받고 있는 실리카 에어로겔을 이용하여 현재 사용되고 있는 다겹보온커튼의 단점을 보완하고 보온성을 유지 및 향상시킬 수 있는 새로운 조합의 다겹보온커튼을 제작 하여 현장에 설치함으로써 보온성과 경제성을 분석하고자 한다. 실험에 사용된 다겹보온커튼은 실리카 에어로겔이 함유된 부직포를 사용하여 2가지의 조합으로 제작하였으며 시중에 판매, 사용되고 있는 관행 다겹보온 커튼과의 차이에 따른 온습도변화와 연료소비량을 측정하여 비교분석하였다. 실험결과 단동온실과 연동온실에서 다겹보온커튼 차이에 따른 온습도변화는 미세하게 나타났으나, 거의 비슷한 온습도 값을 유지하였다. 이는 실리카 에어로겔을 이용한 다겹보 온커튼이 관행 다겹보온커튼에 비해 온습도 제어 측면에서 문제가 없음을 나타냈다. 난방에너지 비교분석 결과, 실리카 에어로겔을 이용한 다겹보온커튼이 관행 다겹보온커튼에 비해 연료소비량은 단동온실에서 약 15%, 연동온실에서 약 20% 의 연료소비량을 절감한 것으로 나타나 온실의 규모와 사용기 간이 증가함에 따라 난방에너지는 절감될 것으로 판단된다. 실리카 에어로겔 이용 다겹보온커튼이 관행 다겹보온커튼에 비해 통기성과 보온성이 증가되는 것이 확인되었다. 그러나, 연동온실에서 사용된 다겹보온커튼은 관행 다겹보온커튼에 비해 무게가 증가하고 뻣뻣하여 시공성과 작동성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 이에 단동온실에서 사용된 다겹보온 커튼에서는 개선사항을 적용하였다. 내부단열재의 교체를 통해 두께를 감소시키고 뻣뻣함을 개선함으로써 농가가 사용하 기에 충분한 가능성이 있다는 것을 확인하였다.

기존의 바나듐 레독스 흐름전지(vanadium redox flow battery, VRFB)에서 사용하고 있는 과불소계이오노머인 나피 온(Nafion)은 전해질에 존재하는 바나듐 이온의 투과도가 높아, 바나듐 이온이 분리막을 투과하여 반대쪽 전해질로 교차 이동 하는 문제를 갖고 있다. VRFB에서 바나듐 이온의 투과는 서로 다른 산화수를 갖는 바나듐 이온이 부반응을 일으켜 충전, 방전 용량의 감소를 야기하고, 장기적인 성능 감소를 일으키는 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 SiO2에 3-aminopropyl group이 도입된 나노입자(fS)를 Nafion에 분산시켜 바나듐 이온의 투과를 감소시키고, VRFB의 장기적인 성능 의 향상을 도모하고자 하였다. SiO2에 붙어 있는 아민기(-NH2)가 Nafion의 술폰산 음이온(SO3 -)과 이온결합을 형성함과 동시 에, 암모늄 양이온(-NH3 +)의 양전하가 바나듐 이온에 대해 Gibbs-Donnan 효과를 나타내어 낼 것이라고 기대하였다. fS를 섞은 Nafion 용액의 pH와 Nafion-fS 막의 IEC 측정을 통해 암모늄 양이온과 술폰산 음이온의 이온결합이 존재하는 것을 확인하였고, fS의 양이 많아질수록 바나듐 이온의 투과도가 감소하는 것을 확인하였다. VRFB 단위 전지에 제조한 복합막을 도입하였을 때, 150 mA/cm2의 전류밀도에서 충방전 사이클을 200회 반복 진행하여도 방전용량을 최대 80%까지 유지할 수 있었다.

In this study, epoxy composites were reinforced with multi-walled carbon nanotubes and fused silica particles, dispersing the fillers within the epoxy resin based on a simple physical method using only shear mixing and ultrasonication. The hybrid composite specimens with 0.6 wt% of carbon nanotubes and 50 wt% of silica particles showed improved mechanical properties, with increase in tensile strength and Young’s modulus up to 12 and 37%, respectively, with respect to those of the baseline specimens. The experimental results showed that the low thermal expansion of the silica particles improved the thermal stability of the composites compared with that of the baseline specimen, whereas the thermal expansion slightly increased, due to the increased heat transfer from the exterior to the interior of specimens by the carbon nanotube filler. The coefficient of thermal expansion of the hybrid composite specimen reinforced with 0.6 wt% of carbon nanotubes and 50 wt% of silica particles was decreased by 25%, and the thermal conductivity was increased by about 84%, compared with those of the baseline specimen.

Nanoporous silica aerogel insulation material is both lightweight and efficient; it has important value in the fields of aerospace, petrochemicals, electric metallurgy, shipbuilding, precision instruments, and so on. A theoretical calculation model and experimental measurement of equivalent thermal conductivity for nanoporous silica aerogel insulation material are introduced in this paper. The heat transfer characteristics and thermal insulation principle of aerogel nano are analyzed. The methods of SiO2 aerogel production are compared. The pressure range of SiO2 aerogel is 1Pa-atmospheric pressure; the temperature range is room temperature-900K. The pore diameter range of particle SiO2 aerogel is about 5 to 100 nm, and the average pore diameter range of about 20 ~ 40 nm. These results show that experimental measurements are in good agreement with theoretical calculation values. For nanoporous silica aerogel insulation material, the heat transfer calculation method suitable for nanotechnology can precisely calculate the equivalent thermal conductivity of aerogel nano insulation materials. The network structure is the reason why the thermal conductivity of the aerogel is very low. Heat transfer of materials is mainly realized by convection, radiation, and heat transfer. Therefore, the thermal conductivity of the heat transfer path in aerogel can be reduced by nanotechnology.

용존 6가 우라늄은 다양한 화학종으로 존재하며, 화학종의 분포는 수용액의 pH에 의존한다. 산성 및 중성 근처의 pH 환경 에서는 대표적으로 UO2 2+, UO2OH+, (UO2)2(OH)2 2+, (UO2)3(OH)5 + 화학종이 공존한다. 수용액 속에 비결정성 실리카가 콜로이드 성질의 부유입자 상태로 존재할 때 용존 화학종은 실리카 표면에 쉽게 흡착된다. 이 연구에서는 표면 흡착 화학종의 분 포가 용존 화학종의 분포를 따르는지 조사하였다. 시료의 pH 값이 3.5-7.5인 조건에서 3종의 용존 화학종(UO2 2+, UO2OH+, (UO2)3(OH)5 +)과 2종의 표면 흡착 화학종(≡SiO2UO2, ≡SiO2(UO2)OH‐ 또는 ≡SiO2(UO2)3(OH)5 ‐)의 시간 분해 발광(luminescence) 스펙트럼을 측정하였다. pH 변화에 따른 각 화학종의 스펙트럼 변화 양상을 비교한 결과로 표면 흡착 U(VI) 화학종의 분포는 용존 U(VI) 화학종의 분포와 다르다는 것을 확인하였다.

The poultry red mite (PRM), Dermanyssus gallinae, is one of the most important external parasites in the poultry industry. PRM adheres to birds’ bodies, and its hematophagy causes anemia and itching, and reducing egg production (~20%). Fipronil is a toxic pesticide used to control PRM. Thus, an environmentally friendly alternative control agent is needed. In this study, the effectiveness of various environmentally friendly PRM control measures including an acaricide consisting of synthetic silica, clove extracts, garlic extracts, and a probiotic solution were evaluated, comparing them to a combined treatment using the chemical acaricides. Each agent was tested in vitro using two approaches, in which PRMs were either added to environments containing acaricide, or sprayed in situ. Within 10 hours of inoculation, all the environmentally friendly acaricides except for the probiotic solution killed or rendered immotile significantly more mites than the control, normal saline (p < 0.05). The performance of the environmentally friendly acaricides, except for synthetic silica, was significantly weaker than that of commercial chemical acaricides. (p < 0.05). Further tests to determine the optimal concentration of amorphous synthetic silica agent for complete PRM control found this to be 400 g/L. PRM motility following treatment showed the same pattern: the synthetic silica agent and chemical acaricide killed mites, while application of other environmentally friendly agents resulted in living, but immotile, insects, or those with reduced motility. As a result, these environmentally friendly acaricides, especially the synthetic silica agent, could be used as alternatives to chemical acaricides for PRM control.

The Odor-causing compounds from grilled meat restaurants are mainly ammonia, aldehydes, and volatile organic compounds (VOCs). Acetaldehyde is known to have the greatest odor contribution. This study examines the application of silica gel for acetaldehyde in gas stream. Heat-pretreated silica gel showed relatively good adsorption performance and at 150oC, its breakthrough capacity reached up to 51 mg/g. By using Thomas' dynamic model, which well estimated the adsorption performance in this study, the effects of inlet concentration and retention time on adsorption capacity were evaluated. The adsorbent saturated with acetaldehyde was regenerated by reducing the pressure, which was controlled by the vacuum pump. The design factors were found to be 10 sec−1 of space velocity, -184 kPa·hr of desorption condition, and 10 to 1 of the ratio of cross sectional area to the height for the fixed-bed. The cyclic operation of adsorption and desorption step in the fixed bed packed with silica gel appeared to have 7.0-8.8 mg/g of acetaldehyde removal capacity and 99% of regeneration.