• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.97-97
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• 2015

전 세계적으로 화석연료의 고갈 및 환경오염 문제를 해결하기 위해 신재생에너지에 대한 관심이 급증하고 있다. 이러한 신재생에너지에는 수소 에너지, 자연 에너지(태양열, 지열 등), 바이오 매스 에너지 등이 포함된다. 이 중 수소 에너지는 지구상에 풍부하게 존재하고 있는 물과 탄화수소로부터 얻어지며, 연소 시에도 다시 물을 형성하여 오염 물질을 배출하지 않는 차세대 무공해 에너지원으로써 주목을 받고 있다. 수소 제조를 위한 공정에는 수증기 개질 공정(steam reforming), 부분 산화(partial oxidation) 및 자열개질(autothermal reforming) 등이 있으며 실제로 생산되는 대부분의 수소는 탄소/수소비(1:4)가 높은 메탄($CH_4$) 가스를 이용한 메탄 수증기 개질 공정(steam methane reforming)을 통하여 제조된다. 이 때 수소 제조의 고효율화 및 저비용화를 위해서는 반응물에 대한 높은 선택도, 고활성도 및 높은 안정성을 갖는 촉매가 반드시 필요하며, 대표적으로 Ni, Pt, Ru 등이 보고되고 있다. 이러한 촉매들은 대부분 세라믹 pellet 형태로 제작되어 왔으나 열전도도가 낮고 물리적 충격에 취약하다는 단점이 존재한다. 따라서 우리는 이러한 단점을 극복하고, 촉매의 활성을 높이기 위하여 다공성 금속 합금 폼을 촉매 지지체로 도입하였다. 또한, 다공성 금속 합금 폼 표면에 촉매의 분산 및 안정성을 향상시키기 위해 지지체와 촉매 사이에 원자층 증착법을 이용하여 inter-layer를 도입하였다. 이들의 구조, 형태, 및 표면의 화학적 상태는 주사전자현미경, EDS (energy dispersive spectroscopy)가 탑재된 주사전자현미경, X-선 회절, 및 X-선 광전자 분광법을 이용하여 규명하였다. 더하여 정전압-전류 측정법 및 유도 결합 플라즈마 분광 분석기을 이용하여 전기 화학 반응을 유도하고, 반응 후 전해질의 성분분석을 통해 촉매와 지지체 간의 안정성을 평가하였다. 따라서 본 결과들은 한국진공학회 하계정기학술대회를 통해 좀 더 자세히 논의될 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.411.2-411.2
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• 2016

직접 메탄올 연료전지 (DMFCs)는 친환경적이고 낮은 작동 온도로 인한 빠른 구동, 높은 에너지 밀도 등 다양한 장점을 가지고 있어 차세대 에너지 변환소자로 많은 관심을 받고 있다. 직접 메탄올 연료전지는 메탄올을 연료로 사용하며, 메탄올이 보유하고 있는 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로써 음극에서는 백금 촉매로 인한 메탄올 산화반응, 양극에서는 환원 반응이 일어나며 전기화학적 구동을 하게 된다. 하지만 일산화탄소 피독으로 인한 촉매 활성 저하, 메탄올의 cross over, 백금 촉매 사용으로 인한 고비용 등의 문제점을 가지고 있다. 따라서 많은 연구자들이 백금 사용량을 줄이고 백금 촉매를 고르게 분포하기 위해 값이 저렴하고 넓은 비표면적을 갖는 탄소계 (graphite, graphene, carbon nanotube, carbon nanofiber 등) 지지체 재료를 도입하고 있다. 이 중 탄소나노섬유 (carbon nanofibers, CNFs)는 우수한 전기전도도와 열적/화학적 안정성을 가지고 있으며, 특히 넓은 비표면적을 가지고 있어 백금 촉매의 지지체로서 많은 연구가 진행되고 있다[1]. 따라서 우리는 전기방사법을 활용하여 넓은 비표면적을 보유하는 다공성 탄소나노섬유를 성공적으로 합성하였다. 또한, 이를 백금 촉매의 지지체로 도입하여 직접 메탄올 연료전지를 위한 다공성 탄소나노섬유에 담지된 고분산성 백금 촉매를 제조하였다. 제조한 다공성 탄소나노섬유의 형상 및 구조 분석은 주사전자 현미경 (field-emission scanning electron microscopy)와 투과전자 현미경 (transmission electron microscopy)를 이용하여 분석하였고, 결정구조와 화학적 결합상태는 X-선 회절분석 (X-ray diffraction) 및 X-선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 규명하였다. 전기화학적 특성은 순환 전압 전류법 (cyclic voltammetry)를 이용하였다. 이러한 실험 결과들을 바탕으로 다공성 탄소나노섬유에 담지된 고분산성 백금 촉매의 자세한 특성을 본 학회에서 다루도록 하겠다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1993년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.61-62
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• 1993

고분자 분리막의 투과성과 선택성을 향상시키기 위하여 IPN막, 고분자/액정 복합막을 다양한 기능을 가진 재료가 개발되고 있다. 본 연구에서는 알칼리메탈이온을 분리하기 위하여 고분자 지지체에 운반체로써 crown ether(macro-cyclic polyether)류를 분산시킨 고분자/운반체 복합박막을 제조하였다. 고분자/운반체 복합박막은 고분자와 운반체의 혼합용액을 수면에 전개시켜 제조하였다. 고분자는 PVC(M.W 60000, Aldrich), PS(M.W 280000, Aldrich)와 CA(M.W 30000, Sigma)를 사용하였고, 운반체로는 crown ether 중 $K^+$이온과 선택성을 가지는 18-Crown-6(Sigma)를 사용, 고분자와 18-Crown-6의 증량분을 달리하는 혼합용액을 제조하였다. 이때 용매는 Tetrahydrofuran를 사용하였다. 수면에 생성된 박막을 다공성 지지막에 적층시킨 후 감압 건조시켜 복합막을 제조하였다. 고분자와 운반체가 혼합되어 있는 용액의 점도와 표면장력을 각각 fluid spectrometer와 tensionmeter를 사용, 용액이 수면위에서 완전한 막을 형성하면서 분산될 수 있는지 조사하였으며, 고분자 지지체에 분산 고정된 운반체의 분산형태와 표면농도를 조사하기 위하여 ESCA를 이용하였다.

• 폴리머
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• 제29권2호
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• pp.198-203
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• 2005

용융 압출 발포에 의하여 폴리락틱산(PLLA) 지지체를 제조하고 발포 조건이 지지체의 구조와 기계적 특성에 미치는 영향을 살펴보고 이를 염 추출법에 의하여 제조된 지지체와 비교하였다. 발포제를 함유한 PLLA 용융체가 압출기 및 다이에서 체류하는 시간이 발포제의 무게를 최대로 감소시키는 시간과 일치하여야 최적의 PLLA 지지체의 구조를 얻을 수 있음을 확인하였다. PLLA지지체의 구조를 유지하기 위해서는 발포제의 함량을 $10\;wt\%$ 이하로 조절해야 하며 PLLA 지지체의 다공도는 PLLA의 압출기에서의 체류시간에 가장 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. 용융 압출 발포에 의하여 얻어진 지지체는 일반적으로 염 추출법에 의하여 제조된 지지체보다 다소 낮은 다공도를 갖지만 발포 조건의 조절에 의하여 적절한 다공 크기와 다공의 연결성을 가지며 동시에 우수한 기계적 특성을 가져 경조직 재생(hard tissue regeneration)용으로 사용이 가능할 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.727-732
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• 2013

본 연구는 역오팔 지지체를 이용하여 인간지방유래 줄기세포의 연골 분화를 촉진하는 내용을 담고 있다. 비 다공성 구조를 가진 지지체에서 세포를 분화 시도하였을 경우 분화가 잘 촉진되지 않는 것에 비해 200 nm 정도의 균일한 구멍을 가지는 poly(D,L-lactide-co-glycolide)로 구성된 역오팔 지지체는 그 다공성 구조로 인하여 지지체의 내부까지 산소와 유기물의 수송을 가능하게 하여 지지체 내에서 어떤 유전적, 약물적 처리 없이 인간지방유래 줄기세포가 분화가 잘 되게 하는 것을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권3호
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• pp.229-234
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• 2004

수계슬러리의 동결건조 공정을 이용하여 배향성 기공을 갖는 NiO-YSZ 지지체를 제조하였다. 슬러리의 동결과정에서 형성된 얼음 결정은 진공건조 과정을 거치면서 승화되어 그 자리에 기공을 형성하였으며. 열전달 방향과 속도를 조절함으로써 얼음결정의 성장을 제어할 수 있음을 알 수 있었다. 제조된 NiO-YSZ 지지체는 배향성을 가진 거대(macro) 기공과 함께 표면에는 미세기공이 존재하는 독특한 기공구조를 형성하였다. 이것은 동결과정에 있어서 성형체의 위치에 따라 얼음의 성장속도가 다르기 때문에 발생하는 현상으로 생각된다. 얻어진 다공체 표면에 YSZ 슬러리를 dip 코팅하여 막을 형성한 후 140$0^{\circ}C$에서 동시소성(co-firing)하여 다공성 NiO-YSZ 지지체의 표면에 치밀한 YSZ 막이 코팅된 bilayer 제조에 성공하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권7호
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• pp.548-554
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• 2004

슬러리 발포법을 이용하여 다공성 실리카 지지체를 제조하였으며, 지지체 표면에 졸-겔법을 이용하여 TiO$_2$을 코팅하였다. TiO$_2$ 코팅층에 대한 XRD, SEM 및 BET 측정 결과, 열처리 온도가 50$0^{\circ}C$에서 TiO$_2$의 anatase 결정상이 나타나기 시작하여, $700^{\circ}C$에서 그 피크가 최대가 되었다. 이 때 결정 성장한 TiO$_2$ 입자의 크기는 약 1$mu extrm{m}$ 정도로 판명되었다. 또한, 촉매지지체로 활용성을 검토하기 위해 TiO$_2$코팅 전후로 지지체의 굽힘 강도와 기체 투과율을 측정하였다. 강도의 경우, 코팅 전 2.4 MPa에서 이후 3.9∼4.3MPa로 증가하였으나 열처리 온도의 영향에 의한 변화는 나타나지 않았다. 한편, 투과율은 코팅 전 770${\times}$$10^{-13}$ $m^2$에서 코팅 후 363${\times}$$10^{-13}$ $m^2$로 감소하였고 열처리 온도의 증가와 함께 감소하는 것으로 나타났다.

• 멤브레인
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• 제11권1호
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• pp.29-37
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• 2001

본 논문은 인공 진피와 조직공학용 scaffold로 이용하기 위해 다공성 membrane로서 gelatin-based sponge의 효율성을 연구하였다. 불용성의 다공성 membrane은 1-ethyl-(3-3dimethylaminopropyl)carbodiimide(EDC)로 가교하여 제조하였다. Fourier-transformed infrared (FT-IR) spectroscopy, scanning electron microscopy(SEM) 그리고 Instron analysis로 다공성 membrane의 특성을 조사하였다. 다공성 membrane은 용적당 큰 표면적을 제공하는 micro porous한 구조를 가지고 있다. Gelatin/hyaluronic acid (HA) membrane의 공경크기는 40~200$\mu\textrm{m}$이다. HA의 첨가는 다공성 membrane의 기계적 강도와 세포부착능력에 영향을 미쳤다. Gelatin/HA 다공성 membrane의 압축강도는 collagen과 비슷하며, 세포배양과 인공진피 transplantation에 있어서의 충분한 기계적 강도를 가지고 있다. Fibroblasts를 함유한 진피기질을 제조하기 위해 직경 8mm의 다공성 membran에 4$\times$10(sup)5cells/membrane의 세포밀도로 fibroblast를 배양하였다. GH91 porous membrane에서의 fibroblast 부착성은 GH55 porous membrane에서보다 우수하였다. 삼차원 구조의 gelatin/HA membrane matrix에서의 fibroblast의 배양은 생체내 조건과 유사한 생리적 환경을 제공하였다.

• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.351-362
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• 2021

전 바나듐 레독스 흐름 전지(VRFB)는 유망한 대용량 에너지 저장 기술 중 하나이다. 이온교환막은 VRFB의 충·방전 성능 및 내구성을 좌우하는 핵심 구성 요소이다. 본 연구에서는 기존 탄화수소계 이온교환막의 단점을 보완하기 위해 우수한 물리적 및 화학적 안정성을 갖는 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 지지체의 세공에 불소부가 포함된 탄화수소계 이오노머를 충진하는 방식으로 세공충진 음이온교환막(PFAEMs)을 제조하였다. 얇은 다공성 PTFE 지지체의 사용으로 전기적 저항을 현저히 낮출 수 있었으며 PTFE 지지체의 사용과 더불어 충진 이오노머에 불소부를 도입함으로써 막의 산화 안정성을 크게 향상시킬 수 있었다. 충·방전 성능 평가 결과, PFAEM에 불소부의 함량이 증가할수록 높은 전류 효율을 나타내었으며 낮은 전기적 저항으로 상용막 대비 우수한 전압 효율 및 에너지 효율을 보였다. 또한, 산화 안정성 및 충·방전성능의 관점에서 소수성 PTFE 지지체의 사용이 더 바람직함을 확인하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.213-214
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• 2007