• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.209-218
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• 2022

Recently, research on the development of anion exchange membranes (AEMs) has received considerable attention from the scientific community around the world. Here, we fabricated a series of AEMs with branched structures with different alkyl spacers and conducted comparative evaluations. The introduction of these branched structures is an attempt to overcome the low ionic conductivity and stability problems that AEMs are currently facing. To this end, branched polymers with different spacer lengths were synthesized and properties of each membrane prepared according to the branched structure were compared. The chemical structure of the polymer was investigated by proton nuclear magnetic resonance, Fourier transform infrared, and gel permeation chromatography, and the thermal properties were investigated using thermogravimetric analysis. The branched anion exchange membrane with (CH₂)₃ and (CH₂)₆ spacers exhibited ionic conductivities of 8.9 mS cm^-1 and 22 mS cm^-1 at 90℃, respectively. This means that the length of the spacer affects the ionic conductivity. Therefore, this study showing the effect of the spacer length on the ionic conductivity of the membrane in the polymer structure constituting the ion exchange membrane is judged to be very useful for future application studies of AEM fuel cells.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제33권3호
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• pp.113-120
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• 2008

이 연구에서는 국내 개발중인 초고온가스로 (VHTR: Very High Temperature Reactor)를 대상으로, 발생되는 삼중수소 양, 계통간 이송, 제거, 분포 그리고 최종적으로 생산된 수소에 대한 삼중수소에 의한 오염 준위를 예측할 수 있는 해석 모델인 TRITGO 코드를 소개하였고, 수소를 생산하는 IS (Iodine Sulfide) 계통으로의 삼중수소 투과양을 모의할 수 있도록 코드를 개선하였다. 또한 GT-MHR 600MW 열출력을 가정, 최종 수소 생산물의 삼중수소에 의한 오염치를 예측하였다. 예상 오염치는 약 0.055 Bq/$H_2-g$으로 일본 규제치 56 Bq/$H_2-g$에 약 1/1000 수준으로 낮게 예측되었다. 모의 결과 삼중수소 방출을 억제하기 위해서는 피복관의 건전성 유지 및 헬륨 냉각재와 흑연으로 구성된 반사체내 불순물인 $^3He$ 및 Li을 가능한한 낮은 준위로 유지하는 것이 필요함을 보여 주었다. 또한 냉각재내 불순물을 직접 제거할 수 있는 정화계통의 성능이 중요한 설계인자로 판단되었다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.176-183
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• 2016

본 연구는 연료전지용 고분자 전해질 막의 성능 향상에 관한 것으로서 연료전지를 구동하기 위해 요구되는 전해질 막의 특성에 대하여 연구하였다. Bis(4-fluorophenyl)phenyl phosphine oxide를 발연 황산을 이용하여 양이온($H^+$)을 전도할 수 있는 술폰산기를 치환시켜 주었다. 친수성 올리고머와 소수성 올리고머를 각각 합성하고, 블록 공중합체는 친수성 올리고머와 소수성 올리고머를 방향족 친핵성 치환반응에 의해 제조하였다. 블록 공중합체의 구조 및 술폰화도(DS)는 $^1H$-NMR, 겔 침투 크로마토그래피 (GPC) 분석에 의해 확인하였다. 열적 안정성은 열중량 분석(TGA)을 통해 확인하였으며, 본 연구에서 제조한 블록 코폴리머는 $200^{\circ}C$ 이상의 온도 조건에서 내열성을 나타내었다. 또한, 이온전도성은 연료전지 전해질 막으로서의 성능을 증명하기 위해 이온전도도 시험을 수행하였다. 제조한 막은 온도가 증가할수록 발달된 이온클러스터의 영향으로 최대 58 mS/cm의 이온전도성을 보였다. 블록 코폴리머의 미세 상 분리의 특성은 AFM분석을 통해 확인하였다.

• 폴리머
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• 제29권4호
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• pp.350-356
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• 2005

아크릴계 골시멘트의 기계적 물성을 향상시키고 중합열을 낮추기 위하여 폴리(메틸 메타크릴레이트)/몬모릴로나이트 나노복합체를 골시멘트에 도입하는 연구를 행하였다. 나노복합체는 현탁중합으로 합성하였고 이의 특성을 주사전자 현미경, X-선 회절분석기, 투과전자현미경, 젤 투과 크로마토그래피, 입도분석기, 에너지 분산 분광기로 확인하였다. 폴리(메틸 메타크릴레이트)/몬모릴로나이트 나노복합체를 도입한 골시멘트를 제조하고, 이의 발열특성, 인장 및 압축특성을 조사하였다. 합성된 입자는 몬모릴로나이트 층들이 부분적으로 박리되고 고분자가 삽입된 나노복합체였고, 직경이 약 $50\~60$um인 구형이었다. 골시멘트의 경화온도는 $98^{circ}C$에서 $81\~87^{circ}C$로 감소하였으며, 골시멘트의 기계적 특성을 측정해 본 결과 0.1$wt\%$몬모릴로나이트를 함유하고 있는 골시멘트의 기계적 강도는 증가하였으나, 그 이상에서는 대체로 감소하는 경향을 보였다. 이는 현탁중합 과정에 생성된 나노복합체 내의 기포에 기인하는 것으로 사료된다.

• 멤브레인
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• 제25권3호
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• pp.231-238
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• 2015

본 연구에서는 부분지환족 dianhydride인 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride (DOCDA)와 다섯가지 diamine (2,5-dimethyl-1,4-phenylene diamine (2M), 2,4,6-trimethyl-1,3-phenylene diamine (3M), 1,5-naphthalene diamine (NDA), 4,4-diaminodiphenyl methane (MDA), 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA))을 two-step 이미드화를 통해 공중합하였다. 합성된 폴리이미드 공중합체를 FT-IR, 고유점도, DSC, TGA 그리고 용해도 측정을 통해 구조분석 및 물성을 확인하였다. 또한 6FDA를 dianhydride로 한 공중합체를 같은 방법으로 합성하여 함께 비교하였다. 그 결과, 모든 공중합체는 0.32~0.58의 고유점도를 가졌으며, DOCDA계 공중합체는 6FDA를 포함한 공중합체보다 약간 낮은 값을 보이나 약 $400^{\circ}C$까지 견딜 수 있는 열적 안정성과 여러 가지 용매에 대한 우수한 용해성을 나타내었다. 또한 얻어진 폴리이미드를 이용해 평막을 제조하여 $CO_2$ 및 $CH_4$에 대한 기체투과도를 평가하였고 공중합체는 구조변화에 따른 투과-선택도의 상충관계를 보여주었다.

• 멤브레인
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• 제24권4호
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• pp.285-291
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• 2014

PTMSP[Poly(1-trimethylsilyl-1-propyne)]-NaY zeolite 복합막이 PTMSP에 0~50 wt% NaY zeolite를 첨가하여 제조되었다. 이 막들의 특성을 FT-IR, $^1H$-NMR, GPC, DSC, TGA, SEM에 의해서 조사하였다. 기체투과 실험은 $23{\sim}26^{\circ}C$, $2kgf/cm^2$에서 행하였고, 복합막에 대한 수소와 질소의 투과선택성은 NaY zeolite 함량에 따라 조사하였다. TGA 측정에 의하면 PTMSP에 NaY zeolite가 첨가되었을 때 PTMSP의 열적 안정성은 향상되었다. SEM 관찰에 의하면 NaY zeolite는 PTMSP-NaY zeolite 복합막 내에 약 $1.5{\mu}m$ 크기로 분산되어 있었다. PTMSP-NaY zeolite 복합막에 대한 $N_2$와 $H_2$의 투과도는 NaY zeolite 함량이 증가하면 증가하였다. 그리고 PTMSP-NaY zeolite 복합막의 $N_2$에 대한 $H_2$의 선택성은 NaY zeolite 함량이 증가하면 감소하였다.

• 공업화학
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• 제28권5호
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• pp.534-538
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• 2017

본 연구에서는 PFO (pyrolyzed fuel oil)의 개질을 통해 탄소전구체(피치)를 제조한 후, 유기용매를 통한 분자량 조절을 하고 탄화하여 음극소재를 제조하였다. 리튬이차전지 음극소재의 전기화학적 특성은 석유계 피치를 사용하여 조사되었다. 사용된 세 종류의 피치는 3903, 4001, 4002이며, 각 PFO를 $390^{\circ}C$ 3 h, $400^{\circ}C$ 1 h, $400^{\circ}C$ 2 h 열처리 하여 제조하였다. 제조된 헥산 불용성 피치의 물리적 특성은 XRD, TGA, GPC, SEM으로 분석되었다. 음극소재로서의 피치의 전기화학적 특성은 충 방전, 순환전압전류, 임피던스, 속도 테스트를 통해 조사되었다. 4001 피치를 통하여 제조된 음극소재와 $LiPF_6$ (EC : DMC = 1 : 1 vol%, VC 3 wt%)를 사용하여 제조한 반쪽 전지는 향상된 초기용량(310 mAh/g)을 보였으며, 초기 효율(82%), 2 C/0.1 C 속도특성(90%), 용량 유지율 85%의 특성을 보였다. 본 연구에서 제조된 피치는 사이클 특성과 속도특성이 향상됨을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제26권3호
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• pp.197-204
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• 2016

에스테르(ester)의 모델 수용액으로부터 에스테르 성분을 회수하기 위한 투과증발 공정에서, 공급액의 농도와 온도 변화에 따른 에스테르와 물의 플럭스를 측정하였다. 공급액의 에스테르 농도가 0.15 wt%에서 0.60 wt%로 증가함에 따라 에틸 아세테이트(EA), 프로필 아세테이트(PA), 에틸 프로피오네이트(EP), 부틸 아세테이트(BA), 그리고 에틸 부티레이트(EB)의 플럭스는 증가하였으며, 공급액의 온도가 $30^{\circ}C$에서 $50^{\circ}C$로 증가함에 따라 플럭스가 증가하였다. 에스테르 플럭스의 크기는 (EA) < (PA, EP) < (BA, EB) 순서이었으며, 이는 에스테르와 막 표면과의 친화도에 크게 의존하는 것을 보여준다. 즉, EA는 분자쇄 내에 소수성 기($-CH_2-$)를 1개, (PA, EP)는 2개를 포함하고 있으나, (BA, EB)는 3개를 가지고 있어 가장 소수성이 크기 때문이다. 이러한 에스테르 분자의 소수성이 에스테르 플럭스에 미치는 영향뿐 아니라 막 표면의 소수성이 에스테르 플럭스에 미치는 영향에 관한 연구가 더 필요할 것이다. 온도가 증가함에 따라, EA, PA, EP, BA, and EB 수용액의 물 플럭스는 증가하였으나, 농도 변화에 따른 물 플럭스는 거의 변화가 없었다. 본 투과증발에 대한 실험결과는 기존의 열을 이용하는 증발공정과 증류공정을 대체할 수 있는 공정으로서 향 성분의 회수공정을 개선하는 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 멤브레인
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• 제20권4호
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• pp.312-319
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• 2010

탄소막은 고분자막에 비해 높은 선택성과 투과성, 열적, 화학적 안정성을 가지고 있어 기체 분리, 특히 휘발성 유기화합물(VOCs) 분리막으로 많은 관심을 받고 있다. 활성탄소중공사막은 기공 표면(pore wall)에 형성된 흡착성 미세기공에 의해 선택적으로 응축성 성분이 흡착, 확산되는 흡착-확산 기구에 의해 흡착성-비흡착성 물질이 분리된다. 본 연구에서는 다공성 알루미나 중공사막 지지체에 phenolic resin (novolac type)을 코팅한 후 산화, 탄화 및 활성화 등의 열분해 과정을 통해 막 표면과 기공 표변에 흡착성 미세기공이 형성된 활성탄소중공사막을 제조하였다. 또한 열분해 조건에 따른 phenol/alumina 복합 활성탄소중공사막의 물리적 특성과 기체 투과특성에 대해 살펴보았다. 그 결과, 제조된 phenol/alumina 복합 활성탄소중공사막이 휘발성 유기물질의 대부분을 차지하고 있는 탄화수소를 선택적으로 분리 회수하는데 매우 효과적인 특성을 갖고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 개발된 phenol/alumina 복합 활성탄소중공 사막은 VOCs의 분리, 농축에 매우 효과적으로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 폴리머
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• 제36권4호
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• pp.478-485
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• 2012

Bicyclo(2,2,2)oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride(BTDA)와 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene(BAPB) 단량체를 사용하여 중합한 폴리아믹산(poly(amic acid))에 용액 삽입법을 이용해서 다양한 함량의 유기화 점토를 넣은 후 열 이미드화 방법을 통해 투명한 나노복합체 polyimide(PI) 필름을 합성하였다. 0-1.5 wt%의 다양한 함량의 유기화점토를 포함하는 복합체 필름을 제조한 후, 필름의 광 투과성, 모폴로지, 그리고 가스차단성을 각각 측정하였다. 1.0 wt%의 Cloisite 30B가 포함된 복합체에서 가장 우수한 가스차단성이 측정되었으며, 유기화 점토의 함량이 증가하게 되면 가스차단성은 오히려 감소하였다. PI 복합체 필름은 우수한 광 투과성을 가지며 대체로 무색을 나타내었다. 하지만 점토의 함량이 증가함에 따라 광 투과성은 조금씩 감소하였다. Cloisite 30B가 포함된 투명한 PI 복합체 필름의 광 투과성과 가스차단성을 더 자세히 연구하기 위하여 100-140%까지 다양한 비율로 이축연신하였다. 120% 이상 연신된 PI 복합체 필름에서 고분자 매트릭스에 점토가 균일하게 분산되어 박리되었음을 확인 하였으며, 가장 높은 가스 차단성은 130%로 이축연신된 필름에서 확인하였다.