• 한국가시화정보학회지
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• 제19권1호
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• pp.50-56
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• 2021

With the advances in recent nanotechnology, mass transport phenomena have been receiving large attention both in academic researches and industrial applications. Nonetheless, it is not clearly determined which parameters are dominant at nanoscale mass transport. Especially, membrane is a kind of technology that use a selective separation to secure fresh water. The development of great separation membrane and membrane-based separation system is an important way to solve existing water resource problems. In this study, glass fiber-based membranes which are treated by graphene oxide (GO), poly-styrene sulfonate (GOP) and sodium dodecyl sulfate (GPS) were fabricated. Mass transport parameters were investigated in terms of material-specific and structure-specific dominance. The 3D structural information of GO, GOP, and GPS was obtained by using synchrotron X-ray nano tomography. In addition, electrostatic characteristic and water absorption rate of the membranes were investigated. As a result, we calculated internal structural information using Tomadakis-Sotrichos model, and we found that manipulation of surface characteristics can improve spacer arm effect, which means enhancement of water permeability by control length of ligand and surface charge functionality of the membrane.

• 한국재료학회지
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• 제31권8호
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• pp.465-470
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• 2021

Deuterium is a crucial clean energy source required for nuclear fusion and is a future resource needed in various industries and scientific fields. However, it is not easy to enrich deuterium because the proportion of deuterium in the hydrogen mixture is scarce, at approximately 0.016 %. Furthermore, the physical and chemical properties of the hydrogen mixture and deuterium are very similar. Therefore, the efficient separation of deuterium from hydrogen mixtures is often a significant challenge when using modern separation technologies. Recently, to effectively separate deuterium, studies utilizing the 'Kinetic Quantum Sieving Effect (KQS)' of porous materials are increasing. Therefore, in this review, two different strategies have been discussed for improving KQS efficiency for hydrogen isotope separation performance using nanoporous materials. One is the gating effect, which precisely controls the aperture locally by adjusting the temperature and pressure. The second is the breathing phenomenon, utilizing the volume change of the structure from closed system to open system. It has been reported that efficient hydrogen isotope separation is possible using these two methods, and each of these effects is described in detail in this review. In addition, a specific-isotope responsive system (e.g., 2nd breathing effect in MIL-53) has recently been discovered and is described here as well.

• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.383-389
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• 2022

막 분리 공정은 다양한 응용 분야에서 사용되는 중요한 기술이다. 이러한 분리 공정은 농도 구배, 압력 또는 전위구배 등의 구동력에 의해 수행된다. 투과증발은 용액 메커니즘에 기초한 분리 과정 중 하나이다. 분리막을 투과한 쪽에서 압력은 진공에 의해 감소되고 분리는 압력차에 의해 구동된다. 다공성 제올라이트 분리막을 통한 탈수 공정에 의해 에탄올 또는 이소프로필 알코올과 같은 연료 및 화학 물질의 순도를 향상시킨다. 이러한 분리막들은 높은 열적, 화학적, 기계적 안정성을 가지고 있다. 이 총설에서는 제올라이트 분리막에 의한 에탄올 회수 및 바이오 오일 탈수라는 두 개의 섹션으로 나누어 소개한다.

• 공업화학전망
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• 제17권2호
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• pp.8-20
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• 2014

나노세공체는 고표면적, 균일한 다공성, 분자크기의 세공구조, 높은 흡착용량, 이온교환 특성, 높은 촉매활성, 분자크기의 형상선택성 등의 특징을 갖기 때문에 촉매 및 흡착제로 나노소재 분야에서 가장 오랫동안 활용되어 왔던 중요한 물질 가운데 하나로 정유 및 석유화학 산업을 비롯한 화학산업과 환경 산업에 광범위하게 사용되고 있다. 본 고찰에서는 결정성 나노세공체 가운데 가장 중요한 제올라이트와 최근 연구가 활발한 하이브리드 나노세공체의 산업적 응용 및 기술개발 동향과 향후 발전 전망에 대해 간략히 기술하였다.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.249-254
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• 2023

본 연구에서는 제올라이트의 물리적 특성으로부터 기공율을 추정하는 연구를 수행하였다. 입자상 물질의 기공율 직접 측정의 어려움으로 본 연구에서는 여러 문헌에서 제시된 계산식에 제올라이트의 물리적 특성 측정값을 적용하여 기공율을 계산하였다. 이를 위해 제올라이트 3종-zeolite beta, zeolite Y, ZSM-5-에 대해 각각의 평균입자 크기 및 particle size distribution, 비표면적 및 기공특성을 측정하였으며, 가스와 액상을 이용한 진밀도, tap과 untapped를 적용한 겉보기 밀도를 측정하였다. 측정결과로부터 기공율을 계산하여 결과를 비교하고 기공율을 결정하는 주요 인자에 대해 평가하였다.

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.461-471
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• 2023

무분별한 도시화와 산업화로 인해 발생된 수질오염은 국제적으로 심각한 문제 중 하나이다. 지난 몇십 년 동안, 수질 환경 개선과 앞으로의 수질오염으로부터 대처를 위해 다양한 흡착제가 개발되어 왔다. 이 중에서, 하이드로겔 기반 흡착제 개발은 친수성 성질을 바탕으로 3차원 구조를 형성하며 높은 다공성, 무독성, 재사용성, 그리고 다기능성 때문에 많은 관심이 집중되고 있다. 본 총설에서는 흡착제 개발을 수행함에 있어 하이드로겔의 종류 및 특성을 알아보고, 최신연구들을 소개하고자 한다. 추가적으로 하이드로겔 흡착제의 제조, 다양한 오염물질 제거능력, 그리고 다기능성 흡착제에 대해 소개함으로써 앞으로의 첨단 흡착제 개발방향에 대해 논의하고자 한다.

• 한국포장학회지
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• 제30권1호
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• pp.43-51
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• 2024

The addition of oxygen scavengers to food products helps to reduce oxygen exposure, thereby mitigating deterioration, including changes in taste, odor, and color, as well as inhibiting microbial growth. Despite the advantages of the existing non-metallic oxygen removal materials in terms of safety for the human body and suitability for use in microwave ovens, their utilization has been limited due to their slow reaction initiation speed. Therefore, in the current study, sodium metabisulfite was impregnated into various porous media, including halloysite nanoclay, activated carbon, montmorillonite, and silica gel. The oxygen scavenger, produced by impregnating silica gel with sodium metabisulfite, demonstrated a 425% improvement in the initial oxygen removal rate compared to pure sodium metabisulfite. Additionally, sachets containing an oxygen-removing composition with an enhanced oxygen removal rate effectively decreased the oxygen concentration to less than 0.5% on the third day of storage in apple packaging, without elevating carbon dioxide levels. Moreover, it proved effective in preventing the browning of the apple surface. Therefore, the SM/SG oxygen-removal composition can be effectively applied to active food packaging by controlling the oxygen concentration within the packaging.

• 멤브레인
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• 제1권1호
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• pp.65-77
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• 1991

PP 및 PTFE 실관막을 이용하여 xylene-HAc(acetic acid)-water계, MIBK-ethanol-water계 및 TBP-ethanol-water계에서의 압력차 변화, 수용상 및 유기상 유속 변화에 따른 아세트산 및 에탄올의 투과추출 실험을 행하였다. xylene-HAc-water계에서 구한 막상에서의 물질전달계수로 부터 실관막의 굴곡률을 구할 수 있었는바, PP 재질의 Celgard X10-400 및 PTFE 재질의 Tex TA001실관막의 굴곡률은 각각 1.82 및 1.43이었다. 에탄올의 투과추출시 투과 flux 및 총괄물질전달계수는 추출 용매로서 MIBK를 사용한 경우가 TBP를 사용한 경우보다 큰 것으로 나타났으며 이러한 경향은 유기상 유속이 증가함에 따라 뚜렷이 나타났다. 또한 총괄물질전달계수는 유기상 유속의 증가에 따라 비선형적으로 증가하였는 바, 이들 사이에 $K_o {\propto} V_{or}^{-0.35}$인 관계가 있음을 확인하였다. 에탄올의 투과추출에 있어서 Gore Tex TA001실관막을 사용한 경우 율속단계는 막상에서의 물질전달이었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.555-566
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• 2023

본 연구에서는 콘크리트 부재에 저온 적용을 위해 SOL-GEL 기법을 이용하여 제조된 열에너지 저장 복합상변화물질(CPCM)를 개발하였다. 코어는 테트라데칸, 지지재는 활성탄(AC)을 각각 사용하였다. 진공 함침법을 이용하여 AC의 다공성 구조에 테트라데칸 상변화 물질(PCM)을 함침시키고, 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS)를 사용한 SOL-GEL 공정을 이용하여 제조된 복합체에 실리카 겔을 얇게 코팅하였다. CPCM의 열 성능은 시차주사열량계(DSC)과 열 중량분석(TGA)을 통해 분석했다. DSC 결과 테트라데칸 PCM은 용융 및 동결 온도가 각각 6.4℃ 및 1.3℃이고 해당 엔탈피는 각각 226J/g 및 223.8J/g인 것으로 나타났다. CPCM은 7.1℃ 및 2.4℃에서 용융 및 동결 과정에서 각각 32.98J/g 및 27.7J/g의 엔탈피를 나타내었다. TGA 시험 결과 AC는 500℃까지 열적으로 안정하며, 이는 120℃ 정도인 순수 테트라데칸의 분해 온도보다 훨씬 높은 것으로 나타났다. 또한, AC-PCM과 CPCM의 경우 각각 80℃와 100℃에서 열분해가 시작되었다. CPCM의 화학적 정성 분석을 위해 푸리에 변환 적외선(FT-IR) 분광법을 이용하였으며, 그 결과 개발된 복합체가 화학적으로 안정함을 확인하였다. 마지막으로, SOL-GEL 공정 후 AC 표면에 실리카 겔의 얇은 층이 존재함을 확인하기 위해 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 AC와 CPCM의 표면 형태를 분석하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권2호
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• pp.179-186
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• 2006

$TiO_2$를 나노튜브(nanotube)와 나노입자(nanoparticle)의 두 가지 형태로 제조하여 닥터 브레이드 방법과 $450^{\circ}C$에서의 소결 공정을 통하여 다공성막으로 제조하였다. 이 다공성막을 작용물질로 사용하여 염료감응형 태양전지를 제조하고 그 특성을 조사하였다. $TiO_2$ 나노입자는 수소화 티탄염 나노튜브를 $180^{\circ}C$에서 24시간 동안 가수열분해 처리함으로써 합성하였다. 이 $TiO_2$ 나노입자를 다공성막으로 사용하여 제작한 염료감응형 태양전지의 에너지 효율(${\eta}$)은 8.07％이며, 개방전압(open-circuit potential, $V_{OC}$), 단락전류(short-circuit current, $I_{SC}$)와 fill factor(FF) 값은 각각 0.81 V, $18.29mV/cm^2$와 66.95％이었다. 나노튜브 $TiO_2$를 제조할 경우에는 NaOH 용액의 농도를 3M과 5M로 변화시켰다. 그 결과 3M NaOH 용액에서 합성된 나노튜브 $TiO_2$를 다공성막으로 사용하여 제작된 염료감응형 태양전지의 에너지 효율(${\eta}$)은 6.19％이었으며, $V_{OC}$, $IV_{SC}$와 FF 값은 각각 0.77 V, $12.41mV/cm^2$와 64.49％이었다. 반면에 5 M NaOH에서는 전자이동성이 좋지 않아 효율이 4.09％로 감소하였다. 본 연구 결과 가수열분해법에 의해 제조한 $TiO_2$ 나노입자로 제조한 염료감응형 태양전지의 효율이 가장 높았다.