• 멤브레인
• /
• 제15권1호
• /
• pp.34-43
• /
• 2005

Poly(vinyl alcohol) (PVA)이 폴리술폰 한외여과 막, 술폰화된 폴리에테르술폰, 폴리아미드 나노 막 위에 코팅된 나노 복합막을 가압법에 의해서 제조되었다. PVA는 글루터알데하이드 수용액으로 가교되었다. 모든 지지층위에 PVA 희박용액이 성공적으로 코팅되어 나노복합막이 제조되었다. 지지막 위의 친수화도가 높아짐에 따라 수투과 유량이 증가하였다. 특히 음하전을 띠는 폴리아미드 나노 복합막의 제타전위는 PVA로 코팅함으로서 감소되었다. 막 오염 실험은 양이온을 띠는 계면활성제, 휴민산, 휴민산과 칼슘이온 복합체 및 bovine serum albumin을 사용하여 실행하였다. PVA로 코팅되지 않은 폴리아미드 나노복합막은 각각의 오염물질에 의해서 심하게 오염되었다. 휴민산과 단백질에 의한 오염은 오염물질의 등전점에서 가장 심하게 발생하였다. 휴민산에 이가 양이온을 첨가함으로서 오염이 심각하게 일어났다. PVA 수용액으로 폴리아미드 나노 복합막을 코팅함으로서 막 오염이 감소되었다. PVA로 코팅된 폴리아미드 나노 복합막은 산, 염기용액에 대해 저항성을 보였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제37권11호
• /
• pp.649-655
• /
• 2015

본 연구에서는 막 기반 수처리 기술의 핵심인 막 성능 및 특성을 혁신적으로 개선시키기 위한 새로운 형태의 막으로서 그래핀과 세라믹을 결합하는 세라믹 기반 그래핀 막(Ceramic-based graphene membrane (CbGM))을 만들고, 막에서 일어나는 물질 이동 특성을 파악하였다. 수투과 및 염 제거의 역할을 하는 활성층으로서 그래핀이 사용되었으며, 간단한 Filtration-assisted assembly (FAA) 방법을 도입하여 막을 합성하였다. 합성한 막의 표면 형태 및 특성 분석을 위해 주사전자 현미경 및 접촉각을 분석하였으며, 막 성능 및 특성 파악을 위해 3가지 용질(i.e., NaCl, $MgCl_2$, $Na_2SO_4$)을 회분식 정삼투 시스템에서 용질 이동을 측정하였다. 표면 형태 특성 분석과 물질 이동 결과를 통해, 그래핀 층의 두께 보다는, 활성층을 구성하는 그래핀 조각들 사이의 교합(Interlocking)이 막에 선택성 부여함에 있어서 가장 중요함을 확인하였다. 또한, 농도차를 구동력으로 하는 막 공정에 CbGM을 적용하였을 때, 수중의 음이온과 양이온의 최외각 전하비($Z^-/Z^+$)값이 증가할수록 용질 이동이 비례적으로 촉진되었으므로, CbGM의 표면이 양으로 하전되어 있으며, 이것이 전하된 물질의 이동에 매우 큰 영향을 끼친다는 것을 확인하였다.

• 대한화학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.223-238
• /
• 1974

염화포름산 알킬의 할로겐화 이온 교환반응을 반응속도론적으로 연구하고, 이의 전자 구조적 특성을 CNDO/2 MO계산으로 연구하였으며 이로부터 구조와 반응성 간의 관계를 논의하였다. 염화포름산 알킬의 에너지면에서의 가장 안정한 입체배치가 알킬기와 염소원자 사이가 서로 트랜스인 입체배치임을 알았으며, 결합주위의 회전장애가 {\pi}-전자 비편재화에 기인됨을 밝혔다. 염화포름산 알킬은 하전분리가 심한 극성물질이며, 이것이 카르보닐 산소와 알콕시 산소의 효과 및 염소의 효과에 기인됨을 밝혔다. 반응속도에 미치는 용매효과는 $(CH_3)_2CO>CH_3CN{\gg}MeOH$순으로 반응성이 감소되는 작용을 나타냈으며, 친핵성도는 양성자성 용매중에서 $I^->Br^->Cl^-$, 비양자성 용매 중에서 $Cl^->Br^->I^-$이었으며 알킬기의 기여는 $CH_3->C_2H_5->i-C_3H_7-$순이었다. 초기상태와 천이상태의 안정화 기여를 기초로 용매효과를 해석하였으며 초기상태 탈용매화의 특성으로 친핵성도를 논의하였다. 이 반응에 대하여 가장 유리한 메카니즘을 첨가-제거 메카니즘으로 제안하였다. 염화포름산 알킬의 반응성을 결정하는 구조적 요인은 하전, C-Cl 결합에 대하여 ${\alpha}^{\ast}$인 LUMO의 에너지준위 및 이 MO에서 C-Cl결합의 반결합세기임을 밝혔다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.107-107
• /
• 2015

최근 기후변화로 인한 강우강도 증대, 산업화에 따른 토지개발 등으로 인하여 다량의 점착성 부유사(Cohesive Sediments)가 하천, 호소 등 수자원 환경으로 유입되고 있다. 점착성 부유사는 하천, 호소의 난류 조건에 따라 부유하거나 혹은 응집, 침전하여 하상 저니층을 형성한다. 부유사, 미생물 및 각종 유기입자가 포함된 하상 저니층은 검은색으로 외관상 보기 좋지 않을 뿐 아니라, 혐기성상태에서 부패하여 수생태계의 건강성을 해치게 된다. 또한 미세 부유사 및 미생물 입자는 각종 중금속, 유기오염물질을 흡착하고, 조건에 따라 재용출할 수 있는 저장매체로 작용하기 때문에 수자원환경에 미치는 영향이 아주 크다. 특히, 수중 미생물(조류) 작용에 의해 생성되는 EPS (Extracellular Polymeric Substances)는 부유사 및 미생물 입자들을 서로 엉겨 붙게 하여, 부유사-미생물 혼합 응집체 및 저니층 형성을 가속화하게 된다. 본 연구에서는 EPS가 부유사 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여, Xanthan Gum (Sigma-Aldrich, USA)을 EPS의 지표 물질로 사용하고, Kaolinite(Sigma-Aldrich, USA)를 수자원환경에 존재하는 대표적인 부유사로 사용하여 응집실험(Jar Test)을 수행하였다. 이온농도가 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수체 이온농도를 0.0001M NaCl, 0.001M NaCl, 0.01M NaCl, 그리고 0.001M NaCl + 0.1mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 0.5mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 1.0 mg/L $Ca^{2+}$으로 보정하여 응집실험을 수행하였다. 250 rpm 급속 교반 1븐, 50 rpm 완속교반 5시간, 침잔 1시간 후 응집체를 채취하여 응집체 이미지 분석을 통해 응집체 크기 및 형상을 측정하였고, 수표면 2 cm 지점에서 상등액을 채수하여 잔류 고형물 농도 분석을 실시하였다. 응집실험을 통하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.. 낮은 이온농도의 경우, EPS가 큰 고분자 구조체에 부유 입자들이 엮어 응집되는 Sweeping Flocculation의 특징을 나타내었다. 하지만, 이온농도가 높아질수록 경우, EPS 고분자 구조체 내부 반발력이 감소하여 크기가 축소되고, 이에 따라 부유 입자 표면에 패치 형태로 흡착되었다. EPS가 패치형태로 입자에 흡착한 경우, 응집제 농도 증가에 따라 응집능 최적점이 형성되고, 이후 표면하전 역전이나 Steric Stabilization에 의해 응집능이 저감되는 형태를 나타낸다. 따라서,수중이온농도가 EPS의 사슬형 고분자 응집제의 크기, 형태(Morphology)를 결정하고, 더 나아가 응집능을 결정하는 중요한 인자로 나타났다. 따라서, 후속 연구를 통하여 생체고분자물질의 크기 및 형태 변화, 이에 따른 응집능변화를 면밀히 연구하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.859-863
• /
• 2008

축산폐수, 침출수 등의 고농도 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 최종 방류수는 강한 색도를 띠며 고분자량의 유기물질을 다량 함유한다. 이는 생물학적으로 분해하기 어려운 유기성 복합체와 생화학적 반응에 의한 중간생성물로 색도를 띠는 천연유기물질(NOM)을 포함한다. 생물학적 처리수의 색도는 심미적인 불안감, 방류수역의 수질오염 및 공중보건상의 잠재적 위해성을 갖는다. 또한, 수자원 이용측면에서 정수처리공정에서의 약품투입량 증가와 특히, 소독부산물 생성이라는 잠재적 문제점이 뒤따른다. 따라서 이러한 문제점을 해소하기 위한 생물학적 2차 처리수의 후속처리가 요구되며, 실제로 난분해성 유기물과 색도를 제거하기 위한 흡착, 막 분리, 고급산화(AOP) 및 화학적 응집 등의 물리-화학적 공정에 대한 연구가 수행되어왔다. 특히, 화학적 응집은 무기응집제 또는 고분자중합체(Polymer)를 이용하여 콜로이드성 입자와 색도를 띠는 난분해성 유기물을 전기적 불안정화를 유도함으로서 흡착 및 응집과정을 통해 제거하는 공정으로 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 그러나 난분해성 유기물과 색도제거는 대상원수의 성상과 화학적 특성 등에 따라 각각의 제거효율과 최적 운전조건이 상이하게 나타난다. 화학적 응집공정은 비교적 높은 제거효율을 보이지만, 운전 및 유지관리의 기술적 어려움, 경제적 비효율성 등으로 인하여 적용에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 생물학적 혐기-호기성 공정에서 방류되는 축산폐수의 2차 처리수를 대상으로 화학적 응집에 의한 색도 및 난분해성 유기물의 제거거동을 고찰하였다. 대상 처리수의 $TCOD_{Cr}$ 농도는 평균 410 mg/L인 반면, $BOD_5$는 7-15 mg/L 범위로 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 이에 황산알루미늄(Aluminium sulfate; $Al_2(SO_4){\cdot}14H_2O$)과 염화철(ferric chloride)의 무기응집제를 이용하여 자 테스트(jar test)를 수행한 결과, 동일한 응집제 주입량에서 염화철의 유기물 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 황산알루미늄과 염화철의 경우 각각의 응집제 주입율 5.85mM에서 89%, 7.03mM에서 97.5%의 최대 유기물 제거효율을 보여주었으며, 이 때 최종 pH는 4.0-5.6 범위이었다. 한편, 대상 원수 내의 콜로이드성 입자 또는 용존성 유기물의 작용기(functional group)는 일반적으로 음으로 하전 되어 있어 응집에 의해 잘 제거되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 과량의 응집제를 주입하여 다가의 양이온성 금속염을 흡착시켜 전기적으로 중화시키고, 생성된 침전성 수화물 내에 포획 또는 여과시켜 제거하게 된다. 이 때, 금속염 수화종의 전하밀도가 응집효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데, 다가의 양이온은 전기적 이중층(Double layer) 압축에 의한 불안정화를 향상시킬 수 있기 때문에다. 또한, 2가 금속염은 색도유발물질과 흡착하여 humate 또는 fulvate 등의 착화합물(complex)을 형성시켜 응집효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적 2차 처리수의 화학적 응집처리에 있어서 알루미늄염 등의 다가이온 첨가가 응집에 미치는 영향을 관찰하고, 후속되는 플록형성 및 침전공정에 의한 제거효율을 비교, 평가함으로써 2차 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 보다 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 최적인자를 도출하고자 하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제23권6호
• /
• pp.838-846
• /
• 2013

플라즈마는 물질의 제4의 상태로서 이온화된 가스로 불리며 다양한 활성종 및 수산화기, 하전입자, 이온, 자유 전자, 산소등을 발생시키는 특징을 가지고 있다. 20세기 후반에 플라즈마는 산업현장에서 활발히 사용되고 있으며, 최근 저온 상압 플라즈마 장치가 개발되면서 의생명 분야에 적용되기 시작했다. 저온 상압 플라즈마는 인체조직에 열 손상을 입히지 않을 뿐만 아니라, 암 치료, 살균, 치아미백, 지혈, 상처치유 등에서 높은 효율성을 보이고 있다. 이때 발생되는 활성종은 포유세포나 병원균에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 또한, 다학제간의 연구를 통해 저온 상압 플라즈마의 활용범위는 다양한 영역으로 넓어지고 있으며, 새로운 첨단 의료기술로서의 가치가 높아지고 있다. 저온 상압 플라즈마가 포유세포와 미생물에 적용된 이후, 지난 10여 년간 급속한 발전을 통해 최근 플라즈마 메디신이란 학문영역으로 성장했다. 본 논문은 저온 플라즈마가 적용되고 있는 분야에 대해 소개하고, 플라즈마 메디신에 대한 이해를 돕고자 한다.

• 공업화학
• /
• 제8권5호
• /
• pp.830-836
• /
• 1997

본 실험에서는 물유리를 사용하여 산세척에 의하여 제조된 산화철 입자의 표면개질에 대하여 연구하였다. 사용한 물유리의 $SiO_2$와 $Na_2O$의 몰비($SiO_2/Na_2O$)는 1, 2, 3.5이였다. 첨가되는 실리카의 양과 pH에 따라 산화철 현탁액의 분산성을 입자의 표면하전과 침강속도에 의하여 평가하였다. 그리고, 중성 영역에서 산화철 입자의 분산안정성을 유지할 수 있는 표면개질제(실리카)의 양을 도출하였으며, 물유리에 의한 산화철 입자의 표면개질을 습식 볼밀링에 의하여 슬러리 상태에서 실시하였다. 그 결과, 표면처리한 산화철 현탁액의 분산 안정성은 실리카의 양과 pH에 상호 의존하였다. 미처리한 산화철은 등전점인 pH 8에서 분산안정성을 잃고 있었으나, 산화철에 대하여 약 0.8wt%의 실리카로 표면처리한 산화철은 pH 5 이상 중성영역에서 분산안정성을 나타내었으며, 음이온성 계면활성제를 0.2wt% 이상 첨가에 의한 분산안정성이 더욱 증가되었다.

• 전기화학회지
• /
• 제10권3호
• /
• pp.190-195
• /
• 2007

본 연구는 뇨 속에 있는 에피네피린을 선택적으로 정량하기 위한 새로운 전기화학적 센서를 제작하고 그 특성을 연구한 것이다. 전극의 제작은 유리질 탄소전극에 촉매능이 있는 니켈(II)거대고리 착물을 전착시킨 후, 그 위에 생체적합성이 좋으며 음의 하전을 띤 polyuretane benzyl L-glutamate(PUBLG)로 막을 입힌 이중 폴리머 전극이다. 이 전극은 뇨 속에 있는 많은 방해물질에 대하여 좋은 선택성을 보였으며, 우수한 장기 안정성을 보였다. 최적 실험조건하에서 이 전극을 이용한 에피네피린의 정량범위는 $8.0\;{\times}\;10^{-7}\;M$에서 $2.0\;{\times}\;10^{-4}\;M$이고, 검출한계는 $1.0\;{\times}\;10^{-7}\;M$이다. 완충용액으로 5 배 희석한 뇨 시료에서 에피네피린의 회수율은 6 회 측정에서 $101.5({\pm}3.2)%$ 이었다.

• 공기청정기술
• /
• 제17권4호통권67호
• /
• pp.39-57
• /
• 2004

첨단산업으로 불리는 반도체, LCD, PDP, 유기EL(OLED) 등의 생산 공정은 고도의 청정상태를 요구하며, 때문에 이들의 생산공정 중 대부분이 클린룸 내에서 이루어진다. 클린룸 내에서의 주요공정은 크게 박막형성(Layering), 노광(Photo Lithography), 식각(Etching) 등 3가지 공정으로 나눌 수 있으며, 반도체 제조공정의 경우 특별히 도핑(Doping) 공정이 추가된다. 오염물질을 함유하는 클린룸 배기는 일반적으로 산, 알칼리, Toxic(PFCs, Flammable), VOC 등으로 분류하며, 각각의 배기는 각 배기특성에 맞는 오염제어 장치를 통해, 정화된 후, 대기로 방출된다. 산, 알칼리 배기는 일반적으로 최종 단계에서 중앙집중식 습식스크러버에 의해 흡수, 중화 처리되며, VOC의 경우 농축기(Concentrator) & 축열식 열 산화장치(RTO) 설비에 의해 연소 처리된다. 하지만 CVD공정으로부터의 배기가 주를 이루는 Toxic배기의 경우, 다량의 PFCs(과불소화합물) 가스를 함유하고 있는 이유로, 대부분 클린룸 내부에 P.O.U(Point of use) 처리장치가 설치되며, P.O.U에 의해 1차 처리된 후 최종적으로 중앙집중식 습식스크러버를 거쳐 대기로 방출된다. 알칼리배기의 주성분으로는 암모니아($NH_3$), HMDS (Hexa Methyl DiSilazane), TMAH (Tetra Methyl Ammonium Hydroxide), LGL, CD 등이며 흡수액에 황산(Sulfuric Acid)용액을 공급, 중화처리하고 있다. 탄소성분을 먹이로 하는 미생물의 번식에 의한 막힘 문제를 제외하고는 큰 문제가 없다. 하지만 Toxic배기 및 산배기의 경우 처리효율이, 가스흡수 이론에 의한 계산결과와 비교할 때, 매우 저조하게 나타나는 효율부족 현상을 겪고 있으며, 이는 잔여 PFCs 가스성분 및 반응에어로졸, 응축에어로졸 등의 영향으로 추정하고 있다. 최근 Toxic 배기의 경우, P.O.U 설비를 Burn & Wet type으로 변경하여, 배기 중 PFCs 및 반응에 에어로졸($SiO_2$)의 농도를 원천적으로 감소시키는 노력이 진행 중이다. 산배기의 경우, 산결로 현상에 의한, 응축에어로졸이 문제가 되고 있으나 내식열교환기(Anti-Corrosive Heat Exchanger), 하전액적스크러버 시스템(Charged Droplets Scrubber System), Wet ESP(Wet Electrostatic Procipitator) 등의 도입을 통해 문제해결을 위한 노력을 경주하고 있다.

• 분석과학
• /
• 제15권5호
• /
• pp.433-438
• /
• 2002

국제원자력기구로부터 제공받은 2종 (V-50, P-50)의 인공적으로 준비된 여과지상의 도시분진시료중의 미량원소를 중성자방사화분석법을 사용하여 비파괴 분석하였다. 중성자방사화분석의 품질관리를 위해 미국표준기술원의 인증표준물질 (Urban Particulate Matter, NIST SRM1648)이 사용되었으며 여과지상의 분진시료에서는 약 20종의 원소를 분석하였다. 측정결과는 실험실간 비교 및 숙련도 평가를 위하여 중성자방사화분석법, 하전입자유도 X-선 방출분광법, 유도결합플라즈마 질량분석법 등을 이용한 세계 40개국, 49개 실험실의 분석값들과 함께 통계처리 되었다. 통계 처리한 결과, 본 실험실의 분석값들의 Z-score가 ${\pm}2$ 이내에 들어오는 결과를 얻었으며, 숙련도 시험도 분석된 모든 원소의 정확도와 정밀도가 기준에 통과되는 신뢰성 있는 결과를 얻어 현재 수행하고 있는 대기분진시료들의 분석품질관리가 적합함을 입증하였다.