• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권4호
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• pp.407-411
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• 2015

고상반응법으로 제조된 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 조성의 페롭스카이트 산화물 상용분말을 압축 성형 후 $1100^{\circ}C$에서 2시간 동안 소결한 후, 1.0 mm의 두께를 가지는 평판형 분리막을 제조하였다. $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 분리막의 산소투과량은 온도와 산소분압이 증가함에 따라 증가하였고, 산소투과의 활성화에너지는 산소분압이 증가할수록 높은 값을 나타내었다. $950^{\circ}C$에서 공급가스와 스윕가스의 유량 변화에 따른 투과 특성 분석 결과, 유량이 증가할수록 높은 산소투과량을 보였으며, 공급가스보다 스윕가스의 유량에 따라 크게 변함을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제9권4호
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• pp.170-177
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• 2006

고분자 전해질 연료전지의 분리판의 유동채널 설계는 고전류밀도에서 발생하는 농도분극에 직접적인 영향을 줄 뿐 아니라 생성되는 물의 효과적인 전달을 위하여 매우 중요하다. 평행류 유로와 interdigitated 유로의 성능비교를 위하여 연료극과 공기극이 포함된 완전한 형태의 고분자 전해질 연료전지의 3차원 수치해석모델을 개발하였다. 수치해석모델을 사용하여 평행류 유동장과 interdigitated 유동장의 압력강하, 채널간의 물질전달, $H_2O$와 $O_2$의 농도 분포 그리고 i-V 성능을 비교하였다. 그 결과 물질전달에서 채널간의 대류에 의한 물질전할이 더욱 우수한 interdigitated 유동채널에서 성능이 더 높게 나타났으며 압력강하는 보다 크게 나타나 설계시 두가지 성능에 대한 상호보완이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권4호
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• pp.301-307
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• 2013

SiC hollow fiber was fabricated by curing, dissolution and sintering of Al-PCS fiber, which was melt spun the polyaluminocarbosilane. Al-PCS fiber was thermally oxidized and dissolved in toluene to remove the unoxidized area, the core of the cured fiber. The wall thickness ($t_{wall}$) of Al-PCS fiber was monotonically increased with an increasing oxidation curing time. The Al-PCS hollow fiber was heat-treated at the temperature between 1200 and $2000^{\circ}C$ to make a SiC hollow fibers having porous structure on the fiber wall. The pore size of the fiber wall was increased with the sintering temperature due to the decomposition of the amorphous $SiC_xO_y$ matrix and the growth of ${\beta}$-SiC in the matrix. At $1400^{\circ}C$, a nano porous wall with a high specific surface area was obtained. However, nano pores grew with the grain growth after the thermal decomposition of the amorphous matrix. This type of SiC hollow fibers are expected to be used as a substrate for a gas separation membrane.

• 공업화학
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• 제24권2호
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• pp.121-125
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• 2013

본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지용 가스확산층의 지지체로 쓰이는 탄소종이를 탄소 단섬유를 이용하여 습식법으로 제조하였다. 습식법을 통한 탄소종이 제조는 크게 탄소 단섬유의 분산, 탄소종이 웹 제조, 페놀함침의 세 가지과정을 거치게 된다. 이번 연구에서는 몇 가지 분산제의 종류에 따른 탄소 단섬유의 분산도를 확인하고, 최적의 분산제를 찾아 탄소종이 제조 시 탄소섬유가 이차원적 배향이 잘 이루어지게 하였다. 추가적으로 페놀함침 시 첨가되는 페놀과 카본블랙 함량에 따른 전기전도도 특성을 분석하였다. 그 결과 sodium dodecyl sulfate를 분산제로 사용한 경우 탄소섬유의 분산이 가장 잘 되는 것을 확인하였으며, 페놀 및 카본블랙 함량에 따른 전도도 특성은 탄소섬유 대비페놀이 8 wt%, 카본블랙이 5 wt% 첨가된 경우 가장 우수하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권12호
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• pp.1056-1063
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• 2010

We present a new joining method for Pd-Cu membrane foils used as permeation tubes to collect $CO_2$. Since foils have poor mechanical strength, joining should be done at low temperatures to reduce residual stresses and without joining pressure. This contradicts the well known conditions for good contact between base materials that determines joint qualities. We selected Sn-Ag-Cu alloys that are highly reactive with Pd and Cu as a filler metal. As the filler melts at joining temperatures as low as $220{\sim}280^{\circ}C$, Pd and Cu are dissolved into the melt and react with the filler elements, which raises the melting temperature of the filler based on eutectic structures among the elements. Then, isothermal solidification progresses for the rest of the joining time. Intermetallic compounds (IMC) in the joints, one of the main factors for brittle joints, are inevitably formed. However, by optimizing both joining time and temperature, we balanced the wettability with IMC. Sealing test results confirmed that the joints are mechanically reliable during operation.

• 멤브레인
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• 제26권5호
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• pp.381-390
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• 2016

본 연구에서는 고순도의 모데나이트(Mordenite) 입자를 합성하기 위하여 천연 제올라이트를 시드로 사용하여 시드의 농도 및 수열합성 시간에 따른 천연 제올라이트 시드가 합성에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과 시드가 입자의 형성에 큰 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었고 시드를 3 g/100 g batch 주입하여 $140^{\circ}C$에서 72시간 동안 수열합성을 진행하였을 때 $1-2{\mu}m$ 사이즈의 고순도 모데나이트 입자를 합성할 수 있었다. 이를 통해 모데나이트 입자의 성장 기구를 규명할 수 있었으며, 모데나이트 입자 형성에 있어 시드는 첫째, 구형 모데나이트 전구체 형성 자리 공급의 역할과, 둘째 모데나이트 원료 물질 소스 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 합성된 모데나이트 입자의 가스 흡착량 분석 결과 $CO_2$ 기체의 흡착량이 97.19 mg/g로 다른 가스들에 비해 비교적 높은 흡착성능을 보였으며, $CO_2/H_2$의 선택도가 가장 우수한 것으로 나타났다. 따라서 이러한 결과들을 바탕으로 용도에 맞는 고순도 상의 모데나이트 입자를 합성할 수 있음을 확인하였고 보다 낮은 가격으로 우수한 분리성능을 갖는 분리막 소재개발에 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1999년도 The 7th Summer Workshop of the Membrane Society of Korea
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• pp.39-42
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• 1999

Perfluoropolymers represent the ultimate resistance to hostile chemical environments and high service temperature, attributed to the presence of fluorine in the polymer backbone, i.e. to the high bond energy of C-F and C-C bonds of fluorocarbons. Copolymers of Tetrafluoroethylene (TEE) and 2, 2, 4Trifluoro-5Trifluorometoxy- 1, 3Dioxole (TTD), commercially known as HYFLON AD, are amorphous perfluoropolymers with glass transition temperature (Tg)higher than room temperature, showing a thermal decomposition temperature exceeding 40$0^{\circ}C$. These polymer systems are highly soluble in fluorinated solvents, with low solution viscosities. This property allows the preparation of self-supported and composite membranes with desired membrane thickness. Symmetric and asymmetric perfluoropolymer membranes, made with HYFLON AD, have been prepared and evaluated. Porous and not porous symmetric membranes have been obtained by solvent evaporation with various processing conditions. Asymmetric membranes have been prepared by th wet phase inversion method. Measure of contact angle to distilled water have been carried out. Figure 1 compares experimental results with those of other commercial membranes. Contact angles of about 120$^{\circ}$for our amorphous perfluoropolymer membranes demonstrate that they posses a high hydrophobic character. Measure of contact angles to hexandecane have been also carried out to evaluate the organophobic character. Rsults are reported in Figure 2. The observed strong organophobicity leads to excellent fouling resistance and inertness. Porous membranes with pore size between 30 and 80 nanometers have shown no permeation to water at pressures as high as 10 bars. However high permeation to gases, such as O2, N2 and CO2, and no selectivities were observed. Considering the porous structure of the membrane, this behavior was expected. In consideration of the above properties, possible useful uses in th field of gas- liquid separations are envisaged for these membranes. A particularly promising application is in the field of membrane contactors, equipments in which membranes are used to improve mass transfer coefficients in respect to traditional extraction and absorption processes. Gas permeation properties have been evaluated for asymmetric membranes and composite symmetric ones. Experimental permselectivity values, obtained at different pressure differences, to various single gases are reported in Tab. 1, 2 and 3. Experimental data have been compared with literature data obtained with membranes made with different amorphous perfluoropolymer systems, such as copolymers of Perfluoro2, 2dimethyl dioxole (PDD) and Tetrafluorethylene, commercialized by the Du Pont Company with the trade name of Teflon AF. An interesting linear relationship between permeability and the glass transition temperature of the polymer constituting the membrane has been observed. Results are descussed in terms of polymer chain structure, which affects the presence of voids at molecular scale and their size distribution. Molecular Dyanmics studies are in progress in order to support the understanding of these results. A modified Theodoru- Suter method provided by the Amorphous Cell module of InsightII/Discover was used to determine the chain packing. A completely amorphous polymer box of about 3.5 nm was considered. Last but not least the use of amorphous perfluoropolymer membranes appears to be ideal when separation processes have to be performed in hostile environments, i.e. high temperatures and aggressive non-aqueous media, such as chemicals and solvents. In these cases Hyflon AD membranes can exploit the outstanding resistance of perfluoropolymers.

• 멤브레인
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• 제25권2호
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• pp.115-122
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• 2015

졸겔법에 의해서 trimethylborate (TMB)/tetraethylorthosilicate (TEOS) 몰비 0.01, 온도 $800^{\circ}C$에서 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$가 제조되었다. 그리고 제조된 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$와 PDMS[poly(dimethylsiloxane)]로부터 PDMS-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ 복합막을 제조하고 막의 물리화학적 특성을 TG-DTA, FT-IR, BET, X-ray, SEM에 의해 조사하고 그리고 $H_2$와 $N_2$의 투과도와 선택도를 조사하였다. TG-DTA, BET, X-ray, FT-IR 측정에 의하면 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$는 무정형의 다공성 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$였으며, 기공의 평균직경은 $37.7821{\AA}$, 표면적은 $247.6868m^2/g$이었다. TGA 측정에 의하면 PDMS 내에 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$가 첨가되었을 때 PDMS-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ 복합막의 열적 안정성은 향상되었다. SEM 관찰에 의하면 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$는 약 $1{\mu}m$ 크기로 PDMS 내에 덩어리 상태로 뭉쳐서 분산되어 있었다. 기체투과실험에 의하면 PDMS 내에 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$ 함량이 증가하면 $H_2$와 $N_2$의 투과도는 증가하였고, 질소보다 Lenard Jones 분자지름이 작은 $H_2$의 투과도는 $N_2$의 투과도보다 컸으며, 선택도($H_2/N_2$)는 감소하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.961-972
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• 2008

2004년 기준, 온실가스(GHG; Greenhouse Gas) 총 배출량 약 5억9,060만톤(t)$CO_2$로 배출량 세계 10위권인 우리나라는 국제 환경의 변화를 볼 때 향후 반드시 GHG를 감축해야한다. 2004년 국내 에너지 부문 중, 전력 발전 및 산업 부분에서 배출된 이산화탄소(CO$_2$)량은 총 2억9,685만t으로 우리나라 GHG 전체 발생량의 53.3%를 차지하여 이 두 분야에서 CO$_2$ 배출을 감축시키는 것이 가장 시급하고 중요한 문제이다. 또한 이 두 분야는 산업의 특성상 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술을 적용하여 효율적으로 CO$_2$를 저감할 수 있는 가장 잠재력이 높은 분야이다. 두 분야에서 효율적으로 적용될 수 있는 CCS 기술로 단기적으로는 amine을 이용한 화합흡수법이, 중, 장기적으로는 ATR(Autothermal reforming), 또는 MSR-H2(Methane steam reformer with hydrogen separation membrane reactor)가 장착된 연소 전 기술과, SOFC+GT(Solid oxide fuel cell-Gas turbine) 같은 순산소 연소 기술이 가장 유리 할 것으로 예상된다. 이와 같은 최신 연소 전 및 순산소 연소 기술을 이용하면 향후 CO$_2$ 포집 비용을 $US 8.5-43.5/tCO$_2$로 줄일 수 있으며 이를 이용하여 전력 발전 및 산업 부분에서 발생하는 CO$_2$의 10%만을 감축하더라도 약 3,000만t의 CO$_2$를 저감할 수 있겠다.

• 멤브레인
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• 제19권4호
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• pp.261-267
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• 2009

폴리이미드는 유리상 고분자로서 높은 화학적 저항성과 열적 안정성을 지니고 있으며, 기계적 물성이 거의 변하지 않는다. 본 연구에서는 황화수소와 메탄의 투과특성을 알아보기 위하여 폴리이미드 중공사막을 건/습식 상전이 공정에 의하여 제조하였고, 제조된 중공사막의 구조 및 실리콘 코팅 전/후의 황화수소와 메탄의 투과특성에 대하여 알아보았다. 압력이 증가함에 따라 황화수소의 투과도는 가소화 현상으로 인해 증가하였고, 황화수소와 메탄의 선택도 역시 증가하는 것으로 나타났다. 실험에 사용된 세 종류의 막 가운데 KSM03b의 투과도와 KSM03d의 선택도가 가장 높은 것으로 나타났다. air gap이 증가 할수록 투과도는 감소하지만 선택도는 증가하였다. 또한 실리콘 코팅 후 투과도는 감소하였지만, 선택도는 증가하였고 7기압에서 KSM03d의 선택도는 275이었다.