• 제목/요약/키워드: Material separation

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전기이중층 커패시터용 내재적 미세 다공성 고분자 기반 3차원 다공성 탄소 전극 (Intrinsic Porous Polymer-derived 3D Porous Carbon Electrodes for Electrical Double Layer Capacitor Applications)

  • 한재희;서동학;김태호
    • 공업화학
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    • 제29권6호
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    • pp.759-764
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    • 2018
  • 내재적 미세 다공성 고분자(polymer of intrinsic microporosity, PIM-1)를 사용하여 빈용매 유도 상전이법으로부터 3차원 다공성 구조를 가지는 필름을 형성하고, 이를 탄화하여 3차원 다공성 탄소(cNPIM)를 제조하였다. 전자주사현미경 분석을 통해 상전이 공정을 적용한 탄소소재가 마이크로, 메조, 매크로 기공을 모두 가지면서 서로 연결된 계층적 3차원 다공구조를 나타냄을 확인하였다. 특히 상전이 공정의 용매의 함량비를 조절함으로써 기공구조를 제어할 수 있었으며, 결과적으로 평균 0.75 nm의 기공 크기와 $2101.1m^2/g$의 높은 비표면적을 가지면서 약 30%의 메조, 마크로 기공구조를 겸비한 최적화된 다공성 탄소 전극을 제조할 수 있었다. 제조된 3차원 다공성 탄소소재를 전기이중층 캐퍼시터용 전극물질로 사용하여 수계전해질에서 측정한 결과, 높은 비표면적을 가지는 탄소 소재 내의 비약적 이온 이동속도 향상 효과로 높은 비축전용량(304.8 F/g@10 mV/s)과 우수한 충 방전 속도(77% 용량유지율@100 mV/s)를 나타내었다.

산소 분리를 위한 La0.6Sr0.4Ti0.3Fe0.7O3-δ가 코팅된 Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ 이온전도성 분리막에서 Cr 불순물의 온도 의존성 (Temperature Dependence of Cr Impurity in La0.6Sr0.4Ti0.3Fe0.7O3-δ Coated Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ Ion Conducting Membrane for oxygen Separation)

  • 박유강;박정훈
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제57권1호
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    • pp.11-16
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    • 2019
  • 높은 산소 분리 특성과 $CO_2$에 대한 안정성을 보인 $La_{0.6}Sr_{0.4}Ti_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$(LSTF)가 코팅된 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$(BSCF) 분리막을 bench 규모의 장치에 적용하여 산소 투과 실험을 수행 하였다. 또한 실험실 규모 장치와 bench 규모장치의 분리막 반응기 내 온도 구배에 따라서 분리막을 3영역으로 나누어 각각 비교 분석하였다. $900^{\circ}C$까지 온도 범위에서 산소 투과 실험을 진행하면서 Cr 침적의 온도 의존성을 조사하였다. 그 결과 실험실 장치에서 측정한 산소 투과율인 $3.79ml/min{\cdot}cm^2$에 비해 현저히 낮은 $2.37ml/min{\cdot}cm^2$를 확인했다. 이와 같은 산소 투과율의 감소는 XRD와 SEM/EDS 분석을 통하여 분리막 반응기의 합금 재질에서 방출되어 나온 기상 Cr의 분리막 표면 침적에 의한 것임을 밝혀냈다. 특히 중온 영역에서 많은 양의 Cr이 발견되었다.

Polyaniline을 이용한 CNT fiber 유연 전극 기반의 비효소적 글루코스 검출 (Enzyme-Free Glucose Sensing with Polyaniline-Decorated Flexible CNT Fiber Electrode)

  • 송민정
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제60권1호
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    • pp.1-6
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    • 2022
  • 최근 웨어러블 디바이스에 대한 수요가 증가하면서 유연 전극 소재 개발에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히, 헬스케어용 웨어러블 센서들은 체온이나 심장 박동, 혈당, 혈중 산소 농도 등 신체 정보들의 실시간·지속적인 모니터링과 정확한 진단, 검출이 가능해야 하기 때문에 고성능 유연 전극 소재의 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 탄소나노튜브 섬유(carbon nanotube fiber; CNT fiber) 기반의 유연 전극 소재의 성능을 개선시키기 위해 CNT fiber 위에 전기화학적 중합(electrochemical polymerization) 공정을 통해 polyaniline (PANI) layer를 합성하고, 이에 대한 전기화학적 특성 분석과 비효소적 글루코스(glucose) 검출 특성을 확인하였다. 제작된 PANI/CNT fiber 전극의 표면 분석은 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 진행되었으며, 전극의 전기화학적 특성 및 글루코스에 대한 센싱 성능은 시간대전류법(CA)과 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스법(EIS)을 이용하여 분석되었다. PANI/CNT fiber 전극의 전기화학적 특성은 bare CNT fiber 전극에 비해 작은 electron transfer resistance와 낮은 peak separation potential, 증가된 전극 면적을 나타내며, 이런 향상된 특성들 덕분에 글루코스 검출에 대한 센싱 성능이 개선되었다. 따라서, 본 연구를 기반으로 다양한 나노구조체를 도입하고 접목을 통해 고성능 CNT fiber 기반의 유연 전극 소재 개발이 가능할 것으로 기대된다.

PES 여과막의 물리적 막오염 개선을 위한 기공 구조 개선 연구 (Improving Physical Fouling Tolerance of PES Filtration Membranes by Using Double-layer Casting Methods)

  • 김창헌;유영민;김인철;남승은;이정현;백영빈;조영훈
    • 멤브레인
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    • 제33권4호
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    • pp.191-200
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    • 2023
  • Polyethersulfone (PES)은 친수성과 상분리법의 용이성 덕분에 수처리 및 정제 분야에서 정밀여과 및 한외여과막 소재로 일반적으로 사용된다. 그러나, 비용매 유도 상분리법으로 제조된 PES 분리막, 특히 지지체가 없는 여과막의 경우 도프의 조성과 기재의 특성에 따라 여과막 하부에 낮은 기공도를 갖는 치밀층이 형성되기 쉽고, 이러한 치밀층으로 인해 수투과 저항이 증가하고 오염물질의 쌓임에 의한 막오염이 일어난다. 본 연구에서는 PES 여과막 제조 시 상전이 과정의 수축으로 인해 분리막 하부에 물이 침투하여 치밀층을 형성, 심각한 막오염을 유발할 수 있음을 확인하였다. 동일한 선택층을 갖는 PES 여과막을 단일층 및 이중층 캐스팅법으로 각각 제조하여 하부 치밀층이 여과막의 투과성능 및 막오염에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 하부 치밀층이 없는 이중층 캐스팅된 여과막은 기존 여과막 대비 높은 투과성능 및 막오염에 대한 저항성을 보였으며, 이를 통해 다공성 여과막의 내오염성을 향상시키기 위한 표면 기공도 및 기공 구조 등 물리적 구조의 최적화가 중요함을 확인하였다.

폐리튬인산철 양극재로부터 리튬의 선침출 및 인과 철의 개별적 분리 회수 연구 (Pre-leaching of Lithium and Individual Separation/Recovery of Phosphorus and Iron from Waste Lithium Iron Phosphate Cathode Materials)

  • 김희선;김보람;김대원
    • 청정기술
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    • 제30권1호
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    • pp.28-36
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    • 2024
  • 전기차의 수요가 증가함에 따라 리튬이온전지의 시장 또한 급증하고 있다. 리튬이온전지의 배터리 수명은 제한되어 있으며, 수명을 다한 배터리의 교체 필연적이므로 폐리튬이온전지 배터리가 발생하게 된다. 이에 리튬이온전지 중 폐리튬인산철(LiFePO4, 이하 LFP라고 함) 양극재 분말에서부터 리튬은 선택적으로 선침출하고 인산철(FePO4) 분말을 회수하였다. 회수된 인산철 분말은 탄산나트륨(Na2CO3) 분말과 혼합하여 열처리하여 그 결정상을 확인하였다. 열처리 온도를 변수로 하였고, 이후 증류수를 이용하여 수침출 후 각 성분의 침출률 및 분말 특성을 비교하였다. 본 연구에서 리튬은 약 100% 침출률을 보였고 800 ℃에서 열처리한 분말의 경우 인이 약 99% 침출되었으며, 침출 잔사는 Fe2O3 단일 결정상으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 폐LFP 분말로부터 리튬, 인 그리고 철 성분을 개별적으로 분리 및 회수할 수 있었다.

PVA/AA계 광 고분자 필름의 SeO2 및 TiO2 나노 입자 첨가에 의한 회절 효율 변화 (Diffraction Efficiency Change in PVA/AA Photopolymer Films by SeO2 and TiO2 Nano Particle Addition)

  • 조지훈;이주철;윤성;남승웅;김대흠
    • 한국광학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.82-88
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    • 2010
  • 광고분자 필름은 광 정보를 보유한 홀로그램을 3차원적으로 저장하는 기록매질이다. 광고분자는 다른 기록 매질에 비해 높은 회절효율을 가지며, 가격이 저렴하고, 처리가 간편하다는 장점을 가지고 있어 그 활용가치가 다른 매질들에 비하여 높이 평가되고 있다. 본 연구에서는 회절특성을 갖는 $SeO_2$$TiO_2$를 첨가한 PVA/AA계 광 고분자 필름을 제조하였다. PVA 분자량 및 모노머와 개시제, 광 감각제의 조성은 이전 실험에 의한 최적 비율로 정하였고, $TiO_2$가 회절 효율에 직접적으로 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해서 $SeO_2$$TiO_2$의 조성을 변화시켜 가면서 실험해 보았다. $TiO_2$(0.1 mg~1.0 mg)만 첨가한 실험은 $TiO_2$의 조성이 변하여도 회절 효율의 값은 변화가 없었다. 즉, 회절 효율 변화에 직접적으로 영향을 미치지 않았다. $SeO_2$ 0.1 mg과 $TiO_2$ 0.9 mg부터 $SeO_2$ 0.9 mg과 $TiO_2$ 0.1 mg까지 조성을 변화시키면서 회절 효율을 관찰한 결과 $SeO_2$ 0.8 mg과 $TiO_2$ 0.2 mg을 넣었을 때에 가장 높은 회절효율 값인 73.75% 를 얻었다. 또한, $TiO_2$의 양에는 상관없이 $SeO_2$의 양이 증가 할수록 회절효율의 값이 완만하게 증가하는 경향을 볼 수 있었다. 과다한 양의 나노 입자를 첨가할 경우 필름 제조 시 용해도 저하에 의해 석출되어 투명한 필름을 얻을 수 없고 이는 광 특성 저하에 영향을 미치게 된다. 따라서 $TiO_2$의 함량은 효과를 나타낼 수 있는 필요한 만큼만 첨가 시켜주고 $SeO_2$의 양을 최대한 첨가 시켜주어 넓은 각도범위에서 높은 회절 효율 값을 유지할 수 있는 필름을 제작 할 수 있었다.

생분해성 폐기물 입경이 MBT시스템과 연계된 호기성안정화반응에 미치는 영향 (Effect of Biodegradable Waste Particle Size on Aerobic Stabilization Reactions in MBT System)

  • 권상혁;반종섭;김수진;배재근
    • 대한환경공학회지
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    • 제33권7호
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    • pp.523-529
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    • 2011
  • 본 연구는 MBT시스템과 연계된 호기성안정화장치에서 입경 크기가 안정화에 미치는 영향을 검토하기 위하여 실시되었다. 반응기내 생분해성 폐기물(음식물류 폐기물 60%, 종이류 폐기물 25%, 목재류 폐기물 2% 및 퇴비 5%)을 동일한 조성으로 충전하고, 각각의 입경을 5 mm, 10 mm, 20 mm, 50 mm, 100 mm 및 미선별 등으로 조절하여 충전한 후에 안정화 정도를 비교분석하였다. 실험결과 온도변화에서는 50 mm 이하의 입경에서 최고 온도가 $65^{\circ}C$ 이상을 보였으며, 100 mm와 미선별 반응기에서는 최고온도가 약 $50^{\circ}C$를 보였다. $CO_2$ 가스의 발생량은 입경의 크기에 따라 발생량이 비례하는 현상이 관찰되지 않고, 오히려 100 mm 이상에서 높은 발생량을 보였다. 반응과정중 습윤 및 건윤기준의 무게변화는 입경 크기가 가장 작은 5 mm에서 각각 30% 및 46%의 감소율을 보였으며, 입경이 클수록 감소율이 낮아지는 경향을 보였다. 물용출 $COD_{Cr}$ 및 TOC는 입경 크기가 50 mm 이하인 반응기에서는 반응초기 대비 감소율이 약 80%로 나타난 반면 입경이 100 mm 및 미선별 반응기에서는 약 60%의 감소율을 나타내었다. 이러한 결과로부터 생분해성 폐기물의 입경이 작을수록 유기물의 분해율이 높아져 생분해성 물질의 분해 안정화가 촉진되는 것으로 나타났으며, 가능한 50 mm 이하로 입경을 조절하여 반응시키는 것이 필요한 것으로 나타났다.

콜타르 유분 중에 함유된 인돌의 고순도 정제 - 용액 결정화에 의한 인돌 유사 비점 혼합물의 분리 - (High-Purity Purification of Indole Contained in Coal Tar Fraction - Separation of Close Boiling Mixtures of Indole by Solute Crystallization -)

  • 김수진;강호철;정화진
    • 공업화학
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    • 제21권2호
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    • pp.238-241
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    • 2010
  • 콜타르 유분(유출온도범위: $240{\sim}265^{\circ}C$)으로부터 추출-증류의 조합에 의해 회수한 54.3 wt% 인돌 유출액(유출온도범위 $250{\sim}255^{\circ}C$)을 원료로 사용하여 용액 결정화 조작을 행해 인돌의 고순도 정제를 검토했다. 원료 유출액은 8성분(quinoline, iso-quinoline, indole, quinaldine, 1-methylnaphthalene, 2-methylnaphthalene, biphenyl, phenyl ether)으로 구성되어 있다. 결정화 조작의 용매로서는 노말헥산을, 냉매로서는 메탄올 수용액(50 : 50 vol%)을 각각 사용하였으며, 결정화 장치로서는 재킷이 부착된 pyrex제 유리 회분 교반기를 사용했다. 결정화 온도와 용매/원료의 초기 체적비의 증가는 인돌의 순도를 향상시켰으나, 역으로 수율을 저하시켰다. 석출된 결정의 세정조작 없이, 노말헥산을 용매로 사용한 용액 결정화 조작에 의해 고순도(99.3 wt%)의 인돌을 고수율(50%)로 회수할 수 있었다.

페인트 도장공사의 색관리에 관한 연구 (A study on the color controlled of painter's work)

  • 심명섭;이현정
    • 한국건축시공학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.107-114
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    • 2003
  • This study aims to find methods that prevents aging of buildings paint coating and that limits defects in construction. Defects in painting can occur in four stages: pure paint, during painting, after the paint coating has dried, and after some period of time has passed after coating. Paint may become bad due to precipitation of pigments, formation of membranes, and seeding during manufacturing. Therefore, it is important that the paint is well mixed and kept airtight at a cool, dark place. Indents, paint brush strokes, orange peel, separation of colors, and paint running and spreading during the paint work process can be prevented by using high quality materials and applying a high-level of construction method. After the paint coating has dried, boiling, yellowing, poor drying, poor bonding, and/or glen deficiency may occur. These are influenced by the levels of cleanness of the dried product, drying temperature and hydration. Then, when the coating has been left dried for some period of time, cracking, peeling, scaling, swelling, discoloring, and/or rusting may develop due to the ultraviolet and contaminants in the air. Since these defects occur due to inappropriate construction schedule and/or hot and humid condition, one must use weatherproof materials. Furthermore, poor paint color may be caused by contamination in the sample plate, discoloration, and/or discrepancies in colors which are due to material differences, level of glossiness, degree of dispersion, dual color property of metallic colors, precipitation of pigments, etc. One should achieve reduction in construction cost and effectiveness in paint work by limiting contaminations in the construction site and strictly observing to construction regulations.

탄소성해석을 이용한 파열판의 파열예측 (Rupture Prediction of the Rupture Disk Using Elasto-Plastic Analysis)

  • 한혁섭;이원복;구송회;이방업
    • 한국추진공학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.49-56
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    • 2012
  • 파열판은 고압장치에서 안전장치로써 사용하고 있으며, 추진기관에서는 파열을 임의로 제어하기 위한 장치로써 사용한다. 본 논문은 파열판의 파열압력 시험결과와 유한요소해석 결과를 비교하기 위한 것이다. 본 논문에서는 AISI 316L을 이용하여 제작한 파열판의 파열시험을 수행하였으며, 탄소성 물성치와 진 응력-변형률 관계의 다양한 가정을 이용하여 파열판의 파열압력을 계산하였다. 파열시험과 탄소성해석 결과를 통하여 파열판의 크기에 대한 파열압력의 변화를 확인하였다. 시험과 유한요소해석을 통해 파열압력은 파열판의 크기에 의존하며, 탄소성해석을 수행한 결과 다중 선형 응력-변형률 선도만이 의미있는 예측치를 계산할 수 있었다. 파열시험을 통하여 파열판의 크기에 따라 파열위치가 다르다는 것을 확인할 수 있었다. 시험과 해석 결과는 파열판의 크기 변화를 통하여 파열판의 파열압력을 제어하기 위해 사용할 수 있다.