• 대한기계학회논문집B
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• 제36권6호
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• pp.619-624
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• 2012

본 논문에서는 원통형 다공성 유리막을 이용한 전기삼투 펌프의 실험적 연구를 수행하였고, 장시간 작동을 평가하였다. 전기삼투 펌프의 성능은 탈이온수와 1 mM 붕산염 완충액을 이용하여 최대유량, 최대전류, 그리고 최대압력으로 표현하였다. 최대유량, 최대전류, 그리고 최대압력은 모두 이론에서 예측하는 것과 같이 전압이 증가할 때 선형적으로 증가하였다. 최대유량을 유체의 펌핑면적과 적용 전압으로 나눈 표준화 유량을 사용하여 원통형 다공성 유리막을 이용한 전기삼투 펌프와 평면형 다공성 유리막을 이용한 전기삼투 펌프의 성능을 비교하였다. 표준화 유량은 원통형 다공성 유리막을 이용할 때 평면형 다공성 유리막보다 대략 1.5 배 높은 값을 가졌고, 이는 원통형 다공성 유리막과 평면형 다공성 유리막의 기하학적 부분의 차이에 의한 것으로 판단되었다. 표준화 유량 값을 이용하여 동일한 전기삼투 펌프 부피에서 두 다공성 막을 비교하면, 원통형 전기삼투 펌프는 평면형 전기삼투 펌프에 비해 최대 원주율만큼의 펌핑면적을 증가할 수 있으므로 5 배 높은 유량을 얻었다. 원통형 전기삼투 펌프의 내부 전극에서 전기분해에 의해 발생하는 가스들은 나피온 튜브를 통하여 효과적으로 배출되었고, 이로 인해 3 시간 이상의 작동에서 성능의 감소는 발생되지 않았다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.379-383
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• 2011

본 연구에서는 두 종류의 다공성 유리막을 이용하여 전기삼투 펌프를 제작하였다. 전기삼투 펌프의 성능은 탈이온수와 1 mM 나트륨 테트라붕산염 데카수화물 완충액을 이용하여 최대유량, 최대전류 그리고 최대압력의 항으로 표현하였다. 최대유량과 최대전류는 ROBU 사의 다공성 유리막의 높은 공극률에 기인하여 DURAN 사의 다공성 유리막 보다 높은 값을 가졌다. 그러나 최대압력은 비슷하였다. 열역학적 효율은 ROBU 사의 다공성 유리막이 DURAN 사의 다공성 유리막보다 2 배 정도 높은 값을 가졌으며, 최대유량당 최대전류 역시 ROBU 사의 다공성 유리막이 높은 값을 가졌다. 그러나 최대압력당 최대전류는 DURAN 사의 다공성 유리막에서 더 높은 값을 가졌다. 본 연구에서는 ROBU 사의 다공성 유리막은 낮은 출력으로 높은 유량을 구현할 수 있고, DURAN 사의 다공성 유리막은 낮은 출력으로 높은 압력을 구현할 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권7호
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• pp.753-757
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• 2012

본 연구에서는 요오드이온과 삼요오드이온의 가역적인 산화환원 반응에 의하여 기포를 생성하지 않는 다공성 유리막 전기삼투펌프의 성능 평가에 대한 연구를 수행하였다. 다공성 유리막 전기삼투펌프의 성능은 유량과 전압으로 측정되었다. 전기삼투펌프의 유량과 전압은 적용 전류가 증가할 때 선형적으로 증가하였고, 전압의 경우 일정 시간 후 작동 유체가 산화환원반응을 할 수 있는 용량의 초가로 인하여 급격히 전압이 증가하는 변이 지점이 발생하였다. 변이시간은 전류의 증가에 의하여 단조적으로 감소하였다. 유량을 표면적으로 나눈 표준화된 유량을 이용하여 다공성 유리막과 이전 나피온 막에서의 펌핑 성능을 비교하였고, 다공성 유리막에서 대략 3 배정도 높은 수치를 가졌다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1996년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.51-52
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• 1996

무기막을 기체 분리 및 분리막 반응기에 적용하려면 특정 기체에 대한 선택도 뿐만 아니라 절대 투과 속도 또한 높아야 한다. 박막 담지 무기막은 다공성 지지체를 사용하여 그위 또는 그 기공 내에 선택적 투과성을 지니는 막을 합성한 형태로서, 되도록 얇은 선택적 투과막을 지지체에 제조함으로써 투과도를 향상시킬 수 있다. 고온에서 수소에 투과성이 있는 실리카막의 경우 기공의 크기기 4nm 정도인 다공성 유리를 지지체로 하여 화학증착법으로 제조하는 연구가 많이 수행되어 왔으며 400$\circ$ 이상의 온도에서 막을 통한 수소의 투과도는 0.1 cm$^3$[STP]/min-atm-cm$^2$ 수준이었다. 본 연구에서는 실리카 담지 무기막의 수소 투과성 향상을 위하여 기공의 크기가 다공성 유리보다 큰 다공성 알루미나를 지지체로 사용하였으며, 이 지지체의 기공 내부에 솔-젤 및 화학증착법에 의하여 실리카 막을 합성하고 고온에서의 기체 투과 특성을 살펴보았다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.105-111
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• 2010

양극산화법과 DRIE 법으로 제작된 다공성 실리콘막을 이용하여 두 종류의 전기침투 펌프를 제작하였다. 펌프의 성능은 유기용매를 이용하여 유량과 단위전류당 유량으로 측정하였다. 두 종류 펌프 모두 기존의 다공성 유리막으로 제작된 전기침투 펌프보다 성능이 우월했다. 특히 DRIE 법으로 제작된 다공성 실리콘막은 유량과 단위전류당 유량이 모두 월등한 성능을 보였다. DRIE 법은 널리 알려진 방법이기에 이와 같이 제작된 펌프는 다양한 응용 분야에 비교적 쉽게 적용될 것으로 기대된다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1992년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.5-6
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• 1992

무기막은 고분자 계통의 유기막과는 달리 200$\circ$C 이상의 고온에서도 높은 기체 투과도와 구조적 안정성을 보인다. 따라서 무기막을 고온의 촉매 반응에 이용하면 생성물 중 일부를 선택적으로 분리시키므로써 열역학적으로 예측할 수 있는 값 이상의 높은 전환율을 얻을 수 있으며, 또한 반응물 중 일부를 막을 통해 주입하면 반응의 정도를 조절함으로써 원하는 생성물의 수율을 높일 수 있게 된다. 그러나, 현재 실험실에서 많이 연구되고 있는 다공성 유리 또는 다공성 알루미나와 같은 무기막들은 기체 투과도는 높은 반면에 기체 분리가 Knudsen diffusion에 의해 이루어지기 때문에 분리선택도가 낮은 단점이 있다.

• 멤브레인
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• 제2권1호
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• pp.21-32
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• 1992

화학증착법을 사용하여 다공성 Vycor 유리에 선택적 수소 투과성 실리카 막을 제조하였다. 화학증착에는 $SiCl_4$의 가수분해 반응이 이용되었으며, 반응물인 $SiCl_4$와 물을 서로 반대 방향으로 주입하여 막을 제조하는 opposing-reactants film deposition방법과, 반응물을 다공성 유리관의 한쪽으로만 공급하는 one-sided film deposition 방법을 모두 사용하였다. 제조된 실리카 막을 통한 수소의 투과도는 $600^{\circ}C$ 이상의 온도에서 $0.01-0.25cm^3(STP)/cm^2-min-atm$의 범위에 있었으며, 수소의 질소에 대한 투과도 비는 1000정도였고, 온도의 증가에 따라 실리카 막을 통한 수소 및 질소의 투과도는 증가하였다. Opposing reactants film deposition 방법으로 제조된 실리카 막은 비교적 안정성은 높으나 수소의 투과도가 낮은 반면, one-sided film deposition 방법을 사용하면 수소의 투과도는 높으나 안정성이 낮은 막이 얻어졌다. 이러한 실리카 막은 고온에서의 기체분리 및 분리막 반응기에 응용하기 위하여는 높은 선택적투과성 및 안정성이 요구되며 막 제조 조건 및 방법이 최적화되어야 함을 알 수 있었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1996년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.11-15
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• 1996

무기막은 고분자막에 비해 기계적, 열화학적 안정성이 매우 크기 때문에 다양한 분야에 응용이 가능하다. 따라서, 이러한 무기막의 장점을 이용한 분리 공정의 개발 및 분리 성능이 탁월한 새로운 형태의 무기막을 개발하려는 노력이 활발히 이루어지고 있다. 현재까지는 주로 액상분리, 농축 공정 등에 활용이 되어왔으나, 최근 들어서는 기체 분리 또는 반응 등의 분야에 이용하기 위한 다양한 형태의 막 제조와 이들을 이용한 공정개발에대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 특히, 고분자막의 활용이 불가능한 200$\circ$C 이상의 고온조건에서 이루어지는 기체분리 또는 촉매반응 등의 분야에 무기막을 이용하려는 연구가 활발하다. 본 연구에서는 상압화학증착법을 이용하여 다공성 유리관 위에 타이타니아, 실리카, 알루미나 등의 복합박막을 제조하고, 제조변수가 분리막의 특성에 미치는 영향에 대해 살펴보았다.

• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.233-243
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• 2007

본 연구에서는 충전용 이차전지의 분리막으로 쓰이는 다공성 막을 기존의 분리막 재료보다 뛰어난 물성을 나타내는 PVdF(poly(vinylidene fluoride))를 사용하여 상전이 방법으로 제조하였다. 용매인 DMF(N,N-dimethylformamide)에 PVdF를 단일상으로 녹인 후 깨끗한 유리판에 캐스팅하여 막을 얻었다. 얻어진 분리막에서 가장 높은 공극률은 78.6%로 얻어졌다. UTM(universal testing machine)을 이용하여 측정된 분리막의 인장강도는 PVdF 20 wt%에서 5.16 MPa의 값을 나타내었다. 시차주사현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 이용하여 분리막의 단면 관찰을 통해 다공성을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제17권4호
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• pp.359-368
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• 2007

본 연구에서는 불소계 고분자인 PVdF (poly(vinylidene fluoride))에 HFP (hexafluoropropylene)가 결합된 공중합체인 PVdF-HFP로 충전용 이차전지의 분리막으로 쓰이는 다공성 막을 상전이 방법으로 제조하였다. 용매인 DMF (N,N-dimethylformamide)에 PVdF-HFP를 단일상으로 녹인 후 깨끗한 유리판에 캐스팅하여 막을 얻었다. 기공은 증류수로 채워진 응고조에서 용매-빈용매 교환으로 형성되어진다. 얻어진 분리막에서 가장 높은 공극률은 60%로 얻어졌다. 시차주사현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 이용하여 분리막의 단면 관찰을 통해 다공성을 확인하였고 UTM (universal testing machine)을 이용하여 측정된 분리막의 인장강도는 PVdF-HFP 30 wt%에서 최대 6.57 MPa의 값을 나타내었다.