• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.938-943
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• 2018

고전압 정전방사 장치를 이용하여 나노 섬유를 직조하였다. 정전방사장치는 액상의 고분자를 방출하는 펌프, 노즐과 노즐회전자 등의 부품으로 구성되어 있으며, 알루미늄 재질의 포집판을 설치하여 방사되는 섬유를 포집하였다. 정전방사방법을 이용하여 매우 미세한 나노굵기의 섬유를 제조하고,화학적으로 활성화시킴으로써 미세공을 형성함과 동시에 화학작용기를 분포시켜 저농도의 이산화탄소 분자를 포집하는 실험을 실시하여 실내공기중에 존재하는 저농도 이산화탄소 가스를 포집하는 섬유상 흡착제를 제조해보고자 하였다. 이러한 화학작용기는 이산화탄소 분자와의 상호 인력을 향상시킬 수 있고, 궁극적으로는 포집효율을 증가시킬 수 있었다. 정전방사식으로 제조한 섬유의 굵기는 250-350 nm 였으며, 생성된 미세공은 0.6에서 0.7 nm 이고, 평균 비표면적은 $569m^2/g$였다. 순수 이산화탄소 흐름과 실내공간에서 흔히 발견되는 0.3% 수준의 농도에 대하여 포집실험을 한 결과, 각각 1.08 mmol/g과 0.013 mmol/g에서 2.2 mmol/g과 0.144 mmol/g으로 향상되었다. 이러한 포집량 증가는 나노섬유상 흡착제의 비표면적 대비 미세공의 비율과 관계가 있음이 밝혀졌다. 특히 화학적 상호인력의 특성을 활용하여 저농도에서의 선택도를 향상시킬 수 있음을 간접적으로 파악하였다.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.57-68
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• 2023

본 연구에서는 커피 폐기물 기반의 질소가 포함된 다공성 탄소 섬유 형태로 제조하여 고에너지 EDLC용 탄소 소재로 활용하고자 하였다. 커피 폐기물은 분쇄과정을 거쳐 폴리비닐피롤리돈과 용매인 다이메틸폼아마이드에 혼합한 후 전기방사를 통해 커피 폐기물 기반의 섬유 형태(Bare-CWNF)의 물질로 만들었으며, 질소 분위기의 900℃에서 탄화를 진행하여 커피 폐기물 기반의 질소가 포함된 다공성 섬유 형태(Carbonized-CWNF)의 물질을 제조하였다. Carbonized-CWNF는 Bare-CWNF와 같이 섬유 형태를 유지하였으며 질소 함량 역시 유지되는 것을 확인하였다. 커피 폐기물의 탄화 탄소(Carbonized-CW)및 폴리아크릴로나이트릴 기반의 탄소섬유(Carbonized-PNF)를 Carbonized-CWNF와 -1.0-0.0V의 전압 범위에서 전기화학적 성능을 비교한 결과, Carbonized-CWNF가 가장 높은 비정전용량(123.8F g^-1 @ 1A g^-1)을 확보할 수 있었다. 이를 통해 커피 폐기물 기반의 질소가 함유된 다공성 탄소 섬유가 고에너지 EDLC(Electric double layer capacitor)용 전극으로 우수한 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 최종적으로, 환경 오염의 원인이 되는 식물성 바이오매스 중 커피 폐기물을 활용하여 친환경성을 확보하였고, 식물성 바이오매스와 같은 폐기물을 슈퍼커패시터와 같은 고성능 에너지 저장 매체로의 탈바꿈 할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제21권5호
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• pp.9-14
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• 2008

유전성 손실재료로 CNFs가 사용되었고, 강자성의 submicron 크리 NiFe 분말을 자성 손실재료로 사용하였다. 획득한 손실재료의 함량과 혼합비에 따라 세 가지(dielectric, magnetic. mixed RAMs)의 타입으로 분류되고, 전체 12 종류의 복합재료를 제작하였다. 이들의 복소 유전율 및 투자율을 $2{\sim}18$ GHz 범위에서 측정하였다. 측정된 전자기적 물성과 다층형 매질에서의 투과 빛 반사와 관련된 이론을 사용하여 단층형 흡수체를 설계를 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 혼합형 타입의 하나인 MD3 복합재료는 2.00 mm의 투께로 X-band ($8.2{\sim}12.4$ GHz)에서 약 4.0 GHz의 10 dB 흡수 대역폭을 나타내었고, 1.49mm의 두께로 Ku-band ($12.0{\sim}l8.0$ GHz)에서 약 6.0 GHz의 10 dB 흡수 대역폭을 나타내었다. 몇 종류의 복합재료에 대판 성능평가 실험이 수행되었고, 전반적인 흡수성능 경향과 10 dB 흡수 대역폭에서 예측 결과와 일치하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.100-100
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• 2014

최근 탄소나노섬유는 우수한 물리적 화학적 특성을 바탕으로 에너지 저장소자의 전극소재 및 촉매 지지체로 사용되고 있다. 이들의 에너지저장능력을 향상시키기 위하여 다공화, 기능화 (산소 작용기), 복합화 등 탄소나노섬유의 표면제어를 실시하였고, 이들의 구조적, 화학적, 전기화학적 평가를 실시하였다.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.413-420
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• 2008

전기방사에 대한 연구는 지난 10여 년간 의료, 산업용에 적합한 적용 기술 연구로 많은 발전을 하고 있다. 본 연구에서는 용액전기방사법으로 다중벽탄소나노튜브(MWNT)를 함유하는 폴리카보네이트(PC) 나노섬유와 복합필라멘트 섬유를 제조하였다. 폴리카보네이트 나노섬유 내에서의 분산성을 향상시키기 위하여 다중벽탄소나노튜브를 in-situ 방법으로 개질하였다. THF와 DMF의 혼합용매를 사용하여 다중벽 탄소나노튜브가 함유된 폴리카보네이트(PC/mMWNT) 나노섬유를 제조하였다. 제조된 PC/mMWNT 나노섬유의 TEM 사진 분석결과 다중벽 탄소나노튜브가 폴리카보네이트 나노섬유 내에 잘 분산되어 있음을 확인하였다. 또한, 다중벽탄소나노튜브의 함량이 증가할수록 순수 폴리카보네이트 섬유에 비해 열안정성이 우수하였으며, 표면저항기 측정결과 3 wt%와 5 wt%에서 109.1~109.5 ${\Omega}$의 대전방지효과를 기대할 수 있는 전기적 특성을 확인하였다. 또한 PC/mMWNT를 이용하여 제조된 멀티필라멘트 섬유는 SEM을 분석결과 직경 $60{\sim}100{\mu}m$, 길이 4~5 cm의 멀티필라멘트(Multi-Filament yarn)가 제조되었음을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.210-217
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• 2022

붕소(Boron)은 희소자원으로 유리, 반도체 재료, 화약 등 다양한 용도로 사용되고 있는데, 우리나라의 경우 붕소를 전량 수입에 의존하고 있으며 전 세계 붕소 매장량과 현재 추세의 생산량을 고려하면 50년 이후 지상의 붕소는 고갈될 확률이 높다. 따라서 안정적 붕소의 공급을 위해 해수 내의 붕소를 회수할 수 있는 소재 및 공정의 개발이 요구된다. 이에 본 연구에서는 수용액 중 붕소를 회수하기 위한 소재로 전기방사 후 탄소화된 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN) 나노섬유를 도입하였다. 먼저 탄소섬유 표면의 붕소 흡착 기작을 이론적으로 구현하기 위해 범밀도함수이론(density functional method) 기반의 분자모델링 작업을 수행하였는데, 계산된 에너지도(energetics)에 따르면 붕소가 탄소섬유 표면에 흡착되는 화학반응이 가능한(viable) 것으로 판단되었다. 한편 전기방사로 제작된 PAN 나노섬유를 대기 중에서 안정화를 진행한 후 아르곤(Ar) 분위기에서 탄소화하였고 붕산 수용액에 담지시켰다. SEM과 Raman 분석을 통해 각각 전기방사와 탄소화가 잘 진행되었는지 확인하였고, XPS 분석을 통해 탄소섬유 표면에 질소가 잘 도핑되었는지 여부와 붕소의 흡착 여부를 확인하였다. 결과적으로 전기방사된 PAN으로부터 제작된 탄소섬유는 해수 내 붕소 회수에 사용될 수 있는 소재로 판단된다.

• 공업화학
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• 제26권3호
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• pp.239-246
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• 2015

나노 탄소재료를 복합화하면 기존 재료의 특성을 유지하면서 그 효율을 극대화할 수 있다. 여기에 이종원소를 부가하면 전기화학적인 특성이 디자인되므로, 나노 탄소재료의 복합화를 통해 한 종류의 나노 재료로부터 여러 강점을 얻을 수 있다. 특히 탄소나노섬유와 금속산화물을 복합화하면 탄소나노섬유의 전기이중층 뿐만 아니라 금속산화물의 산화 환원 반응을 이용하여 비축전 용량, 고율 특성, 수명 특성이 향상되고 높은 수준의 출력밀도가 유지되는 고용량 슈퍼 캐퍼시터용 전극 소재를 개발할 수 있다. 본 총설에서는 탄소의 고출력특성과 금속산화물의 고에너지 특성이 동시에 발현되는 금속산화물계 탄소나노섬유복합체의 제법과 응용에 대한 최신연구를 다루도록 하겠다.

• Carbon letters
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• 제8권1호
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• pp.37-42
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• 2007

Carbon nanofiber (CNF) grown catalytically was chemically activated with KOH to attain structural change of CNF. The structural changes of CNF through KOH activation were investigated by using BET and SEM. From the results of BET, it was found that KOH activation was effective to develop particular sizes of pores on the CNF surface, increasing the surface area of CNF. Activated CNF was applied as an anode catalyst support of fuel cell. The effects of different activation conditions including the activation temperature and the activation time on the specific surface area of the CNF activated with KOH were investigated to obtain appropriate structure as a catalyst support. The 60 wt% Pt-Ru catalyst prepared was observed by using TEM and XRD.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.4024-4031
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• 2014

나노섬유의 경우 넓은 비표면적과 높은 공기투과도 등으로 인해 여러 분야에 폭넓게 활용될 것으로 기대되고 있다. 또한 석유화학 기반 고분자의 경우 가채연수 제한문제와 이산화탄소 배출에 의한 온실가스 유발문제로 인해 바이오매스 유래 고분자로의 패러다임의 전환이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 목질계 셀를로오즈로부터 유래된 플랫폼 화합물 중 퓨란계 유도체인 2,5-furandicaboxylic acid와 ethylene glycol을 이용하여 이를 중합한 바이오매스 유래 PEF(polyethylene furoate)를 제조 및 이를 활용하여 전기방사법을 통해 나노섬유를 제조하고자 하였으며, 또한 전기방사 과정에서 사용된 용매와 고분자 용액의 농도, 전기장의 세기 등의 변수들이 섬유형상에 어떠한 영향을 미치는지 고찰하고자 하였다. 결론적으로, PEF 15 wt%의 농도로 HFIP를 용매로 제조한 고분자 용액을 이용하여 약 200~700 nm의 나노섬유의 제조가 가능하였으며, 섬유의 직경은 인가된 전기장의 세기가 증가할수록 증가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.369-372
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• 2009

In the present study, the effect of chemical treatment on graphite nanofibers (GNFs) supports with various concentrated nitric acids was investigated for methanol oxidation. To optimize the electrocatalytic activity, PtRu catalysts were deposited on GNF supports by impregnation method. The surface and structural properties of the GNF supports were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), element analyzer (EA), and X-ray diffraction (XRD). The morphology of the catalysts was observed by means of transmission electron microscopy (TEM). The electrocatalytic activity of PtRu/GNF catalysts was investigated by cyclic voltammetry measurement. As a result, the oxygen functional groups were introduced on the GNF supports and were gradually increased with increasing of concentrated nitric acid, causing the smaller particle size and higher loading level. And the electrocatalytic activity of the catalysts for methanol oxidation was gradually improved. Consequently, it was found that chemical treatments could influence on surface properties of the carbon supports, resulting in enhancing the electrocatalytic activity of the catalysts for DMFCs.