• 멤브레인
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• 제26권1호
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• pp.1-13
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• 2016

연료전지는 화석연료, 특히 내연기관을 대체할 수 있는 가장 대표전인 에너지 기술이다. 가장 중요한 핵심 재료 중 하나로서 연료기체의 장벽 역할을 함과 동시에 수소이온전달 역할을 하는 고분자 전해질 막(PEM)이 있다. PEM 내부에서 수화 채널은 수소이온의 전달통로 역할을 하기 때문에, 많은 연구자들은 높은 함수율을 저가습 상태에서도 유지하여 우수한 수소이온 전달 능력을 보유할 수 있는 상분리현상을 통한 친수성 채널 형성에 대하여 초점을 맞추어 왔다. 본 총설에서는 이러한 낮은 가습조건에서도 높은 수소이온전도도를 갖는 술폰화 PEM들의 합성 전략에 대하여 논의 하여보고, 다른 연구자들의 고성능 탄화수소계 PEM의 설계에 도움을 주고자 하였다.

• 폴리머
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• 제38권2호
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• pp.205-212
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• 2014

본 연구에서는 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES)을 연소배가스에 포함된 수증기를 분리 및 회수하기 위한 고분자 분리막 소재로 사용하기 위해 다양한 물리 화학적 표면개질 방법을 사용하여 PES 평막 표면의 친수성을 향상시키고자 하였다. 균일한 PES 평막을 제조한 후 친수성 향상을 위한 개질 방법으로 산처리, 블렌딩 및 플라즈마 처리를 통해 표면개질을 하였고, 표면 특성을 비교하였다. PES 평막 표면의 특성 변화는 ATR-FTIR, XPS, SEM 및 접촉각 측정을 통해 관찰하였다. 황산을 이용한 산처리 방법과 양친매성 고분자를 이용한 블렌딩 방법에 의해 개질된 PES 평막에서는 접촉각의 변화가 크지 않았다. Ar 플라즈마 처리를 한 경우, 플라스마 처리 시간이 증가함에 따라 PES 표면의 친수성이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 본 결과를 통해 다양한 표면개질 방법 중 플라즈마 방법을 적용하여 PES 표면을 처리하는 것이 PES 막 표면의 친수성 향상에 가장 효과적임을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제25권2호
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• pp.191-201
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• 2015

$TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)계 합금을 제조하고, 합금의 특성을 X-ray diffractometer (XRD), pressure composition temperature (PCT)곡선, scanning electron microscopy (SEM)에 의해 조사하였고, $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)-stainless steel (SS) 복합막에 대해 $H_2-N_2$ 혼합기체분리실험을 하였다. X-선 회절분석에 의하면 $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)계 합금의 결정구조는 TiCo와 같은 입방정구조이었다. $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)계 합금은 $120^{\circ}C$에서 hysteresis현상을 나타내었고, 합금 중 Fe의 양이 증가함에 따라 x=0.90~1.00과 0.50~0.55 범위에서는 hysteresis가 증가하였고, x=0.55~0.90 범위에서는 감소하였다. 가장 작은 hysteresis를 나타낸 합금은 $TiCo_{0.55}Fe_{0.45}$이었다. $120^{\circ}C$에서 $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)-SS 복합막의 수소투과압력의 최저값은 $TiCo_{0.55}Fe_{0.45}$에서 2.5 atm을 나타내었고, 최대값은 $TiCo_{0.90}Fe_{0.10}$에서 10 atm을 나타내었다. $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~.00)-SS 복합막에 의하여 $120^{\circ}C$에서 $H_2-N_2$ 혼합기체를 분리하는 경우, 가장 우수한 복합막은 고압부의 수소투과압력이 2.5 atm으로 가장 낮고, hysteresis가 가장 작은 $TiCo_{0.55}Fe_{0.45}$-SS 복합막이었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제29권9호
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• pp.739-749
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• 1992

The sols prepared by dialyzing solutions, in which the hydrolyzed precipitates of TEOT or directly Ti(OC3H7)4 were resolved, were the nanoparticulate sol with the average particle size less than 7 nm and the anatase crystal phase. In the pH range of 1.5 to 2.9, the particle size of the nanoparticulate TiO2 sols (0.09 mol/ι) increased gradually upto 15 nm~26nm with the increase of pH in the initial aging state but the sols were transparent all the time, and stable without growin any more after 30 days. When the slipcasted porous alumina tubes were coated by the sol-gel dipping method, the minimum particle size and the aging time for forming the coated gel layer at the given pH were optimized. For obtaining the very thin crack-free and reproducible membrane coating, the use of a nanoparticulate TiO2 sol (0.09 mol/ι) aged for about 30 dyas at pH=2.0 was found to be the best.

• 한국환경과학회지
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• 제24권12호
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• pp.1629-1637
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• 2015

To develop various usable water from coal seam gas (CSG) water that needs to be pumped out from coal seams for methane gas production, a feasibility study was carried out, evaluating and analysing a recent report (Coal Seam Gas Water Management Policy 2012) from Queensland State Government in Australia to suggest potential CSG water treatment options for fit-for-purpose usable water production. As CSG water contains intrinsically high salinity-driven total dissolved solid (TDS), bicarbonate, aliphatic carbon, $Ca^{+2}$, $Mg^{+2}$ and so on, it was found that appropriate treatment technologies are required to reduce the hardness below 60 mg/L as $CaCO_3$ by setting the reduction rates of $Ca^{+2}$, $Mg^{+2}$ and Na+ concentrations, as well as TDS reduction. Also, Along with fiber filtration and membrane separation, an oxidation degradation process was found to be required. Along with salinity reduction, as CSG water contains organic compounds (TOC: 248 mg/L, $C_6-C_9$: <20 mg/L and $C_{10}-C_{36}$: <60 mg/L), compounds with relatively high molecular weights ($C_{10}-C_{36}$) need to be treated first. Therefore, this study suggests a combined system design with filtration (Reverse osmosis) and oxidation reduction (electrolysis) technologies, offering proper operating conditions to produce fit-for-purpose usable water from CSG water.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.810-815
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• 2011

역삼투막을 이용한 해수담수화 과정에서 발생하는 농축수 내에는 고농도의 $Na^+$ 이온이 포함되어 있으며, 이를 경제성 있는 NaOH 용액으로 회수하기 위해 전기분해를 적용하였다. 실험실 규모의 전기분해장치를 구성하여 실험조건의 변화에 따른 NaOH 용액의 합성농도를 비교하였다. 이온교환막의 종류(CIMS 막, Nafion 막), 이온교환막의 전처리 유무, 농축수의 유입 유속(73 mL/min ~ 200 mL/min), 모의 농축수의 농도(1.5 M ~ 5 M), 전류(1.5 A, 2 A) 등의 인자를 변화시켜 전기분해를 수행한 결과, CIMS 막은 Nafion 막에 비하여 NaOH 용액의 합성효율은 뛰어나지만, 장시간운전 이후에 염소가스에 대한 내구성이 떨어졌다. 또한, 모의 농축수의 $Na^+$ 이온농도와 전류가 높을수록 NaOH 용액의 합성효율은 증가하였으나, 모의 농축수의 유입 유속이 낮을수록 합성효율은 증가하였다.

• 멤브레인
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• 제15권2호
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• pp.157-164
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• 2005

본 연구에서는 폴리올레핀산업에서 배출되는 배가스 내에 존재하는 미반응 올레핀 단량체를 분리${\cdot}$회수를 위한 막분리 공정 개발에 관한 연구로 중공사형 복합막의 개발에 관한 연구 결과이다. 중공사형 복합막의 제조를 위해 먼저 고분자 용액의 조성과 내부응고제의 조성을 변화시켜 다양한 구조와 투과도를 갖는 중공사 지지체를 제조하였으며, 그 위에 올레핀 단량체를 선택적으로 투과${\cdot}$분리시킬 수 있는 고무상 고분자(폴리디메틸실록산) 선택층을 코팅 용액의 농도를 조절하여 두께를 조절해 가며 중공사형 복합막을 제조하였다. 제조되어진 중공사 지지체와 복합막의 구조 및 코팅 두께는 전자주사현미경(SEM)을 통하여 확인하였으며, 올레핀(에틸렌, 프로필렌, 부텐) 및 질소 등의 기체에 대한 단일가스 투과도를 측정하여 그 분리성능을 평가하였다. 최적화된 중공사 복합막의 코팅 두께는 약 $10\;{\mu}m$이였으며, 올레핀의 투과도는 에틸렌의 경우 75 GPU, 프로필렌과 부텐의 경우 각각 200과 1,120 GPU로 조사되었다. 그리고 질소대비 올레핀의 이상 선택도는 에틸렌/질소가 6.4, 프로필렌/질소, 부텐/질소가 각각 17과 97로 선택층으로 사용한 폴리디메틸실록산의 고유한 선택도와 유사한 값을 보였다. 이러한 결과로 보아 올레핀 배가스의 분리회수를 위한 새로운 중공사형 복합막이 성공적으로 제작되었음을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제29권1호
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• pp.44-50
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• 2019

본 논문에서는 SBS-g-POEM 블록-그래프트 공중합체, 이온성 액체(EMIMTFSI) 및 ZIF-8 나노 입자를 사용하여 $CO_2/N_2$ 기체를 분리하기 위한 혼합 매질 분리막(MMMs)을 개발하였다. SBS-g-POEM은 낮은 비용이 드는 자유 라디칼 중합법을 통해 합성된 유연한 블록-그래프트 공중합체이다. EMIMTFSI는 SBS-g-POEM 매트릭스에 용해시켰으며, 합성된 ZIF-8 나노 입자들 역시 공중합체의 매트릭스에 분산시켰다. 제조된 시료들의 특성은 푸리에 변환 적외 분광법(FT-IR), 시차 주사 열량계(DSC), 주사 전자 현미경(SEM), X선 회절 분석(XRD)을 통해 확인하였으며, 분석 결과 각 성분들은 서로 간의 좋은 혼화성을 나타내었다. 기체 분리 성능은 time-lag measurements를 통해 확인되었으며, 537.0 barrer의 $CO_2$ 투과도와 15.2의 $CO_2/N_2$ 선택도를 나타내었다. 이를 통해 첨가된 EMIMTFSI와 ZIF-8 나노 입자는 $CO_2/N_2$ 선택도를 크게 희생시키지 않고 기체 투과도를 두 배 이상 향상시키는 것으로 확인되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권2호
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• pp.154-165
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• 2014

최근 수평시추, 수압파쇄 등의 기술발전에 따라 셰일가스, 셰일오일, 석탄층 메탄가스 등 비전통자원개발이 활성화 되었다. 이러한 기술발전으로 생산성이 향상되었지만, 화학약품이 포함된 수압파쇄 유체와 오일, 가스와 고농도의 염과 방사성 물질을 함유하는 생산수가 가스 생산중 발생하게 된다. 이같이 생성된 대량의 폐수에 따른 부정적인 환경적 요인은 비전통자원개발에 주요 장애요소로 급격히 대두되고 있다. 본 연구에서는 비전통자원개발에 따른 회수수와 생산수의 처리방법에 대한 융합적인 토대를 제시하고, 새롭게 떠오르는 다양한 수처리 기술을 총설하고자 한다. 비전통 자원개발 현장에 적용 가능한 기본적인 분리공정인 막분리, 증발, 결정화, 탈염공정 기술을 소개하고 또한 대량의 수자원을 사용하는 비전통자원개발의 특성상 물의 재이용 및 재활용이 가능한 기술을 소개하고자 한다.

• 멤브레인
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• 제25권1호
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• pp.42-47
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• 2015

PEBAX[poly(ether-block-amide)]에 NaY zeolite를 첨가하여 PEBAX-NaY zeolite 복합막을 제조하고 제조한 복합막에 대한 $C_3H_6$와 $C_3H_8$의 투과도와 선택도($C_3H_6/C_3H_8$)에 대하여 조사하였다. SEM관찰에 의하면 PEBAX-NaY zeolite 복합막 내에 NaY zeolite는 $0.5{\sim}2.5{\mu}m$의 덩어리 상태로 분산되어 있었다. TGA측정에 의하면 PEBAX에 NaY zeolite가 첨가되면 첨가된 NaY zeolite 양만큼의 질량 변화를 알 수 있었다. 기체투과 실험에 의하면 PEBAX-NaY zeolite 복합막 내의 NaY zeolite함량이 증가할수록 $C_3H_6$와 $C_3H_8$의 투과도는 감소하였고, $C_3H_6$의 투과도는 $C_3H_8$의 투과도보다는 크게 나타났으며, 기체선택도($C_3H_6/C_3H_8$)는 감소하는 경향을 나타내었다.