• 한국세라믹학회지
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• 제50권6호
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• pp.423-428
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• 2013

Porous YSZ ceramics are fabricated using 3 mol% yittria-stabilized zirconia (3YSZ) and NiO with different particlesizes (0.6 and 7 ${\mu}m$). Nickel oxide (NiO) is added to the YSZ powder as a pore former with different amounts(40, 50, and 60 vol%) and at different sintering temperatures (1350 and $1400^{\circ}C$) are applied in order to evaluate the temperature effects on the pore and mechanical properties. Heat treatment is conducted after sintering at $700^{\circ}C$ in $H_2$ for the NiO reduction process; then, Ni is removed using a $HNO_3$ etchant solution. According to the NiO contentand sintering temperatures, 41-67% porous YSZ ceramic is obtained and the flexural strength increases, while the porosity decreases with an increasing sintering temperature. The optimum flexural strength ($136.5{\pm}13.4MPa$) and porosity (47%) for oxygen transport porous YSZ membrane can be obtained with 40 vol% of 7 ${\mu}m$ NiO particle at a sintering temperature of $1350^{\circ}C$.

• 한국표면공학회지
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• 제50권2호
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• pp.98-107
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• 2017

Pd-based membranes have been widely used in hydrogen purification and separation due to their high hydrogen diffusivity and infinite selectivity. However, it has been difficult to fabricate thin and dense Pd-based membranes on a porous stainless steel(PSS) support. In case of a conventional PSS support having the large size of surface pores, it was required to use complex surface treatment and thick Pd coating more than $6{\mu}m$ on the PSS was required in order to form pore free surface. In this study, we could fabricate thin and dense Pd membrane with only $3{\mu}m$ Pd layer on a new PSS support manufactured by metal injection molding(MIM). The PSS support had low surface roughness and mean pore size of $5{\mu}m$. Pd membrane were prepared by advanced Pd sputter deposition on the modified PSS support using fine polishing and YSZ vacuum filling surface treatment. At temperature $400^{\circ}C$ and transmembrane pressure difference of 1 bar, hydrogen flux and selectivity of $H_2/N_2$ were $11.22ml\;cm^{-2}min^{-1}$ and infinity, respectively. Comparing with $6{\mu}m$ Pd membrane, $3{\mu}m$ Pd membrane showed 2.5 times higher hydrogen flux which could be due to the decreased Pd layer thickness from $6{\mu}m$ to $3{\mu}m$ and an increased porosity. It was also found that pressure exponent was changed from 0.5 on $6{\mu}m$ Pd membrane to 0.8 on $3{\mu}m$ Pd membrane.

• 한국표면공학회지
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• 제49권3호
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• pp.286-300
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• 2016

Pd-Ag alloy membranes have attracted a great deal of attention for their use in hydrogen purification and separation due to their high theoretical permeability, infinite selectivity and chemical compatibility with hydro-carbon containing gas streams. For commercial application, Pd-based membranes for hydrogen purification and separation need not only a high perm-selectivity but also a stable long-term durability. However, it has been difficult to fabricate thin, dense Pd-Ag alloy membranes on a porous stainless steel metal support with surface pores free and a stable diffusion barrier for preventing metallic diffusion from the porous stainless steel support. In this study, thin Pd-Ag alloy membranes were prepared by advanced Pd/Ag/Pd/Ag/Pd multi-layer sputter deposition on the modified porous stainless steel support using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling and micro-polishing surface treatment, and following Ag up-filling heat treatment. Because the modified Pd-Ag alloy membranes using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling method demonstrate high hydrogen permeability as well as diffusion barrier efficiency, it leads to the performance improvement in hydrogen perm-selectivity. Our membranes, therefore, are expected to be applicable to industrial fields for hydrogen purification and separation owing to enhanced functionality, durability and metal support/Pd alloy film integration.

• 멤브레인
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• 제25권5호
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• pp.440-446
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• 2015

다공성 PE (polyethylene) 정밀여과막 지지체 위에 이온교환고분자 물질을 염석법 및 가압법(phase separated and pressurization, PSP)으로 코팅하여 저압용 나노여과막을 제조하였다. 제조한 나노여과막의 코팅유무는 SEM 사진을 통하여 확인하였으며 코팅물질, 코팅시간, 이온세기에 따라 NaCl 100 ppm에서 투과도와 배제율을 측정하였다. PEI와 PSSA_MA의 농도를 동일하게 10,000 ppm으로 하고, 3 atm의 코팅압력을 주어 코팅한 결과, PEI의 투과도는 91.2 LMH, 제거율은 64.6% 이었으며 PSSA_MA의 투과도는 122.7 LMH, 제거율은 38.1%의 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구로부터 염석법과 가압법을 통해 복합막 제조가 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제19권7호
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• pp.362-368
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• 2009

Ti scaffolds with a three-dimensional porous structure were successfully fabricated using powder metallurgy and modified rapid prototyping (RP) process. The fabricated Ti scaffolds showed a highly porous structure with interconnected pores. The porosity and pore size of the scaffolds were in the range of 66$\sim$72% and $300\sim400\;\mu$m, respectively. The sintering of the fabricated scaffolds under the vacuum caused the Ti particles to bond to each other. The strength of the scaffolds depended on the layering patterns. The compressive strength of the scaffolds ranged from 15 MPa to 52 MPa according to the scaffolds' architecture. The alkali treatment of the fabricated scaffolds in an aqueous NaOH solution was shown to be effective in improving the bioactivity. The surface of the alkali-treated Ti scaffolds had a nano-sized fibre-like structure. The modified surface showed a good apatite forming ability. The apatite was formed on the surface of the alkali treated Ti scaffolds within 1 day. The thickness of the apatite increased when the soaking time in a simulated body fluid (SBF) solution increased. It is expected that the surface modification of Ti scaffolds by alkali treatment could be effective in forming apatites in vivo and can subsequently enhance bone formation.

• 멤브레인
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• 제8권1호
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• pp.29-41
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• 1998

수용상 MPD(m-phenylene diamine)와 유기상 TMC(trimesoyl chloride)를 사용하여 역삼투 복합막의 활성층 고분자인 aromatic polyamide 제조를 행하고 그 성능을 고찰하였다. 또한 polysulfone 다공성 지지막 위에 박막을 회분, 연속식으로 계면중합 제조한 후, 제조변수에 따른 역삼투 성능을 비교하였다. 회분식으로 복합막을 제조한 결과 유기상 용매의 종류, 단량체의 농도와 함침시간, 열처리 온도, 중화제, 알코올 후처리, 산 후처리 등에 의해 다양한 성능을 나타내었다. 이때, 투과량 향상에는 알코올 후처리 효과가, 또 선택도의 향상에는 단량체의 농도와 함침시간이 변수이었다. 최적조건에서 연속식 공정으로 막모듈을 제조하여 NaCl 5,000 ppm, $25kg_f/cm^2$에서 상용막과 비교할때, 투과량은 33% 증가하고 배제율은 5% 감소하였다.

• 멤브레인
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• 제20권4호
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• pp.312-319
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• 2010

탄소막은 고분자막에 비해 높은 선택성과 투과성, 열적, 화학적 안정성을 가지고 있어 기체 분리, 특히 휘발성 유기화합물(VOCs) 분리막으로 많은 관심을 받고 있다. 활성탄소중공사막은 기공 표면(pore wall)에 형성된 흡착성 미세기공에 의해 선택적으로 응축성 성분이 흡착, 확산되는 흡착-확산 기구에 의해 흡착성-비흡착성 물질이 분리된다. 본 연구에서는 다공성 알루미나 중공사막 지지체에 phenolic resin (novolac type)을 코팅한 후 산화, 탄화 및 활성화 등의 열분해 과정을 통해 막 표면과 기공 표변에 흡착성 미세기공이 형성된 활성탄소중공사막을 제조하였다. 또한 열분해 조건에 따른 phenol/alumina 복합 활성탄소중공사막의 물리적 특성과 기체 투과특성에 대해 살펴보았다. 그 결과, 제조된 phenol/alumina 복합 활성탄소중공사막이 휘발성 유기물질의 대부분을 차지하고 있는 탄화수소를 선택적으로 분리 회수하는데 매우 효과적인 특성을 갖고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 개발된 phenol/alumina 복합 활성탄소중공 사막은 VOCs의 분리, 농축에 매우 효과적으로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.442-455
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• 2022

고온 구동형 고분자 전해질 막 연료전지(high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell, HT-PEMFC)는 전극의 빠른 활성과 피독 현상에 대한 높은 저항성으로 인해 저온 구동형 PEMFC의 대안으로 많은 연구가 진행되고 있다. 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole, PBI)을 기반으로 한 PEM의 경우 고온 구동 조건에서 이온 전도성 물질과의 높은 상호 작용과 우수한 열적ㆍ기계적 안정성 특징으로 인해 HT-PEMFC용 PBI 기반 전해질 막 개발과 관련된 다양한 연구들이 진행되고 있다. 본 총설에서는 고성능/고내구성의 PBI 기반 PEM을 개발하기 위해 1) 인산 및 다양한 이온전도성 물질이 도핑된 PBI 막의 특성 분석과 막 제조법에 따른 PBI 막의 물성 비교에 관한 연구를 우선적으로 살펴본 후 2) 다공성 폴리테트라플루 오르에틸렌 지지체 및 무기 입자 혼입을 통한 PBI 복합 막의 성능 개선 연구 및 3) 고분자 블렌딩을 통해 가교 구조가 도입된 PBI 기반 가교 막의 내구성 향상에 관한 연구 동향에 대하여 소개하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권2호
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• pp.247-255
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• 2014

전극 촉매 물질인 페롭스카이트 형 $La_{0.8}Sr_{0.2}CuO_3$ 분말을 시트릭산 합성법으로 제조하였다. 이렇게 제조한 $La_{0.8}Sr_{0.2}CuO_3$ 분말과 지지전도체로 탄소 및 소수성 결합제로 polytetrafluoroethylene(PTFE)를 혼합하여 다공성 전극을 제조하였다. 이산화탄소를 0.1, 0.5, 1.0M KOH 전해액에 용해하여 5, $10^{\circ}C$의 반응온도에서 -1.5~-2.5 V(vs. Ag/AgCl)의 인가전위로 전기화학 실험을 수행한 결과, 액상생성물은 온도와 상관없이 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 1,2-부탄올이 얻어진 반면 기상생성물로는 $5^{\circ}C$에서는 메탄, 에탄, 에틸렌이 $10^{\circ}C$에서는 메탄, 에탄, 프로판이 생성되었다. 전체 패러데이 효율의 관점에서 $CO_2$ 환원의 최적 인가전압은 기상의 경우 높은 값을(-2.0, -2.2 V) 보였고, 액상의 경우는 전해액 농도와 반응온도에 상관없이 낮은 전압(-1.5 V)임을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제33권6호
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• pp.325-343
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• 2023

직접 메탄올 연료전지(direct methanol fuel cell, DMFC)는 연료의 개질 없이 메탄올 연료를 공급하여 수소이온과 전자 생성을 통해 전류를 생산하는 에너지 변환 장치이다. 현재 DMFC에 적용되고 있는 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 높은 수소이온 전도도와 물리화학적 안정성을 갖는 과불소화계 이오노머를 활용한 PEM이지만, 높은 메탄올 투과율과 분해 시 발생되는 환경 오염 물질 등의 문제로 인해 신규 소재 개발이 요구되고 있다. 최근 들어, 과불소화계 이오노머에 비해 낮은 연료 투과율 및 우수한 물리화학적 안정성을 갖는 탄화수소계 고분자 기반 PEM을 DMFC에 적용하는 연구들이 보고되고 있다. 본 총설에서는 탄화수소계 고분자 기반 PEM 중 1) 친수성/소수성 영역의 뚜렷한 나노 상분리 구조를 나타내는 가지형 공중합체를 합성하여 수소이온 전도성과 메탄올의 선택도를 향상시킨 연구, 2) 제막 단계에서 가교 구조를 도입하여 메탄올 투과율을 감소시키고 치수 안정성을 향상시킨 연구, 3) 유/무기계 첨가제 및 다공성 지지체를 도입하여 성능을 개선한 복합 막 개발 연구에 대해 소개하고자 한다.