• 멤브레인
• /
• 제21권1호
• /
• pp.62-71
• /
• 2011

공기 중 산소의 분압이 높아지면 불연성인 질소의 감소로 높은 열효율을 낼 수 있으며, 고농도의 질소는 LNG선의 방폭기체 및 청과류의 신선도를 유지하는데 이용되므로 효율적인 공기 중의 산소/질소 분리 공정은 매우 중요하다. 분리막은 적은 에너지 소모로 산소와 질소를 동시에 분리 농축시킬 수 있다. 본 연구에서는 막 재료로 폴리이서설폰을, 방사용매로 NMP를 그리고 첨가제로는 비용매이면서 PES를 잘 팽윤시키는 Acetone을 사용하였다. 방사용액을 아세톤의 첨가량의 변화에 따라 0, 6.5, 15, 25, 31.5% (wt%)로 조절하여 제조하였고, 각 방사용액을 0~10 cm의 방사높이 변화에 따라 방사하였다. 제조된 중공사막은 실리콘을 코팅하여 산소 및 질소의 선택도 및 투과도를 코팅전후와 비교하여 조사하였다. Acetone의 함량 변화에 크게 관계없이 방사높이가 증가할수록 투과도는 감소하고 선택도는 증가하였다. 연신방법을 이용하여 방사한 결과 자유낙하(free fall)로 방사한 중공사막에 비해 선택도는 약간 감소하였지만 투과도는 증가하는 것으로 나타났다. 최적의 중공사막은 폴리이서설폰 37 wt%, Acetone 6.5 wt% NMP 56.5 wt%의 용액을 사용하였고, 실리콘 코팅 후에 외경 $320{\mu}m$와 7.3의 $O_2/N_2$ 선택도 및 산소투과도 4.3 GPU의 우수한 성능을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제57권4호
• /
• pp.512-518
• /
• 2019

고분자연료전지용 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)의 저가화 및 고성능화를 위하여 촉매층을 구성하는 촉매와 이오노머의 계면 특성에 대한 이해가 중요한 연구주제가 되고 있다. 본 연구에서는 이오노머의 구조 제어를 위하여 상용 이오노머의 용매로 사용되는 물 대신에 프로필렌글리콜(Propylene Glycol, PG)을 용매로 사용하여 단측쇄(Short Side Chain, SSC) 나피온 이오노머가 분산된 현탁액을 제조하고 이를 이용하여 공기극 촉매층을 제조하여 연료전지 성능 특성을 평가하였다. PG 기반 이오노머의 함량을 20~35 wt%로 증가시키면서 제조된 촉매층의 연료전지 성능은 상용 물 기반 이오노머와는 달리 이오노머 함량이 35 wt%까지 증가함에 따라 성능도 지속적으로 증가하였다. PG 기반 이오노머의 작은 입도와 느린 건조 속도는 균일 구조의 촉매층 형성을 유도하여 수소이온전달에는 효과적이었지만 PG 기반 이오노머 필름의 낮은 산소투과도는 MEA 성능을 저하시키는 주요 문제로서 개선이 필요하였다.

• 공업화학
• /
• 제32권3호
• /
• pp.332-339
• /
• 2021

최근 화석 연료 고갈과 지구 온난화를 가속화하는 온실 가스 배출에 대한 우려로 온실 가스를 배출하지 않는 청정 에너지원인 수소 에너지 기술의 중요성이 강조되고 있다. 그 중 물을 전기분해하여 수소를 얻는 수전해 기술은 그린 수소 기술로 궁극적인 청정 미래 에너지 자원으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 양이온 교환막 수전해(proton exchange membrane water electrolysis, PEMWE)의 셀 구성요소 중 하나인 확산층(porous transport layer, PTL)을 sandpaper를 이용한 표면 처리를 통하여 표면 특성을 제어하였으며, 이러한 표면 특성 개선을 통하여 과전압을 줄이고 성능과 안정성을 높이기 위한 연구를 진행하였다. Sandpaper 400, 180, 100방을 준비하여 PTL 표면을 sanding하여 처리하였으며, 처리 후 1000방의 고른 sandpaper로 표면을 매끄럽게 처리하였다. 준비된 확산층은 물접촉각을 측정하여 친수성 정도를 분석하였으며, SEM 분석을 통하여 표면 형태를 관찰하였다. 전기화학적 특성 분석을 위하여 I-V 성능곡선, 임피던스 측정을 진행하여 성능 개선 여부를 확인하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제28권3호
• /
• pp.387-391
• /
• 2007

An oxygenator is a very important artificial organ and widely used for patients with lung failure or during open heart surgery. Although an oxygenator has been widely studied worldwide to enhance its efficiency, studies on oxygenators, in particular when using a pulsatile blood flow, are domestically limited. Therefore, a new oxygenator was developed in the lab and animal experimental results are described in the paper. The oxygenator is composed of polycarbonate housing and polypropylene hollow fibers. It has a total length of 400 mm and a surface area of $1.7 m^2$. The animal experiment lasted for 4 hours. The blood flow rate was set to 2 L/min and a pulsatile blood pump, T-PLS (Twin-Pulse Life Support), was used. Samples were drawn at the oxygenator's inlet and outlet. The total hemoglobin (Hb), saturation oxygen ($sO_2$), and partial oxygen pressure ($pO_2$), partial $CO_2$ pressure ($pCO_2$), and plasma bicarbonate ion concentration ($HCO_3^-$) were measured. The oxygen and carbon dioxide transfer rates were also calculated based on the experimental data in order to estimate the oxygenator's gas transfer efficiency. The oxygen and carbon dioxide transfer rates were $16.4{\pm}1.58$ and $165.7{\pm}10.96 mL/min$, respectively. The results showed a higher carbon dioxide transfer rate was achieved with the oxygenator. Also, the mean inlet and outlet blood pressures were 162.79 and 137.92 mmHg, respectively. The oxygenator has a low pressure drop between its inlet and outlet. The aim of own preliminary study was to make a new oxygenator and review its performance when applying a pulsatile blood pump thus, confirming the possibility of a new oxygenator suitable for pulsatile flow.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
• /
• 제43권4호
• /
• pp.547-557
• /
• 1996

연구배경 : 호중구는 성인형 호흡곤란증후군, 폐기종 및 원발성 폐섬유화증 등 여러 폐질환에서 과도하게 폐에 침착되어 여러 가지 독설 물질을 분비하여 조직 손상을 일으키는 것으로 알려져 있어, 말초혈액 호중구가 폐포나 간질조직으로 이동하는 기전을 이해하는 것은 매우 중요하다. 저자들은 급성 폐손상의 동물실험모델로 흰쥐에 고농도 산소를 추여하여 급성 폐손상을 일으킨 후 기관지폐포세척액내 호중구 및 호중구에 대한 화학주성능이 증가하였는지 그리고 이러한 변화가 고농도산소 노출 시간에 따라 차이가 있는지를 관찰하였으며, 또한 호중구 화학주성인자의 분자량 및 물리적 특성을 알아보았다. 방법 : 고농도산소를 투여할수 있는 기구(hyperoxic chamber)를 만들어 95%이상의 산소를 흰쥐에 24, 48, 60, 72시간 투여하였으며 각군의 쥐에서 기관지폐포세척을 실시하여 얻은 세척액내 호중구의 증가여부를 관찰하였고 호중구의 화학주성능은 정상인의 말초혈액내 호중구를 대상으로 Neuroprobe 48 well chemotactic chamber를 이용하여 계산하였다. 또한 기관지 폐포세척액을 열처리하거나 cellulose membrane에 filter 시켰을 때 화학주성능의 변화여부를 관찰하였고 FPLC(Fast performance liquid chromatography)로 분자량을 측정하였다. 결과 : 1) 기관지폐포세척액내 호중구는 대조군에 비해 고농도 산소 노출 48시간에서부터 증가하여 노출 시간이 길수록 유의하게 증가하였다. 2) 기관지폐포세척액의 호중구 화학주성능 (chemotactic index)도 대조군에 비해 고농도 산소 노출 48시간에부터 유의하게 증가하기 시작하여 노출 시간이 길수록 유의하게 증가되었다. 3) 흰쥐는 48시간까지는 한마리도 사망하지 않았으나 60시간에 33.3 %, 72시간에 81.3 %의 사망률로 현저히 증가하였다. 4) FPLC를 이용하여 호중구 화학주성인자를 분석하였을 때 chemotactic index는 분자량이 104,000과 12,000 dalton에서 peak를 나타냈다. 5) 48시간과 60시간 및 72시간 노출군에서 기관지폐포세척액을 $56^{\circ}C$에서 30분과 $100^{\circ}C$에서 10된 열처리 후 chemotactic index는 열처리 전보다 모두 유의하게 감소하였으며, 48시간과 60시간 노출군에서 12,000 dalton 이하의 물질을 dialysis 후 chemotactic index도 dialysid 전에 비해 유의하게 감소하였다. 결론 : 이상의 결과로서 흰쥐에 고농도의 산소를 40시간 이상 노출시키면 기관지폐포세척액에 호중구 화학주성인자가 증가되고 그에 따라 호중구가 폐에 증가하여 급성 폐손상을 일으키고, 이때 나타나는 호중구 화학주성인자는 분자량이 작은 것 뿐 아니라 큰 것까지 다양하며, 열에 대해 약한 것 뿐 아니라 강한 성분 등 여러가지가 있음을 관찰하였으며 앞으로 이들 성분에 대한 연구가 더욱 진행되어야 할 것으로 생각된다.

• 멤브레인
• /
• 제21권1호
• /
• pp.22-29
• /
• 2011

중전기의 유지 보수 및 교체 과정에서 절연체로 사용된 $SF_6$ 가스는 교체 충전과 정제과정에서 유입되는 공기와의 아크 방전에 의해 많은 종류의 부산물($N_2$, $O_2$, $CF_4$, $SO_2$, $H_2O$, HF, $SOF_2$, $CuF_2$, $WO_3$ 등)이 발생된다. 부산물 중에서도 대부분을 차지하는 것이 $N_2$, $O_2$, $CF_4$이며, $SF_6$가스를 재사용하기 위해서는 이들을 효과적으로 분리 회수하는 공정이 필요하다. 주요 부산물인 $N_2$, $O_2$, $CF_4$와의 분리 효율 측면에서 분리막법은 기존의 흡착, 심냉법에 비하여 상대적으로 높은 효율을 보이고 있어 이에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 중전기 산업에서 발생되는 $SF_6$ 가스 함유 농도 90 vol% 이상의 가스에 대하여 분리막법을 적용하여 $N_2$, $O_2$, $CF_4$와 $SF_6$ 가스의 온도와 배출유량의 변화에 따른 분리 회수 가능성을 관찰하였다. PSF와 PC 중공사 분리막을 이용하여 고농도 $SF_6$에 대한 분리 회수 실험 결과, PSF 분리막의 최대 회수율은 압력 0.3 MPa, 온도 $25^{\circ}C$, 배출유량 150 cc/min에서 92.7%를 나타내었으며, PC 분리막에서는 압력 0.3 MPa, 온도 $45^{\circ}C$, 배출유량 150 cc/min 일 때 74.8%의 최대 회수율을 나타내었다. 또한, 사용된 두 가지 분리막과 운전 조건에서 주요 부산물인 $N_2$, $O_2$, $CF_4$의 최대 제거율은 각각 약 80%, 74%, 그리고 58.9%가 관찰되었다. 이로부터 분리막 공정은 고농도 폐 $SF_6$ 가스에서 주요 부산물로부터 $SF_6$의 효과적인 분리 및 회수가 가능한 공정으로 적용할 수 있는 가능성을 파악 할 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제20권3호
• /
• pp.249-258
• /
• 2010

IPCC (Intergonvernmental Pane1 of Climate Change)에서 $CO_2$의 23,900배에 해당하는 지구온난화지수를 가진 $SF_6$ (Sulphur hexafluoride) 가스와 중전기 산업에서 아크 발생에 의해 생긴 $SF_6$의 주요 분해 부산물 중 하나이며 $CO_2$의 6,300배에 해당하는 지구온난화지수를 가진 $CF_4$ (Tetrafluoromethane) 가스의 배출에 대한 규제가 적극 검토되고 있다. 본 연구는 $O_2$, $CF_4$에 대한 $SF_6$의 분리 회수의 기초 연구로써, 상용화된 PSF (polysulfone), PC (tetra-bromo polycarbonate)와 PI (polyimide) 고분자 분리막을 사용하여 $O_2$, $CF_4$와 $SF_6$ 가스의 압력과 온도 변화에 따른 투과도 및 투과선택도 연구를 수행하였다. 압력 변화에 따른 $O_2$의 투과도는 PSF 중공사 분리막에서 압력 1.1 MPa일 때, 37.5 GPU로 가장 높게 나타났고, $SF_6$와 $CF_4$의 경우 압력 1.1 MPa에서 PC 중공사 분리막이 각각 2.7 GPU와 2.5 GPU로 가장 높은 투과플럭스를 나타냈다. 온도 변화에 따른 $O_2$의 투과플럭스는 막의 온도가 $45^{\circ}C$일 때 PSF 중공사 분리막이 41.2 GPU로 가장 높게 나타났고, $SF_6$와 $CF_4$는 막의 온도가 $25^{\circ}C$일 때, PC 중공사 분리막이 각각 2.4 GPU와 2.3 GPU로 가장 높은 투과플럭스를 나타냈다. 압력과 온도 변화에 따른 $O_2/SF_6$와 $CF_4/SF_6$의 투과선택도 결과, 높은 단일 기체 투과플럭스를 보인 PSF와 PC 중공사 분리막이 가장 낮은 투과선택도를 나타내고, 가장 낮은 투과플럭스를 보인 PI 중공사 분리막이 가장 높은 투과선택도를 나타냄을 확인할 수 있다.

• 생명과학회지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.598-606
• /
• 2009

본 연구는 저산소증에서 반하가 대뇌신경세포에 미치는 영향을 알아보기 위하여 $E_18$의 배양 흰쥐 대뇌신경세포를 반하로 전처리한 후, LDH assay와 tryphan blue 염색으로 세포 생존율을 측정하였고, $H_2DCF-DA$, JC-1 염색으로 MMP, ROS 및 RNS 변화를 조사하였다. 이에 반하는 저산소증으로 유발된 대뇌신경세포를 2.5 ${\mu}g/ml$까지 농도의존적으로 세포 생존률을 증가시켰으며, 시간에 따른 생존율을 살펴보면 저산소증 유발 후 1 시간에는 별 차이를 보이지 않았지만 3 일, 5 일 후에는 각각 10.2%, 17.8%로 매우 유의한 증가를 보였다. 저산소증에서 반하가 MMP에 미치는 영향을 보기 위해 저산소증 유발직전과 유발 후 1 일, 3 일, 5 일에 JC-1으로 염색하고 미토콘드리아의 염색강도를 측정한 결과 적색형광은 실험군에서 전반적으로 대조군에 비하여 강하게 염색되는 미토콘드리아의 비율을 증가시킨 반면 녹색형광은 대조군과 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 즉 반하가 저산소증으로 유발된 MMP의 소실을 감소시킴을 알 수 있다. 또한 반하는 전반적으로 $H_2DCF-DA$에 염색되는 세포 비율을 현저하게 낮추는 것으로 나타나 저산소증으로 유발된 ROS 및 RNS의 생성을 유의성 있게 감소시켰다. 따라서 반하는 저산소증에서 ROS의 생성을 억제하고 MMP의 소실을 막아 세포의 에너지고갈을 방지함으로서 신경세포를 보호하는 것으로 이해된다.

• 에너지공학
• /
• 제23권3호
• /
• pp.157-162
• /
• 2014

해당 연구에서는 수정된 폴리올법을 이용하여 합성한 카본블랙 탄소지지체의 Pt촉매의 전기적, 전기화학적 특성을 평가하였다. 또한 Polyol_Pt/C 촉매는 고분자전해질연료전지의 공기극에 적용하여 산소환원반응성을 측정하였다. 산소환원반응성과 고분자전해질연료전지 성능평가를 통해 상용 Pt/C (JM_Pt/C)촉매와 비교하여 전기화학적인 촉매성능을 비교하였다. 촉매의 활성표면적을 구하기 위해 순환전압전류주사법을 이용하였고, 산소환원반응성을 측정하기 위해 회전원판전극으로 선형주사전류법을 이용하였다. 또한 고분자전해질연료전지 완전지 성능 측정을 진행하였다. 그 결과 Polyol_Pt/C 촉매의 활성표면적 ($196m^2g^{-1}$)은 JM_Pt/C 촉매의 그 값 ($183m^2g^{-1}$) 보다 우수하였다. 촉매들의 산소환원반응성에 경우에도 Polyol_Pt/C 촉매는 JM_Pt/C 촉매보다 우수한 반파장전위 및 한계전류밀도를 나타내었다. 또한 완전지 평가시, MEA 공기극을 위한 Polyol_Pt/C 촉매 담지량을 기존의 0.4에서 0.15로 줄였을 때, 성능저하가 적게 나타났고, 300시간의 장기간 성능 평가에서도 연료전지 성능이 거의 일정하게 유지되었다. 이를 토대로 수정된 폴리올법에 의해 합성된 Polyol_Pt/C 촉매는 경제적인 이용 및 우수한 내구성을 가지고 있음을 밝혀내었다.

• 유기물자원화
• /
• 제26권3호
• /
• pp.5-14
• /
• 2018

하수재이용시설 막여과 농축수가 하수처리장 생물반응조 미생물에 미치는 영향을 알아보기 위하여 기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 채취 분석하고 농축수 주입에 따른 산소섭취율 변화 및 연속식 활성슬러지 실험을 수행하였다. 기 운영 중인 하수재이용시설 농축수를 분석한 결과 농축수의 유기물과 T-P 농도는 SS 농도와 밀접한 관계가 있고 농축수 내의 이온성 물질은 $Cl^-$ > $Na^+$ > $Ca^{2+}$ > $K^+$ > $Mg^{2+}$ > $F^-$순으로 높게 나타났으며 농축수의 항목별 분석값은 농축수 채취시기에 따라 크게 변함을 알 수 있었다. 농축수 비율에 따른 미생물 산소섭취율(OUR) 실험을 실시한 결과 농축수 비율이 증가함에 따라 농축수가 활성슬러지 미생물에 유기물로 작용하여 산소섭취율이 증가함을 알 수 있었으며 OUR 실험만으로는 독성영향을 주는 농축수 비율을 산정할 수 없었다. 연속 활성슬러지 실험을 실시한 결과 농축수 주입비율이 증가함에 따라 MLSS 농도, 유기물 제거효율 그리고 T-N 제거효율은 서서히 감소하였다. 따라서, 실험결과 농축수가 활성슬러지의 처리효율에 영향을 주기 시작하는 주입비율은 25% 이상인 것으로 판단된다.