• 한국군사과학기술학회지
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• 제27권4호
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• pp.528-534
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• 2024

In continuous research of detecting highly toxic chemical warfare agents to ensure preparedness for the future battlefield, flexible and wearable sensor platforms with high sensitivity are still demanding. Herein we demonstrate a facile fabrication of polypyrrole-based chemiresistors on cellulose paper for the detection of nerve gas simulants. In order to optimize electrical properties of sensor platform, conducting polymer made of polypyrrole were first synthesized on flexible cellulose paper and interdigitated electrodes were formed thereon. Following confirmation of polypyrrole and/or oxime moiety through FT-IR analyses, electrical characteristics were measured in the various ratio of monomers between simple pyrrole and oxime-modified one. Typically for the optimized chemiresistor(2:8 molar ratio of simple pyrrole and oxime-modified one), eleven species of chemical warfare agents were examined and enhanced conductivity(10⁴~10⁵ order) was observed for three simulants(diethyl cyanophosphonate, diisopropyl fluorophosphonate and diethyl chlorophosphonate), which was mainly attributed to intermolecular hydrogen bonding, while no significant responses was recorded against sixteen common volatile organic chemicals.

• 한국염색가공학회지
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• 제31권1호
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• pp.33-41
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• 2019

In this report, nano-sized catalysts were introduced onto fabric surface to eliminate toxic chemicals assisted by physical adsorption. For chemical removal of toxic compounds, a series of zirconium-containing catalysts were synthesized and treated on fabric to catalyze the hydrolysis and oxidation of target molecules. Antimicrobial was also introduced for the research purpose to prove the compatibility of as-synthesized catalysts with other solutions. Zirconium ligated with hydroxyl group and MOF(Metal-Organic Frameworks) were exploited as catalyst for removal of toxic compounds, while zinc complex was used for an antimicrobial to culminate in a chemical shield. Once fabrics were functionalized, fabrics were washed 2 or 5 times for a washing durability test. The amount of catalyst in textile were measured by ICP-MS and weight increasing ratio of fabrics.

• 공업화학
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• 제32권5호
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• pp.524-531
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• 2021

UiO-66은 높은 흡착능력과 구조적 및 열적 안정성 등으로 여러 현장에 적용 가능한 금속유기골격체(MOF)이다. UiO-66은 제조과정에서 조절인자로 사용되는 산의 종류와 양에 따라 구조적 특성이 변형되고, 화학작용제 흡착 능력을 높일 수 있다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 산을 조절인자로 첨가하여 UiO-66을 합성하고, 그 특성을 FT-IR, XRD, 적정장치, 그리고 유사화학작용제 diisopropyl methylphosphonate (DIMP)를 활용한 흡착실험을 통해 분석하였다. 연구 결과 UiO-66의 제조과정에서 염산을 첨가할 시 UiO-66의 Zr-OH 결합과 UiO-66의 유기연결체인 테레프 탈산 구조에 일부 손상이 있었다. 특히 이러한 구조 손상은 염산의 농도가 일정 수준 이상으로 높을 때, 그리고 합성 시간이 일정 시간 이상으로 길어질 때 발생하였다. 하지만 아세트산과 포름산을 조절인자로 활용하여 제조한 UiO-66은 구조적 손상이 발견되지 않았으며, 염산을 활용하여 제조한 UiO-66에 비하여 결정도, 비표면적, 공극의 부피, 그리고 DIMP 흡착 능력이 모두 높게 나타나 향후 화학작용제 흡착제로서 활용 가능성이 높을 것으로 판단되었다.

• Carbon letters
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• 제13권2호
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• pp.109-114
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• 2012

A nuclear, biological, chemical (NBC) canister was indigenously developed using active carbon impregnated with ammoniacal salts of copper (II), chromium (VI) and silver (I), and high efficiency particulate aerosol filter media. The NBC canister was evaluated against carbon tetra chloride ($CCl_4$) vapours, which were used as a simulant for persistent chemical warfare agents under dynamic conditions for testing breakthrough times of canisters of gas masks in the National Approval Test of Respirators. The effects of $CCl_4$ concentration, test flow rate, temperature, and relative humidity (RH) on the breakthrough time of the NBC canister against $CCl_4$ vapour were also studied. The impregnated carbon that filled the NBC canister was characterized for surface area and pore volume by $N_2$ adsorption-desorption isotherm at liquid nitrogen temperature. The study clearly indicated that the NBC canister provides adequate protection against $CCl_4$ vapours. The breakthrough time decreased with the increase of the $CCl_4$ concentration and flow rate. The variation in temperature and RH did not significantly affect the breakthrough behaviour of the NBC canister at high vapour concentration of $CCl_4$, whereas the breakthrough time of the NBC canister was reduced by an increase of RH at low $CCl_4$ vapour concentration.

• 공업화학
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• 제30권6호
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• pp.719-725
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• 2019

본 실험에서는 활성탄소섬유에 산소플라즈마 처리를 실시하여 산소작용기 도입 함량에 따른 유독성 화학작용제의 모사 가스인 dimethyl methylphosphonate (DMMP) 감응특성에 대하여 고찰하였다. 산소플라즈마 처리 유량이 증가할수록 활성탄소섬유 표면에 산소가 6.90%에서 최대 36.6%까지 도입되어 DMMP 가스 감응특성에 영향을 미치는 -OH가 증가하였다. 그러나 유량이 증가할수록 산소플라즈마 처리 시 발생한 산소 활성종으로 인하여 활성탄소섬유 표면에 식각이 발생하여 비표면적은 감소하는 경향을 보였다. DMMP 가스센서의 저항변화율은 산소플라즈마 처리 유량이 증가함에 따라 4.2%에서 최대 25.1%까지 증가하였다. 이는 산소플라즈마 처리로 인하여 활성탄소섬유에 발달된 -OH와 DMMP 가스의 수소결합으로 인한 것이라 여겨진다. 따라서 산소플라즈마 처리는 상온에서 유독성화학작용제 가스를 감지하기 위한 중요한 표면처리 방법 중 하나라고 판단된다.

• 한국염색가공학회지
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• 제32권2호
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• pp.96-102
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• 2020

Recently, it was reported that chitosan or APTMS(3-aminopropyltrimethoxysila ne) treatment to cotton using the simple pad-dry-cure method has potential to prepare textile materials for military chemical warfare protective clothing. However, it is not confirmed which method is more efficient. Therefore, this study aims to quantitatively compare detoxification properties of chitosan treated cotton fabric with those of APTMS treated cotton fabric. Detoxification properties were evaluated using the well-known organic phosphorous nerve agent stimulant, diisopropylfluorophosphate(DF P). With the same amount of chitosan and APTMS on the surface of the cotton fabrics, APTMS treated cotton fabric exhibited 10% higher detoxification properties than chitosan treated cotton fabric based on the rate of DFP hydrolysis and half-live of DFP calculated from the DFP decontamination ratios of the treated cotton fabrics through time. Therefore, APTMS treatment can be more efficient method to prepare the textile materials for military protective clothing than chitosan treatment.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제10권1호
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• pp.116-122
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• 2007

A 2-step process for the safe disposal of chemical warfare agents(agent hydrolysis followed by incineration In the submerged-quench incinerator) was studied to obtain basic data for the design of pilot plant in the future. Sample materials used for the hydrolysis reaction were sarin(GB), sulfur mustard (HD), and methylphosphonic difluoride(DF). The hydrolysates of these materials were thermally destroyed in a submerged-quench incineration system. Experimental conditions for achieving destruction efficiency of 99.99% in both steps were established and phosphoric acid was recovered from the waste water when destroying DF hydrolysate in the incinerator. Treated water could be reused as process water for the agent hydrolysis.

• 공업화학
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• 제34권6호
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• pp.596-602
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• 2023

크롬 기반 금속유기골격체(MIL-101(Cr))를 제조하고 이들을 활용한 유사화학작용제 diisopropyl methyl phosphonate(DIMP) 흡착 실험을 통해 방독면 정화통이나 보호의 충진물질로서 활용 가능성을 평가하였다. MIL-101(Cr)은 조절인자로 아세트산(MIL-101(Cr)-A)과 수산화나트륨(MIL-101(Cr)-N)을 활용하여 각각 제작하였는데, 아세트산을 조절인자로 사용하였을 때 보다 넓은 비표면적과 높은 DIMP 흡착량을 보였다. MIL-101(Cr)-A는 상대습도 90% 환경에서 10일 동안 노출 시 흡착제 무게 대비 약 160%의 수분을 흡수하여 활성탄 등 다른 흡착제와 비교할 때 흡수율이 높았다. MIL-101(Cr)-A를 상대습도 90% 환경에서 일정기간 노출한 시료에 대한 DIMP 흡착량 실험 결과 24시간 이후에는 노출되지 않았을 때 흡착량의 약 40% 수준으로 감소하였으나, 이 흡착량은 상용 방독면 정화통 충진 활성탄과 비교하였을 때 여전히 높은 흡착량으로 추후 방독면 정화통이나 보호의 충진물질로서 활용가능성이 높은 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제33권3호
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• pp.296-301
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• 2022

UiO-66과 같은 지르코늄 기반 금속유기골격체(Zr-MOFs)는 비표면적이 넓고 선택적 흡착 능력이 뛰어나 전장환경에서 화학작용제 방호 물질로써 주목받고 있다. 하지만 대부분의 금속유기골격체는 약한 금속-유기 리간드 결합과 공극의 존재로 인하여 대기 중에 노출 시 물 분자와의 반응으로 선택적 흡착 성능이 저하되는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 대표적인 소수성 고분자 물질인 폴리디메틸실록산(PDMS)을 지르코늄 기반 금속유기골격체인 UiO-66 표면에 코팅하였고, 전장환경에서 적용 가능성을 평가하기 위해 고습 환경에서 diisopropyl methylphosphonate (DIMP)와 같은 유사 화학작용제의 흡착 성능 지속성을 코팅 전과 비교하였다. PDMS를 코팅한 UiO-66의 표면 구조와 유기 작용기 분포를 분석한 결과 실리콘이 고르게 도포된 것을 확인하였으며, 접촉각을 측정한 결과 PDMS를 코팅한 UiO-66에서 30° 이상 접촉각이 증가하여 소수성이 증대한 것을 확인하였다. 또한 UiO-66과 PDMS를 코팅한 UiO-66을 흡착제로 사용하여 고습 환경에서 유사 화학작용제인 DIMP의 흡착 성능 지속성을 확인한 결과 PDMS를 코팅한 UiO-66가 기존의 UiO-66에 비하여 높은 DIMP 흡착 성능 지속성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제17권1호
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• pp.122-128
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• 2014

Remote fourier transform infrared(FTIR) chemical imaging detection system allows detection and identification of gases in the atmosphere from long distances. In this paper, the appropriate field of view(FOV) of the FTIR imaging system was examined and the main performance of the system for the interferometer was described. For the determination of the FOV, simulations of gas dispersion range were performed with the NBC reporting and modeling software(NBC-RAMS) developed by ADD. As a result, minimum 192 mrad of FOV was required for the remote FTIR imaging system to visualize chemical warfare agents dispersed in several hundred meters. At the same time, 0.75 mrad of instantaneous field of view(IFOV) for a linear interferometer proper to take a FOV for the chemical agent imaging.