• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.32 no.3
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• pp.546-567
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• 2015

Silicone-based surfactants consist of a hydrophobic organosilicone group coupled to one or more hydrophilic polar groups, while the hydrophobic groups of hydrocarbon surfactants are hydrocarbons. Silicone surfactants have been widely used in many industrial fields starting from polyurethane foam to construction materials, cosmetics, paints & inks, agrochemicals, etc., because of their low surface tension, lubricity, spreading, water repellency and thermal and chemical stability. A wide range of silicone surfactant structures are required to provide the functional diversity for reflecting the necessities in the various applications. This review covers the basic properties and the synthetic schemes of polydimethylsiloxane and reactive polysiloxanes as hydrophobic siloxane backbones, the main reaction schemes, such as hydrosilylation reaction, for coupling reactive polysiloxanes to hydrophilic groups, and the synthetic schemes of the main polysiloxane surfactants including polyether-, ionic-, carbohydrate-type surfactants.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.135.1-135.1
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• 2010

최근 고온에서 사용 가능한 PEMFC용 고분자전해질 막 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PEMFC가 고온에서 작동하게 되면 높은 성능과 많은 장점을 갖게 된다. PEMFC를 $100^{\circ}C$ 이상에서 운전하게 될 경우 백금 전극 반응을 향상시켜 고가의 백금 촉매 양을 줄일 수 있게 되고, 수소연료 속에 미량 포함된 CO에 의한 촉매표면 피독현상에 대한 내구성을 높일 수 있어 저 순도 수소연료 사용이 가능해 진다. 또한 가습장치와 수소 연료 개질장치의 부피를 줄일 수 있게 되어 전체적인 PEMFC 시스템이 단순화 된다. 현재 연료전지용 고분자 전해질막으로 DuPont사의 과-불소계 고분자 전해질막인 Nafion$^{(R)}$이 가장 널리 사용되고 있다. Nafion$^{(R)}$은 유연한 분자구조 안에 소수성이 강한 주사슬과 친수성을 나타내는 술폰산이 결합된 곁사슬이 존재하여 술폰화 곁사슬의 클러스터 둘레에는 친수성 영역이 형성이 되기때문에 소수/친수 상 분리가 잘되어 이온 클러스터 형성이 용이하지만 제조비용이 높은 단점을 갖고 있다. 특히, 전해질 막내에서 Bronsted base 역할을 하는 물에 의해 이온전도가 이루어지기 때문에 고온에서는 수분증발로 인해 성능이 급격히 감소된다. 따라서, 본 연구에서는 고온 저가습 조건에서 운전이 가능하고 Nafion이 갖는 문제점을 해결하고자, 내열특성이 뛰어나며 높은 수소이온 전도도 학보가 용이한 Sulfonated Poly(aryl ether)sulfone(SPAES) 고분자 전해질에, 고온에서도 수화성이 유지될 수 있도록 지르코니아를 황산화한 sulfated zirconia(s-$ZrO_2$)를 함침하여 복합 고분자전해질막을 제조하여 고온 저가습 조건에서의 수소이온 전도 특성에 관한 연구를 수행하였다. 개발된 막의 물리/화학적 특성은 water content(Wup%), 이온교환 용량(IEC, meq $g^{-1}$), 수소이온전도도(s $cm^{-1}$) 열 중량 분석(TGA), X선 회절분석(XRD) 등을 통하여 분석 및 관찰하였다. 내화학 및 열적 특성분석 결과, 황산화 반응공정으로 $ZrO_2$에 술폰산기가 안정적으로 결합하고 있음이 관찰되었으며, 본 연구에서 개발된 유 무기 복합막이 $250^{\circ}C$이상 열적안정성을 확보하고 있는 것으로 판단되었다. $100^{\circ}C$ 이하의 저온 영역에서, 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES막에서 이온교환용량(IEC)이 순수 SPAES 막보다 낮음에도 불구하고, water uptake가 증가함과 동시에 수소이온 전도도가 향상된 것을 관찰하였다. 또한, 고온에서는 수소이온이 자유롭게 이동할 수 있는 water channel을 형성하는 free water는 증발 하지만 s-$ZrO_2$와 SPAES의 술폰산기 사이에 강력하게 결합하고 있는 bound Water는 $100^{\circ}C$ 이상의 고온 영역에서도 존재하여, 비록 무가습 조건에서도 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES50 전해질 막의 경우, 높은 전도도를 나타냄을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 저가습 고온 적용을 목적으로 개발된 s-$ZrO_2$/SPAES50막은 우수한 내열 특성을 나타냄과 동시에 저가습 고온 영역($120^{\circ}C$, $50RH{\downarrow}$)에서 높은 수소이온 전도도를 유지하여, 고온 저가습 연료전지 운전에 적합할 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.3
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• pp.352-356
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• 2011

In this paper, we prepared new type of hydrophilic block copolymers that exhibit the long-ranged lateral ordering in thin film. It was previously demonstrated that poly(ethyleneoxide-b-styrene) and poly(ethyleneoxide-b-metharylate-b-styrene) block copolymer thin films have a high degree of lateral ordering after solvent annealing process. In these cases, the relative humidity plays an important role in long-ranged lateral ordering. However, the origin of the humidity effect on the orders of these hydrophilic block copolymers is not fully understood. To investigate the effect of the humidity further, we prepared other hydrophilic poly(N,N-dimethylacrylamide-b-styrene)(PDMA-b-PS) block copolymers via RAFT polymerization. As with PEO-containing block copolymers, PDMA-b-PS block copolymers exhibit the long-ranged lateral ordering after solvent annealing process.

• Membrane Journal
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• v.33 no.1
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• pp.1-12
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• 2023

In this review, surface modification methods of hydrophobic poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) membrane are introduced and their improved hydrophilicity results are discussed. Fluoropolymer based membranes, represented by PTFE membranes have been used in various membrane separation processes, including membrane distillation, oil separation and gas separation. However, despite excellent physical properties such as chemical resistance, heat resistance and high mechanical strength, the strong hydrophobicity of PTFE membrane surface has become a challenging factor in expanding its membrane separation application. To improve the separation performance of PTFE membranes, wet chemical, hydrophilic coating, plasma, irradiation and atomic layer deposition are applied, modifying the surface property of PTFE membranes while maintaining their inherent properties.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.59 no.5
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• pp.413-422
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• 2015

Proton exchange membrane (PEM), which transfers proton from the anode to the cathode, is the key component of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Nafion is widely used as PEM due to its high proton conductivity as well as excellent chemical and physical stabilities. However, its high cost and the environmental hazards limit the commercial application in PEMFCs. To overcome these disadvantages, various alternative polymer electrolytes have been investigated for fuel cell applications. We used densely sulfonated polymers to maximize the ion conductivity of the corresponding membrane. To overcome high swelling, dipole-dipole interaction was used by introducing nitrile groups into the polymer backbone. As a result, physically-crosslinked membranes showed improved swelling ratio despite of high water uptake. All the membranes with different hydrophilic-hydrophobic compositions showed higher conductivity, despite their lower IEC, than that of Nafion-117.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.1
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• pp.71-76
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• 2007

We have demonstrated the resonant resistance pattern changes of the polymer film in the quartz crystal analysis by the function of the molecular polarity phase transition phenomena. PVA and PMMA/PVAc blend films were used as hydrophilic and/or hydrophbic film, respectively. In the comparison between the hydrophilic shows the pattern changes near by the phase transition temperature. For more detailed explanation, the static capacity in the oscillation parameter was measured and the morphology of Au quartz crystal electrode was studied by AFM. It is suggested that the different resonant resistance pattern change is reliable in the condition of different polarity, and the conclusion is important to analysis of the real mechanism a normal quartz crystal experiments.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1998.04a
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• pp.93-94
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• 1998

1. 서론 : 폴리아크릴로니트릴(PAN)은 폴리술폰에 비해 친수성을 가지고 있어 분리막에 응용시, 오염이 덜 되는 장점을 갖고 있어 폐수처리, 중수도 처리 등의 응용에서 우수한 막재료로 알려져 있다. 또한 기체분리 및 투과증발 복합막 제조시의 지지체로서도 많이 사용되고 있다. PAN을 재료로 다공성 비대칭막을 제조할 때는 상 전환 법을 이용하게 되는데, 이때 막재료로 사용되는 고분자는 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조하여 지지체 위에서 casting한 후, 비용매에 침적시켜 막을 제조하게 된다. 이때 최종 생성되는 막의 형태는 고분자 용액의 농도, 용액내의 용제의 조성, 비용매의 조성등에 의해 영향을 받게 된다. 그러므로 막의 성능은 위의 요소의 조절에 따라 커다란 변화가 이루어진다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10a
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• pp.111-112
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• 2006

실리콘을 기반으로 한 micro-Total Analysis Systems(${\mu}$-TAS)이 출현한 이후에, 현재까지 다양한 고분자 화합물을 이용한 유체소자의 연구가 진행중이다. 고분자 화합물은 실리콘과 유리를 이용한 전통적인 유체소자 재료에 비해 재료의 경제성과 소자 제작의 용이성 그리고 처리하고자 하는 유체에 맞는 다양한 재료를 선택할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 하지만 고분자 화합물의 표면 에너지가 실리콘과 유리에 비해 낮은 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 다양한 표면처리 연구가 이루어져왔다. 레이저를 이용한 표면처리는 실험장치가 간단하고 대기 중에서 실시할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저(${\lambda}$=266 nm, pulse)를 이용하여 유체소자 재료로써 많이 사용되는 polymethly methacrylate(PMMA)의 표면개질을 시도하였다. 표면처리 후 접촉각 측정기를 이용하여 표면개질 정도를 확인한 결과, 표면 산소 함유량이 증가됨에 따라 접촉각이 감소하였다. 결론적으로 PMMA의 본래 성질은 유지한 채 레이저 표면처리를 이용한 표면 에너지 증가 효과를 볼 수 있었다.

• Polymer(Korea)
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• v.34 no.3
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• pp.198-201
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• 2010

We have worked a surface modification to release a strong agglomeration of multi-walled carbon nanotube(MWCNT) and a incorporation of hydrophilic polymer to improve compatibility between MWCNT and polymers. Carboxylated MWCNT was easily obtained by acid treatment and the carboxylate was converted to acylchloride by thionyl chloride. Then, we tried one more synthesizing routes to achieve covalent bonds with poly(ethylene oxide) having amine end groups of low molecular weight. We measured the polymer content on the surface of MWCNT by TGA and observed increased diameter of MWCNT by SEM and TEM analysis.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 2005.11a
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• pp.219-220
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• 2005