• Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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• v.34 no.4
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• pp.265-275
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• 2021

Findings of microplastics and nanoplastics from diverse natural environments have increased demand for research of the fate and transport of the potentially toxic plastic particles in soils and groundwater. Weathering of microplastics would generate a significant amount of nanoplastics, but nanoplastics research is scarce because of technical difficulties in detecting nanoplastics in environments and analyzing nanoplastics adsorption to mineral surfaces. In the current study, we tested a possibility using quartz crystal microbalance (QCM) for application to nanoplastics adsorption analysis on mineral surfaces. In silica (SiO₂)-packed column experiments, a measurable adsorption capacity for polystyrene nanoparticles often requires injection of unrealistically high ionic strengths or concentrated nanoplastic particles. The current test shows that QCM can measure polystyrene nanoplastics adsorbed onto SiO₂ surface under the low ionic strengths and nanoplastics concentrations, where typical column experiments cannot. QCM is a promising tool for understanding the interaction between nanoplastics and mineral surfaces and thus transport of nanoplastics in soils and groundwater.

• Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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• v.33 no.4
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• pp.463-475
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• 2020

Presence of microplastics in soil and groundwater has recently been reported and environmental concerns are raised as to the plastic pollution. In the subsurface environment, clay minerals and metal oxide minerals are commonly found as finely dispersed states. Because the minerals have high sorption capacities for diverse pollutants, interactions with mineral surface play an important role in the transport of microplastics in groundwater. Accordingly, environmental mineralogy investigating the interactions between microplastics and mineral surfaces is the essential research area to understand the fate and transport of microplastics in the subsurface environment. The microplastic-mineral surface research requires molecular- to nano-scale analyses to be able to probe the relatively weak interactions between them. The current report introduces a nano-scale analysis tool called quartz crystal microbalance (QCM) that can measure the sorbed/desorbed mass of nanoplastics on mineral surfaces at the level of a few nanograms (~10-9 g). This report briefly reviews the main principles in the QCM measurement and discusses applications of QCM to the environmental mineralogy research.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.105-105
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• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.626-626
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• 2009

외부의 전기적인 에너지원 없이 기계적인 힘에 의해 구동되는 투명하고, 유연한 에너지 발생 압력센서를 제작하기 위하여 일차원 산화아연 나노선 기반의 압전소자를 제작하였다1). 산화아연 나노선은 유연한 플라스틱 기판에 습식화학 방법을 이용하여 성장시켰다. 이 방법은 간단한 공정과, 저온 성장공정, 대면적 성장, 대량생산이 가능한 방법이다. 산화아연 나노선의 끝 부분과의 접촉을 위한 상부 전극으로는 PdAu 와 ITO가 증착된 유연한 플라스틱 기판을 사용하였다. 90 % 이상의 높은 투과율을 가진 산화아연 나노선과 ITO 상부전극을 이용하여 투명하고 유연한 에너지 발생소자를 제작하였다. 이를 이용하여 외부에서 작용하는 힘,상부전극의 형상 및 일함수와 나노발전소자의 출력과의 상관관계를 조사하였다. 제작된 투명하고 유연한 나노발전소자의 경우 0.9 kgf에서 1A/$cm^2$ 의 전류가 발생한 것을 확인하였다.

• Clean Technology
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• v.30 no.1
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• pp.1-12
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• 2024

Nanoplastics (NP) exhibit distinct material properties compared to microplastics (MP), necessitating their separate recognition. Review of research outcomes and policy documents on NP reveals that most policy frameworks predominantly define MPs as solid synthetic polymer materials measuring 5 mm or less, but do not distinguish them from NP. However, recent revisions in regulations by the EU classify NPs as particles that range in size from 1 to 1,000 nm, as confirmed by some academic studies. Research on NPs often relies on experimental investigations centered around water systems, with a focus on high-concentration experimental conditions using spherical polystyrene-based NPs in behavior and impact studies. Notably, the environmental behavior characteristics of NP show differences in influence depending on the NP type, emphasizing the need for field simulation research. These challenges are mirrored in Korean society, so it is necessary to redefine NP to be distinct from MP in both research and policy. This study aimed to assess the current state of NP management globally and domestically and highlight policy considerations and issues in the existing response to NP. Upon comprehensive review, it becomes apparent that reaching an international agreement on MP faces methodological limitations, which could potentially burden efforts to precisely define NP size. Therefore, referencing the EU's recent regulatory revisions is crucial in domestic policy. Specific adjustments should commence from the MP concept through insights from the domestic industry, guidance from the academic community, and thorough discussions to ensure social acceptance.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.59 no.3
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• pp.450-454
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• 2021

Currently, gamma nuclide analysis is mainly used using inorganic scintillators or semiconductor detectors. These detectors have high resolution but there are less economical, limited in size, and low process ability than plastic scintillators. Therefore, quantum dot-based plastic scintillator was developed using the advantages of the quantum dot nanomaterial and the conventional plastic scintillator. In this study, efficient plastic scintillator was fabricated by adding CdS/ZnS based on the most widely used Cd-based nanomaterial in a polystyrene matrix. In addition, the performance of the commercial plastic scintillator was compared and it was analyzed through radiological measurement experiments. The detection efficiency of fabricated plastic scintillator was higher than commercial plastic scintillator, EJ-200. It is believed that this fabricated plastic scintillator can be used as a radioactivity analyzer in the medical and nuclear facility fields.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1591_1592
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• 2009

콜로이드 방법으로 합성한 HgSe 나노입자를 스핀코팅 방법을 이용하여 플라스틱 기판위에 HgSe 박막으로 형성하고 그 광전류 특성을 633 nm 파장의 빛을 이용하여 조사하였다. HgSe 나노입자박막을 $150^{\circ}C$에서 15분동안 열처리를 하였을 때 효율이 약 $90{\mu}$/A으로 열처리 전에 비해 대략 45배 증가하였다.

• Membrane Journal
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• v.33 no.6
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• pp.390-397
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• 2023

Conventional extraction methods for polyhydroxybutyrate (PHB), a sustainable alternative to petroleum-based plastics, cause a decrease in molecular weight and a change in properties. In this work, we developed a method to extract PHB accumulated in microorganisms by physical disruption through filtration using a spiked carbon nanotube (CNT) membrane with functionalized CNT. In addition, filtration of the PHB-containing microbial solution was performed to confirm PHB extraction, which was found to be 4% more efficient than chloroform, the most used extraction method. These results indicate that the spiked CNT membrane has potential in the bioplastics recovery process.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.22 no.2
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• pp.25-43
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• 2019

미세플라스틱으로 인한 환경생태오염이 심화함에 따라, 기존 난분해성 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경 소재에 관심이 높아지고 있다. 또한 석유 기반 자원의 고갈 및 이산화탄소 배출로 인한 온난화 환경문제 등으로 기존 석유계 플라스틱 소재를 대체 보완하는 친환경 천연소재 개발의 사회적 요구는 더욱 커지고 있다. 이에, 생분해가 가능한 천연자원으로부터 다양한 물리 화학적 엔지니어링 기능성을 추가하여 플라스틱의 환경문제를 극복하려는 시도들이 활발히 진행되고 있다. 본 기고에서는 나노셀룰로오스, 생분해성 고분자, 멜라닌 소재를 중심으로 친환경 기능성 천연소재의 최신 연구 동향을 소개하고, 이의 기존 합성 플라스틱 대체응용 방안의 가능성을 탐색한다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.2
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• pp.115-124
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• 2020

Sustainable plastics can be mainly categorized into (1) biodegradable plastics decomposed into water and carbon dioxide after use, and (2) biomass-derived plastics possessing the carbon neutrality by utilizing raw materials converted from atmospheric carbon dioxide to biomass. Recently, biomass-derived engineering plastics (EP) and natural nanofiber-reinforced nanocomposites are emerging as a new direction of the industry. In addition to the eco-friendliness of natural resources, these materials are competitive over petroleum-based plastics in the high value-added plastics market. Polyesters and polycarbonates synthesized from isosorbide and 2,5-furandicarboxylic acid, which are representative biomass-derived monomers, are at the forefront of industrialization due to their higher transparency, mechanical properties, thermal stability, and gas barrier properties. Moreover, isosorbide has potential to be applied to super EP material with continuous service temperature over 150 ℃. In situ polymerization utilizing surface hydrophilicity and multi-functionality of natural nanofibers such as nanocellulose and nanochitin achieves remarkable improvements of mechanical properties with the minimal dose of nanofillers. Biomass-derived tough-plastics covered in this review are expected to replace petroleum-based plastics by satisfying the carbon neutrality required by the environment, the high functionality by the consumer, and the accessibility by the industry.