• Membrane Journal
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• v.11 no.1
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• pp.50-59
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• 2001

Influence of concentration polarization has been investigated on the vapor permeation of VOCs/$N_2$ mixture. Po]y(dimethylsiloxane)(PD,vIS) membrane which had a good affinit~, toward VOCs was emploj,'c'Cl in this study. The chlorinated hydmcarbons which were part of homologous series of chrolomelhane and chrolocthane were used as organic vapor. The vapor permeation experiments were calTied out at various VOCs feed concentrations. operating temperatures and feed flow rates. With decreasing feed flow rate. the membrane perfonnance, that is. penneation rate and selectivity were reduced in the permeation of VOCs/$N_2$ mixture. Especially the reducing of the membrane performance was founel to be more significant when the condensibility of voe was greater. voe content in the feed mixture was higher or operating temperature was lower. These observations were discussed in terms of the influence of con-centration polarizalion on the permeation of VOCSINl mixture through the PDMS membrane.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1995.10a
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• pp.52-53
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• 1995

전해질용액에 있는 이온교환막을 통해 전류가 흐를 때 막표면에는 경계층이 형성된다. 희석실쪽 막표면에서 전해질의 농도는 감소하고 농축실쪽에서 증가 하는 농도분극현상이 일어난다. 이와 같은 농도분극현상은 전류밀도에 벼놔를 주어 에너지 소비를 증가시키고 막표면에 스케일을 형성할 수도 있다. ED에서는 농축실보다는 희석실쪽의 농도분극현상이 더 많은 관심을 갖게 되며 이 부분 연구가 활발하게 진행된다. 따라서 전기 투석을 이용한 물질분리는 항상 한계전류밀도이하에서 이루어져야 하는데 i$_{lim)$은 막자체의 성능 외에도 용액의 종류및 농도, 온도, pH, 전압등에 의해 변화한다. 따라서 i$_{lim)$이 각 변수에 의해 얼마만큼 변화하는지를 살펴봄으로써 임의의 환경에서 i$_{lim)$을 추정할 수 있는 모델을 제시하고자 한다.

• Journal of the KSME
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• v.57 no.10
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• pp.43-47
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• 2017

이 글에서는 이온농도분극 현상(ICP : Ion Concentration Polarization)을 활용하여 단백질과 같은 생체물질을 농축하는 종이기반의 미세유체칩에 대하여 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1998.10a
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• pp.163-165
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• 1998

한외여과 분리막을 이용한 공정은 화학공업을 비롯하여 의약품, 식품, 폐수 처리 및 반도체산업 등의 여러 분야에서 이용되고 있다. 그러나 한외여과 분리 공정에 잇어서 해결되어야 할 중요한 문제점은 투과유속의 감소현상이다. 용액의 투과유속이 순수의 투과유속보다 낮아지는 투과유속의 감소현상은 크게 농도분극과 막오염 현상에 기인한다. 농도분극에 의한 투과유속의 감소는 보통 1분 이내의 매우 짧은 시간 안에 일어나지만 시간이 지속됨에 따라 투과유속이 감소하는 현상은 막오염에 기인한다.

• Membrane Journal
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• v.12 no.3
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• pp.143-150
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• 2002

Electrodialysis(ED) is a reliable and effective process for the separation and concentration of ionic compounds. However, commercial uses of ED are often hindered by the cost of the stack that mainly resulted from the ion-exchange membrane cost. In order to minimize the membrane cost, it is desired to operate ED at the highest practicable current density. In an actual ED system the high current operation is limited by the concentration polarization phenomenon. This article illustrates the transport phenomena of ions through ion exchange membranes using current-voltage relations as a characterizing method. Also recent studies on electroconvection and water-spitting phenomena caused by concentration polarization were reviewed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.56 no.5
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• pp.679-686
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• 2018

Reverse osmosis (RO) concentration of sodium chloride, sodium acetate, and sodium citrate solutions has been performed by polyamide RO membrane. Concentration polarization phenomena was also studied by changing pressure, solute kinds, and initial solution concentration. Pressure effect on permeation flux was that the increase of flux was accompanied by the increase of pressure. Flux increase was observed by the decrease of initial solution concentration. Surface concentration on the RO membrane increases and so flux declines due to the concentration polarization. In the later phase of concentration, concentration polarization effect was decreased by the back diffusion of solute from the polariztion layer. In case of sodium citrate, its large ion size and charge density resulted in the discrepancy between theory and experimental data of concentration polarization. It may be due to electric repulsion on the membrane surface.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1996.04a
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• pp.46-47
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• 1996

막분리 공정의 공업적인 이용을 위해서는 막을 특정 용기에 적재한 모듈의 형태가 요구되는데 모듈의 형태에 따라 평판형(plate and frame), 나권형(spiral wound), 관형(tubular), 중공사형(hollow fiber)모듈 등이 있다. 이 중에서 관형 시스템은 내경이 12.5~25 mm, 길이 0.6~6.4 m에 이르는 비교적 큰 open channel로 되어 있으며 공급액 유로가 일반적으로 커서 전처리를 행하지 않고도 fouling이 적으며, 또한 막 표면의 세정이 약품에 의한 것 이외에 스폰지 볼 등에 의한 물리적 세정도 가능하므로 응용 범위가 넓다는 것이 특징이다. 한외여과 공정의 가장 큰 문제점은 농도분극 및 fouling 현상에 의한 플럭스 감소이다. 농도분극 현상은 경계층에서 용질의 대류,확산적인 전달에 기인하여 막 표면으로 갈수록 진해지는 용액층의 형성을 의미한다. 이 현상은 가역적인 과정으로서 감압함으로 원상태로 회복이 가능하며 조작 압력에서 정상상태가 되면 막투과 플럭스는 일정한 값을 유지한다.

• Journal of the KSME
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• v.57 no.10
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• pp.28-32
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• 2017

이 글에서는 나노전기유체역학에 대한 중요성과 주요 특성 및 응용할 수 있는 분야에 대해 소개하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.1
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• pp.155-161
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• 2023

Ion concentration polarization (ICP) is one of the essential important mechanisms for biomolecule preconcentration devices as well as a fundamental transport phenomenon found in electrodialysis, electrochemical cell, etc. The ICP triggered by externally applied voltage enables the biomolecular analyte to be preconcentrated at an arbitrary position by a locally amplified electric field inside the microchannel. Conventional preconcentration methodologies using the ICP have two limitations: uncertain equilibrium position and hydrodynamic instability of preconcentration plug. In this work, a new preconcentration method in the dead-end microchannel around cation exchange membrane was numerically studied to resolve the limitations. As a result, the numerical model showed that the analyte was concentrated at a shock front developed in a geometrically confined dead-end channel. Furthermore, the electrokinetic behaviors for preconcentration dynamics were analyzed by changing microchannel's applied voltage and volumetric charge concentration of microchannel as key parameters to describe the dynamics. This work would provide an effective means for a point-of-care platform that requires ultra-fast preconcentration method.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1219-1220
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• 2015

마이크로, 나노유체 (micro-, nanofluidics)을 이용한 종이 기반 분석 소자 (paper-based analytical devices, micro-PADs)에 대한 관심이 증가하고 있다. 종이 기반의 분석 소자는 초저가의 비용과 간단한 공정 방법으로 인하여 상용화 컨셉의 바이오센서로 각광받고 있다. 하지만, 종이 기반의 분석 소자는 낮은 검출 한계 (limit of detection, LOD)와 민감도 (sensitivity)의 제한이 있다. 그로 인해 우리는 이온 선택적 투과층 (ion permselective membrane, i.e. Nafion)을 종이 기반의 분석 소자와 결합하여 이온 농도 분극 (ion concentration polarization, ICP) 현상을 구현하여 낮은 검출한계와 민감도를 개선할 수 있었다. 접착력이 있는 테이프 표면에 이온 선택적 투과층을 패터닝 (patterning)하여 종이 기반 분석 소자와 결합하여 매우 간단하게 소자를 제작할 수 있었다. 따라서 종이 기반의 채널 양단에 직류 전압을 인가했을 때 발생하는 ICP 현상으로 인하여 형광 물질 (fluorescence dye)이 농축(preconcentration)되는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 초기 농도가 1.55 nM인 형광 물질을 이용하여 200 V의 외부전압을 인가했을 때, 500 초 이내에 1000 배 이상의 농축비를 얻을 수 있었다. 따라서, 외부 전압을 상용화된 건전지 출력값으로 낮출 수 있다면 다양한 종이 기반 분석 소자와 간단한 결합 방법을 통해 상용화 컨셉의 바이오센서로도 구현이 가능할 것이다.