최근 온실가스로 인해 기후 이상현상이 급증하면서 이산화탄소 분리 및 포집 기술에 관한 관심이집중 되고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소 분리를 위한 고분자 분리막 재료로 극성 기체인 CO2에 대한 높은 용해선택도를 보이는 polyethylene glycol(PEG)와 폴리설폰 공중합체를 제조하였다. 공중합체의 합성 여부는 H-NMR 및 FT-IR 분석을 통해 확인되었다. 도입된 PEG 분자량에 따른 기체 분리 특성 및 열적, 물리적 특성이 평가되었다. 도입된 PEG의 분자량이 증 가할수록 이산화탄소 투과도와 CO2/N2 선택도가 증가하는 것을 확인 하였다.

PTMSP[poly(1-trimethylsilyl-1-propyne)]는 구조적으로 trimethylsilyl의 크기와 큰 자유부피를 인하여 기체의 투과도가 매우 우수한 장점을 가지고 있으나, 선택도가 낮은 단점이 있다. GO(Graphene oxide)는 흑연으로부터 제조하여 재료의 습득이 용이하고, 단일막 제조시, 기체투과에 선택적 배리어로서 작용한다. 본 연구에서는 PTMSP-GO 복합막을 제조하여 물리화학적 특성을 분석하고, 기체투과도를 측정하여 상대적 선택도를 도출하는 연구를 실행하였다.

본 연구에서는 최근 분리, 흡착과 같은 물리적인 수처리 공정이 중요해짐에 따라 Track-etched polycarbonate(PC) membrane이 친수성이며 균일한 기공크 기를 가지고 기계적 강도가 우수하다는 점을 이용하여 표면이 하전되어있는 입자를 포함한 콜로이드 용액의 제거능력에 대해 조사형 분리 특성을 파악하였다. 유화중합을 이용하여 각각 양전하, 음전하로 각각 하전된 균일하며 착색된 나노 입자(70 ~200nm)를 제조하고, SEM, DSC, FT-IR 및 제타 전위를 측정하여 라텍스의 특성을 파악하였다. 이후 PC membrane의 표면전하 및 기공크기와 입자의 표면전하 및 입자크기에 따른 수투과도 및 배제율을 조사하였다.

PEBAX는 높은 CO2 선택도로 인하여 CO2 포집을 위한 분리막 연구에 널리 사용하고 있다. 본 연구에서는 Poly(ether block amides) (PEBAX) 2533을 에탄올에 용해, support를 PAN(Polyacrylonitrile), PSf(Polysulfone)로 사용하여 복합평 막을 제조하였다. 투과선택도를 향상시키기 위하여 Poly (ethylene glycol) (PEG) 를 첨가하여 막을 제조한 후 CO2, 와 N2 기체에 대한 투과도와 선택도를 평가 하였다. PEG도입에 의한 PEBAX 복합막 제조는 PEBAX가 가지고 있는 투과도 한계를 향상 시킬 수 있다.

본 논문에서는 저차원 확률 함수를 사용하여 연속적인 선형 공극비 기울기를 갖는 기능경사재료 형태의 가상 시편을 제작 하였다. 실제 물 시멘트 비가 다른 두 종류 시멘트 풀 시편의 X-선 CT 단면 이미지를 통해 3차원 공극 분포 모델을 제작하 여 이를 기반으로 가상 시편을 제작하였다. 가상 시편이 두 실제 시편 사이에 위치하도록 공극 분포 특성을 저차원 확률 함 수와 공극비 기울기로 구성하였다. 공극 분포의 기울기는 연속적인 형태의 수직 방향의 선형 공극비 기울기로 구현하며, 이 를 위해 확률적 최적화의 목적 함수로 저차원 확률 함수와 공극비 기울기에 관한 함수를 사용하였다. 가상 시편 내 공극 분 포 특성 확인을 위해 본 연구에서는 투기율 분석을 유한요소해석을 통해 수행하였다. 공극 분포 특성과 투기율 해석 결과를 비교하여 가상 시편이 갖는 공극 분포 특성이 투기율에 미치는 영향을 확인하고, 투기율의 실제 실험 결과와 해석 결과의 비 교를 통해 해석 결과의 타당성을 입증하였다.

Desalination is a key technology to overcome water shortage problem in a near future. High energy consumption is an Achilles’ heel in desalination technology. Osmotically driven membrane processes like forward osmosis(FO) was introduced to address this energy issue. Characterizing membrane properties such as water permeability(A), salt permeability(B), and the resistance to salt diffusion within the support layer(KICP) are very important to predict the performance of scaled-up FO processes. Currently, most of researches reported that the water permeability of FO membrane was measured by reverse osmosis(RO) type test. Permeating direction of RO and FO are different and RO test needs hydraulic pressure so that several problems can be occurred(i.e. membrane deformation, compaction and effect of concentration polarization). This study focuses on measuring water permeability of FO membrane by FO type test results in various experimental conditions. A statistical approach was developed to evaluate the three FO membrane properties(A, B, and KICP) and it predicted test result by the internal and external concentration polarization model.

This study was conducted to identify suitable experimental conditions for the Bovine Corneal Opacity and Permeability (BCOP) assay, after which the assay was employed using 11 substances listed in the OECD test guideline (TG) 437. The opacity of the corneas was checked on days 1, 2, 3, 4, and 10 after extraction. The only day 1 showed the opacity of below 7 (limit value), which indicated the corneas have to be used in a day after extraction. The treatment time of test substances was evaluated at 3, 5, 10, 15, 20, and 30 min to determine the opacity, permeability and IVIS values. Suitable IVIS values were observed at 5, 10, and 15 min. Two culture temperature conditions, 25°C and 32°C, had similar IVIS values. The washing method suggested in the OECD TG 437 resulted in the most suitable IVIS value. Based on the established conditions, the BCOP assay was conducted using the 11 substances listed in OECD TG 437, and the sensitivity, specificity and accuracy matched those in the guidelines for all test substances. Taken together, the results of this study indicate that suitable domestic conditions for BCOP assay as an alternative eye irritation method were established. The results presented herein will be useful to future studies of other Korean alternative researches.

본 연구에서는 분리, 흡착에 관한 물리적인 수처리 공정이 매우 중요해짐에 따라 이번 연구에서 Track-etched polycarbonate membrane이 친수성의 성질을 가지며 균일한 기공크기를 가지고 기계적 강도가 우수한 점을 활용하여 제조를 진행하였다. 이 분리막에는 표며이 하전 된 균일한 크기의 나노입자를 포함시킨 후 제거 능력에 대한 분리 특성평가를 진행하였다. 유화중합을 통해 얻어진 Polystyrene particle을 Cation/Anion으로 각각 하전시켰고 이 Latex입자들의 특성을 파악하기 위해 SEM, DSC, FT-IR 및 Zeta를 측정 진행하였다. 동시에 PC membrane이 갖는 표면 전하 및 기공크기와 입자의 표면이 갖는 전하 및 입자 크기에 따른 수투과도에 대한 조사를 진행하였다.

본 연구는 둘 이상의 기체혼합물에서 높은 이산화탄소 분리성능을 목적으로 하는 복합막의 제조이며 지지체 위에 실리콘 코팅을 하여 SEM 사진으로 복합 막의 코팅층 확인 및 Bubble flowmeter로 기체투과 성능을 조사하였다. 코팅제는 Isocyanate와 Si-PEG, 소량의 촉매를 사용하여 지지체 위에 코팅하였고 고온 에서 가교과정을 거친 후 복합막을 제조 하였다. 코팅층은 3 μm 이하로 고른 분포를 보이고, 50 GPU의 이산화탄소 투과값과 질소에 대한 이산화탄소 선택도 는 15의 결과를 보였다. 또한 코팅 방법과 코팅제의 조성을 다양하게 하여 각각 의 기체(N2, O2, CO2) 투과 성능을 확인하였다.

탄소나노튜브(MWCNT)를 고분자에 첨가하게 되면 그 물성을 향상시킬 수 있다. 기존의 연구 결과에서 PEO 막에 EVA 를 첨가함으로써 막의 기체투과도와 선택도의 향상을 확인하였다. 본 연구에서는 탄소나노튜브의 분산을 위하여 산처리 과정을 통해 표면에 카르복실기를 도입한 탄소나노튜브(MWCNTCOOH) 를 제조하여 PEO/EVA/MWCNT 혼성막을 제조하였다. 제조된 막의 특성은 TGA, SEM 분석으로 확인하였으며 막의 CO2, O2, N2 기체에 대한 투과도와 선택도 또한 확인하였다.

There have been continuous research activities towards the designing of various separation technologies for the sequestration of CO2. Organic polymer membranes pay a great attention for its eco-friendliness, simple operation and energy-saving. Polymer membranes such as polyimides, polyethers, TRs and PIMs are well known for their high permeability and excellent mechanical, chemical, and thermal properties. However, the foremost challenge for these polymeric membrane materials is their enhanced selectivity to CO2 without sacrificing permeability. The selectivity problems would be overcome by ionic liquids (ILs), which lead to a considerable attention on RTILs-based sequestrations for CO2/N2 and CO2/CH4 separations. The current research trends based on RTIL polymer membranes, together with our original concept of applying RTIL to various polymeric structures will be presented.

고분자전해질막은 전극 이외에 전기 화학 연료전지의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 고분자전해질막은 가스나 양성자 등의 작은 분자를 선택적으로 수송해야 한다. 고분자전해질막을 투과한 가스는 급속히 전기 화학적 환원을 발생시켜 음극 촉매의 열화를 유발하기 때문에 수소 장벽으로 작동해야 하며 가능한 한 빨리 양성자를 이동시켜야 한다. 지금까지 고분자전해질막의 수소 기체 투과도를 측정하는데 한정된 방법(예 : Constant volume/variable pressure (Time-lag)법)을 사용 했다. 그러나 측정의 대부분은 고분자전해질막은 건조된 진공 하에서 이루어진다. 그렇지 않으면 얻어진 수소 투과도는 측정 오차가 커지는 원인이 되기 쉽다. 이 연구에서는 일반적으로 고분자전해질막으로 사용되는 Nafion212의 수소 가스 투과 특성을 온도와 습도가 동시에 제어되는 in-situ 측정 시스템을 이용하여 평가하였다.

본 연구에서는 탄화수소계열 고분자인 sulfonated poly arylene ether sulfone(SPAES) 고분자를 이용하여 연료전지용 전해질막을 제조하였으며 메탄올 투과도를 최적화 하기 위하여 소수성 고분자인 polyethersulfone(PES), Polyvinylidene fluoride (PVdF) 를 소량 첨가하여 블렌드막을 제조하였다. 제조된 분리막은 연료전지용 전해질 막으로써 요구되는 물리적, 화학적 안정성, 이온전도도, 셀 테스트등의 기본 물성을 측정하여 잠재적인 적용 가능성을 테스트 해보았다 또한 분자동력학 시뮬레이션을 이용하여 소수성 고분자와 SPAES고분자의 혼화성 측정과, 이온 및 메탄올 분자의 투과도를 예측해 보았으며 이를 이용하여 실제 실험 결과와 비교 분석을 진행하였다.

PEBAX[poly(ether-block-amide)는 열가소성인 탄소체로 부드럽고 유연한 폴리에테르와 단단한 폴리아마이드의 블록으로 이루어졌다. 두 compounds는 기체 분리막에 있어 필수적인 특성을 가지고 있다. 폴리에테르는 높은 투과도를 제공하고 폴리아마이드는 기계적 강도가 좋고 기체 선택성도 우수하다. GO(Graphene oxide)는 흑연으로부터 제조하여 재료의 습득이 용이할 뿐 아니라 기체투과에 선택적 배리어로서 작용한다. 본 연구에서는 GO에 열을 가한 뒤, 함량을 달리한 PEBAX-GO 복합막을 제조하고, 제조된 막의 물리화학적 특성, 기체투과도, 선택성에 대해 연구하였다.

최근 분리, 흡착과 같은 물리적인 수처리 공정이 중요해졌고, 본 연구에서는 Track-etched polycarbonate(PC) membrane이 친수성이며 균일한 기공크기를 가지고 기계적강도가 우수하다는 점을 이용하여 하전 된 균일한 크기의 나노입자를 포함한 콜로이드 용액의 제거능력에 대해 조사하여 분리특성을 파악하였다. 유화중합을 이용하여 양전하, 음전하로 각각 하전 된 균일하며 착색된 나노입자(70 ~200nm)를 다양한 조건으로 제조하고, SEM, DSC, FT-IR 및 제타 전위를 측정하여 라텍스의 특성을 파악하였다. 또, PC membrane의 표면전하 및 기공크기와 입자의 표면전하 및 입자크기에 따른 수투과도 및 배제율을 조사하였다.

고분자 정밀여과 멤브레인을 이용한 분리공정은 입자나 콜로이드와 같은 특정 크기 이상의 불순물을 용액 상에서 정제하는데 있어 가장 유용한 방법으로 광범위한 분야에서 적용되고 있다. PSF 고분자 정밀여과막의 내부 구조 개선을 위하여 술폰화된 PSF 고분자 (PSS)를 사용하여 정밀여과막을 제막하였다. PSF와 PSS를 혼용해서 고분자 제막이 가능한 농도 영역을 찾았으며 다양한 농도 범위에서 VIPS 공정 조건이 이루어지도록 고분자 용액의 표면층이 충분한 시간동안 공기와 접촉할 수 있는 조건하에서 생성되어진 멤브레인의 단면 구조 및 투과 성능 변화에 관한 조사를 실시하였다. 내부 단면 구조의 비대칭성을 향상시킬 수 있었으며 기계적 강도와 유량이 향상된 정밀여과막을 제조할 수 있었다.

고상반응법을 이용하여 SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 1250°C 에서 소결하여 치밀한 세라믹 분리막을 제조하였다. XRD 분석을 통해 단일상의 페롭스카이트 구조를 확인하였다. 산소 분압 이 0.21 atm, 측정 온도가 800~950°C인 조건하에서 산소투과를 분석한 결과 온도가 증가할수록 산소투과량은 증가하였고, 950°C에서 1.839 mL/min⋅cm2로 최대값을 나타내었다. 니오븀(Nb)을 포함한 세라믹 분리막의 상안정성 및 이산화탄소 내성을 확인하기 위하여 900°C에서 이산화탄소가 500 ppm이 포함된 혼합공기를 이용하여 장기투과 실험을 수행하였다. 이산화탄소에 노출된 SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ의 상안정성은 XRD와 TG로 분석하였다. 분석 결과, 이산화탄소에 노출된 SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ 조 성의 경우 약 8%의 SrCO3가 생성되었으나, 이 수준의 SrCO3 생성량은 분리막의 산소투과도에 큰 영향을 주지 않는 것을 확 인하였다.

본 연구에서는 보다 플루오렌기를 포함한 폴리술폰 (PSf)과 PEG를 공중합시켜 분리막을 제조하였다. PEG 특성 피크 (2950 cm−1,1110cm−1)의 확인을 통해 PEG가 도입을 확인하였다. PSf-PEG 분리막이 단일 유리전이온도를 가지는 것을 확인 하였으며 분자량 6000 PEG가 10 mol%가 포함된 PSf-PEG 분리막에서만 60 °C 부근에서 용융점이 나타났다. PSf-PEG 분리막의 CO2기체투과도는 PEG함량에 따라 감소하였지만 CO2/N2선택도는 증가하는 경향을 보였다. 비슷한 함량에서 PEG의 분자량이 증가함에 따라 CO2투과도는 증가하는 경향을 보였다.

최근 분리, 흡착과 같은 물리적인 수처리 공정이 중요해졌고, 본 연구에서는 Track-etched polycarbonate(PC) membrane이 친수성이며 균일한 기공크기를 가지고 기계적강도가 우수하다는 점을 이용하여 하전 된 균일한 크기의 나노입자를 포함한 콜로이드 용액의 제거능력에 대해 조사하여 분리특성을 파악하였다. 유화중합을 이용하여 양전하, 음전하로 각각 하전 된 균일하며 착색된 나노입자(70 ~200nm)를 다양한 조건으로 제조하고, SEM, DSC, FT-IR 및 제타 전위를 측정하여 라텍스의 특성을 파악하였다. 또, PC membrane의 표면전하 및 기공크기와 입자의 표면전하 및 입자크기에 따른 수투과도 및 배제율을 조사하였다.