• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.26 no.4
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• pp.71-79
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• 2023

In this study, we employed anionic, cationic, and nonionic surfactants for the hydrophilization of porous substrates used in the fabrication of pore-filling membranes. We investigated the extent of hydrophilization based on the type of surfactant, its concentration, and immersion time. Furthermore, we used the hydrophilized substrates to produce pore-filling anion exchange membranes and compared their ion conductivity to determine the optimal hydrophilization conditions. For the ionic surfactants used in this study, we observed that hydrophilization progressed rapidly from the beginning of immersion when the applied concentration was 3.0 wt%, compared to lower concentrations (0.05, 0.5, and 1.0 wt%). In contrast, for the relatively larger molecular weight non-ionic surfactants, smooth hydrophilization was not observed. There was no apparent correlation between the degree of hydrophilization and the ion conductivity of the anion exchange membrane. This discrepancy suggests that an excessive hydrophilization process during the treatment of porous substrates leads to excessive adsorption of the surfactant on the sparse surfaces of the porous substrate, resulting in a significant reduction in porosity and subsequently decreasing the content of polymer electrolyte capable of ion exchange, thereby greatly increasing the electrical resistance of the membrane.

• Membrane Journal
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• v.24 no.4
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• pp.276-284
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• 2014

In this study, a hydrophobic polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane was modified by coating neutral hydrophilic poly(vinyl alcohol). The flux of pure water was measured and then fouling test was conducted with bovin serum albumin (BSA) as model protein foulant. As a result, the experiments showed that pure water flux was decreased but anti-fouling property was significantly enhanced. Pure water flux with increasing molecular weights of the polymer was decreased and fouling resistance was enhanced. Also, Pure water flux with increasing solution concentration was decreased and fouling resistance was enhanced. It is probably due to the increase in hydrophilicity and decrease in roughness of the membrane surface, as revealed by contact angle and AFM analysis.

• Membrane Journal
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• v.11 no.1
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• pp.22-28
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• 2001

Various charged homogeneous membranes were fabricated by blending of ionic polymer with a non-ionic polymer with different ratios. In this study. sodium alginate, chitosan and poly(vinyl alcohol) were employed as anionic. cationic and non-ionic polymers, respectively. The permcation and separation behaviors of aquCOll::; salt solutions have been investigated through the charged membranes. As the content of ionic polymer increases in the membrane, the hydrophilicity of the membrane increases and pure water flux as well as solution flux increases correspondingly, indicating that the permeation performance through the membrane is cletemunecl mainly by its hydrophilicity-, Electrostatic interaction between the charged membrane and ionic solute molecules, that is. Donnan exclusion was observed to be attributed to salt rejection to a great deal of extent, and molecular sieve mechanism was effective [or the separation of the salt solution under a similar electrostatic circumstance of solutes.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.18 no.2
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• pp.75-80
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• 2015

Multi-block sulfonated poly(arylene ether sulfone) (SPAES) copolymer was synthesized via nucleophilic aromatic substitution reaction for proton exchange membrane fuel cell application. After synthesizing the hydrophilic and hydrophobic precursor oligomers having different end-groups (F-terminated or OH-terminated), the effect of end group on the molecular weight was investigated. Hydrophilic oligomers with hydroquinone showed better performance as fuel cell membranes. SPAES membranes showed comparable proton conductivity to that of Nafion at $80^{\circ}C$ and above 70% RH. In particular, SPAES 9 with hydroquinone showed higher proton conductivity than SPAES 10 in the whole RH range studied. Increased local concentration of sulfonic acids within hydrophilic block might develop the hydrophilic-hydrophobic phase separation in the block copolymers.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.135.1-135.1
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• 2010

최근 고온에서 사용 가능한 PEMFC용 고분자전해질 막 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PEMFC가 고온에서 작동하게 되면 높은 성능과 많은 장점을 갖게 된다. PEMFC를 $100^{\circ}C$ 이상에서 운전하게 될 경우 백금 전극 반응을 향상시켜 고가의 백금 촉매 양을 줄일 수 있게 되고, 수소연료 속에 미량 포함된 CO에 의한 촉매표면 피독현상에 대한 내구성을 높일 수 있어 저 순도 수소연료 사용이 가능해 진다. 또한 가습장치와 수소 연료 개질장치의 부피를 줄일 수 있게 되어 전체적인 PEMFC 시스템이 단순화 된다. 현재 연료전지용 고분자 전해질막으로 DuPont사의 과-불소계 고분자 전해질막인 Nafion$^{(R)}$이 가장 널리 사용되고 있다. Nafion$^{(R)}$은 유연한 분자구조 안에 소수성이 강한 주사슬과 친수성을 나타내는 술폰산이 결합된 곁사슬이 존재하여 술폰화 곁사슬의 클러스터 둘레에는 친수성 영역이 형성이 되기때문에 소수/친수 상 분리가 잘되어 이온 클러스터 형성이 용이하지만 제조비용이 높은 단점을 갖고 있다. 특히, 전해질 막내에서 Bronsted base 역할을 하는 물에 의해 이온전도가 이루어지기 때문에 고온에서는 수분증발로 인해 성능이 급격히 감소된다. 따라서, 본 연구에서는 고온 저가습 조건에서 운전이 가능하고 Nafion이 갖는 문제점을 해결하고자, 내열특성이 뛰어나며 높은 수소이온 전도도 학보가 용이한 Sulfonated Poly(aryl ether)sulfone(SPAES) 고분자 전해질에, 고온에서도 수화성이 유지될 수 있도록 지르코니아를 황산화한 sulfated zirconia(s-$ZrO_2$)를 함침하여 복합 고분자전해질막을 제조하여 고온 저가습 조건에서의 수소이온 전도 특성에 관한 연구를 수행하였다. 개발된 막의 물리/화학적 특성은 water content(Wup%), 이온교환 용량(IEC, meq $g^{-1}$), 수소이온전도도(s $cm^{-1}$) 열 중량 분석(TGA), X선 회절분석(XRD) 등을 통하여 분석 및 관찰하였다. 내화학 및 열적 특성분석 결과, 황산화 반응공정으로 $ZrO_2$에 술폰산기가 안정적으로 결합하고 있음이 관찰되었으며, 본 연구에서 개발된 유 무기 복합막이 $250^{\circ}C$이상 열적안정성을 확보하고 있는 것으로 판단되었다. $100^{\circ}C$ 이하의 저온 영역에서, 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES막에서 이온교환용량(IEC)이 순수 SPAES 막보다 낮음에도 불구하고, water uptake가 증가함과 동시에 수소이온 전도도가 향상된 것을 관찰하였다. 또한, 고온에서는 수소이온이 자유롭게 이동할 수 있는 water channel을 형성하는 free water는 증발 하지만 s-$ZrO_2$와 SPAES의 술폰산기 사이에 강력하게 결합하고 있는 bound Water는 $100^{\circ}C$ 이상의 고온 영역에서도 존재하여, 비록 무가습 조건에서도 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES50 전해질 막의 경우, 높은 전도도를 나타냄을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 저가습 고온 적용을 목적으로 개발된 s-$ZrO_2$/SPAES50막은 우수한 내열 특성을 나타냄과 동시에 저가습 고온 영역($120^{\circ}C$, $50RH{\downarrow}$)에서 높은 수소이온 전도도를 유지하여, 고온 저가습 연료전지 운전에 적합할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1996.10a
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• pp.84-85
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• 1996

키틴은 자연계에 풍부하게 존재하는 다당류로서 이것을 이용하여 탈아세틸화된 형태인 키토산을 제조하였다. 키토산에는 히드록시기, 아민기 등 친수성 작용기들이 있어서 탈수용 분리막의 재료로서 많은 연구가 진행되어왔다. 함산소연료와 정밀화학제품의 원료로 쓰이는 MTBE(methyl t-butyl ether)는 methanol과 i-butylene을 합성시켜 만드는데 고순도의 MTBE를 얻기위해서는 미반응된 methanol의 분리, 제거가 필수적이다. 이에, methanol이 극성을 띄고 상대적으로 MTBE가 무극성인 것을 이용한 투과증발분리 연구가 진행되고 있다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1995.04a
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• pp.32-33
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• 1995

유기금속반응을 이용하여 carboxylated PPO를 합성하였고 FTIR의 스펙트럼의 $1720cm^{-1}$ 위치에 나타나는 피크와 $^1H$ NMR 스펙트럼의 3.4ppm근처의 피크로부터 carboxylation 되었음을 확인하였다. Carboxylation이 증가할수록 유리전이온도는 220$\circ$C 부근에서 약간 상승했으며 친수성을 높이기 위해서 -COOH를 -COONa로 치환시켜서 막을 제조하였다. 제조된 상전이막은 캐스팅 용액중의 THF의 양이 증가할수록 염배제율의 증가와 투과유량의 감소를 가져왔으며, 혼합용매에 대해서는 상온에서의 휘발시간이 증가할수록 염배제율의 감소와 유량의 증가의 경향을 보였다.

• Membrane Journal
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• v.4 no.1
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• pp.46-56
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• 1994

The performane of prepared Thin-Film Composite membrane depends on supporting membrane, concentration of monomers, dipping time of supporting membrane into monomer solution, reachon time between monomers, curing temperature and time and posttreatment. This study was conducted for searching the optimal condition for making the composite membrane. For this purpose, supporting membrane and composite membrane was made under various condition and at each step were tested.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.2
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• pp.263-266
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• 2013

It was investigated the electrochemical characteristics of the Ni-MH battery by hydrophilic process. For adopting the Ni-MH battery in water-electrolyte, polyolefin separator was processed the hydrophilic treatment. No treatment sample did not meet KS standard (KSC 8544) but hydrophilic treatment ones satisfied with the KS standard in electrochemical characteristics, such as discharge performance, retention capacity, and cycle performance. All hydrophilic treatment samples showed similar battery performances. Among them, sulfonation treatment sample exhibited the highest value in aspect of capacity retention rate (> 88%). Furthermore, fluoride treatment sample showed the best cycle performance during battery test. This sample maintained a good cycling performance until $1,480^{th}$ cycle, which was about 3 times as compared with that of KS standard (500 cycle).

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1998.10a
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• pp.82-85
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• 1998

1. 서론 : Cyclodextrin(CD) 동족체(homologues)는 $\alpha$-, $\beta$-, $\gamma$-CD로 구분되며, 이들 각각은 $\alpha$-D-glucopyranose 단위체 6,7, 및 8개가 비환원성 환상구조로 연결된 cyclic maltooligosaccaride의 일종으로 외부는 친수성이고, 내부는 소수성인 공동 구조를 갖고 있다. 따라서 각 CD는 동공의 크기가 달라 다른 크기의 소수성 물질들과 선택적인 포접화합물 (inclusion compound)을 형성하는 특징이 있다. CD 동족체는 전분 분해 효소인 cyclodextrin glycosyltransferase(CGTase)에 의해 전분으로부터 생산되는데, 반응용액 내에서의 CD 동족체 농도가 어느 한계값 이상으로 높아지면 생산물 저해와 다른 환원당으로의 분해 때문에 생산성이 감소하여 이의 효과적 생산에 어려움이 있다. 본 연구는 dead-end 및 cross-flow형 막 생물반응기를 사용하여 CGTase에 의한 전분의 CD 동족체로의 분해반응시 생산물 저해를 억제시켜 생산성을 향상시키고, 동시에 조작조건 변화에 따른 생산물인 CD 동족체의 효과적인 연속분리 가능성을 검토하였다.