• 공업화학
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• 제21권4호
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• pp.475-478
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• 2010

불소화 반응을 통하여 PDMS을 질소 분위기 하에서 $50{\sim}2000\;{\mu}mol/mol$ 농도의 불소 가스($F_2$)를 사용하여 직접적인 방법으로 복합막 표면개질을 하였고 이를 OM (Optical Microscope), AFM (Atomic Force Microscope), SEM (Scanning electron microscope), FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy)을 측정하여 막 표면을 연구하였고 GC (Gas chromatography)로 혼합 노블가스의 기체 거동을 조사하였다. 다양한 노블 혼합 가스를 사용하여 표면 개질된 PDMS 멤브레인의 선택도가 50% 향상 되었다.

• 한국표면공학회지
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• 제15권2호
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• pp.69-76
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• 1982

With a view to manufacturing membranes for separation of gas mixtures, Al foils were anodized in a 2% oxalic-acid electrolyte at 40V and 80V. When anodizing was completed and Barrier layer existed at the extreme back site of the foil, the anodized foil was made to react with only electrolyte, with switching off the electric power. When the size and density of pores were changed through voltage change, the membr-anes did not show large difference in the permeability. Reacting with electrolyte, the existing Barrier layer turns into porous layer. During this process, several small pores grow from one relatively large pore, getting to the back site. The number and size of the small pores getting to the back surface increase as time passing. This change of Barrier layer into porous layer is thought to be directly related to the permeability change of the membranes. The selectivity of an anodized Al membrane was not related to the voltage change, and was high, being similar to the theoretical selctivity of metallic membranes, according to my observation.

• 멤브레인
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• 제31권3호
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• pp.200-211
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• 2021

본 연구는 합성된 zeolitic imidazolate framework-7 (ZIF-7)을 poly(ether-b-amide) 2533 (PEBAX2533)에 혼합하여 혼합막을 제조하고, 단일기체(N₂, CO₂)를 투과하여 기체에 대한 성질을 조사하였다. FT-IR, XRD, FE-SEM을 통해 ZIF-7이 가지는 피크와 형상을 확인하였고, 합성이 잘 되었음을 판단하였다. TGA를 통해 ZIF-7이 우수한 열적 안정성을 가지는 것과 막 내에 혼입되었을 때 순수 PEBAX2533에 비해 열적 안정성이 향상되는 것을 확인하였다. BET를 통해 합성된 ZIF-7의 CO₂ 흡착 능력이 우수하고 CO₂/N₂ 흡착 선택도가 약 49.64로 높은 편이라는 것을 확인하였다. 기체 투과는 혼합막에서 ZIF-7 함량이 증가함에 따라 N₂ 투과도는 감소하고 CO₂ 투과도는 비교적 적게 감소하면서 CO₂/N₂ 선택도는 꾸준히 증가하는 모습을 보였다. 특히 ZIF-7 20 wt%이 첨가되었을 때 CO₂ 투과도가 크게 감소하지 않고 선택도가 상당히 증가하여 Robeson upper-bound에 근접하는 결과를 얻었다.

• 한국표면공학회지
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• 제49권3호
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• pp.286-300
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• 2016

Pd-Ag alloy membranes have attracted a great deal of attention for their use in hydrogen purification and separation due to their high theoretical permeability, infinite selectivity and chemical compatibility with hydro-carbon containing gas streams. For commercial application, Pd-based membranes for hydrogen purification and separation need not only a high perm-selectivity but also a stable long-term durability. However, it has been difficult to fabricate thin, dense Pd-Ag alloy membranes on a porous stainless steel metal support with surface pores free and a stable diffusion barrier for preventing metallic diffusion from the porous stainless steel support. In this study, thin Pd-Ag alloy membranes were prepared by advanced Pd/Ag/Pd/Ag/Pd multi-layer sputter deposition on the modified porous stainless steel support using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling and micro-polishing surface treatment, and following Ag up-filling heat treatment. Because the modified Pd-Ag alloy membranes using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling method demonstrate high hydrogen permeability as well as diffusion barrier efficiency, it leads to the performance improvement in hydrogen perm-selectivity. Our membranes, therefore, are expected to be applicable to industrial fields for hydrogen purification and separation owing to enhanced functionality, durability and metal support/Pd alloy film integration.

• 멤브레인
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• 제22권2호
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• pp.128-134
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• 2012

본 연구에서는 hydroxy polyimide (HPI)로 용매 증발법에 의해 제조가 되었다. 비다공성막의 기체투과성능측정 결과로써, $CO_2$ 투과도는 약 85 Barrer이고, $CO_2/N_2$선택도는 23으로 측정되었다. 고분자, 용매, 비용매-첨가제의 3성분계 시스템을 도입하여 평막과 중공사막을 제조하였고, 모폴로지와 기체투과성능을 전계방출형전자주사현미경과 버블플로우메타로 측정하였다. 평막과 중공사막에서 $CO_2$투과도와 $CO_2/N_2$ 선택도는 각각 18.28 GPU, 70 GPU를 6.72, 8.63으로 나타남을 확인하였다. 중공사막이 평막보다 기체투과특성이 우수하다는 것을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제11권1호
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• pp.38-49
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• 2001

우수한 열적, 화학적, 기계적 성질을 가진 폴리이미드 막의 표면을 Ar, $NH_3$ 플라즈마로 처리한 후 혼합기체$(CO_2/N_2=20/80 vol%)$의 투과 실험을 통하여 플라즈마 처리 조건이 기체 투과도와 분리성능에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하였다. 투과실험은 $30^{\circ}$C, 5atm에서 variable volume method에 의해 행하여졌다. 표면개질된 폴리이미드 막의 투과거동에 대해 처리시간, 출력세기, 가스주입 유량 및 반응기 내의 압력과 같은 플라즈마 처리 조건의 영향을 조사하였다. 플라즈마 처리된 막의 표면은 FTIR-ATR, ESCA, AFM으로 분석하여 처리전후의 변화를 관찰하였다. 또한 플라즈마 처리시간에 따른 etching 효과와 흡수성은 weight loss와 contact angle를 측정하여 조사하였다. 그리고 투과 실험에 있어서 반응 온도의 변화에 따른 영향도 함께 연구되었으며, saturator를 이용한 dry 상태와 wet 상태에서 혼합가스에 대한 폴리이미드 막의 기체투과특성에 대한 실험 역시 수행되었다.

• 멤브레인
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• 제14권3호
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• pp.250-257
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• 2004

이산화탄소 분리에 이용하기 위하여 PEG (Poly(ethylene glycol)diacrylate)와 PPG (Poly(propylene glycol) diacrylate)를 광학 중합반응(Photopoly merization)을 이용하여 제조하였다. PEG와 PPG는 분자량이 각각 258과 540이었다. PEG와 PPG의 질량 혼합비(wt%)를 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5로 변화시키면서 막을 제조하였다. $25^{\circ}C$에서 PEG/PPG (9:1)의 이산화탄소 투과도는 28.9 barrel 으로 나타났으며, 선택도($PCO_2$/$PN_2$)는 57.9로 나타났다. 같은 온도에서 PEG/PPG(5:5)로 조성을 변화시켰을 때 이산화탄소 투과도는 40.4 Barrer, 기체선택도($PCO_2$/$PN_2$)는 51.8를 나타냈다 이산화탄소의 투과도는 5:5 > 6:4 > 7:3 > 8:2 > 9:1의 경향을 나타내었다. $35^{\circ}C$로 승온을 하는 경우에 PEG/PPG (9:1)는 45.4 Baller, 선택도($PCO_2$/$PN_2$)는 48.2을 나타냈으며, PEG/PPG (5:5)의 이산화탄소 투과도는 78.9 Barrer을 나타내고 선택도($PCO_2$/$PN_2$)는 33.2로 나타났다. 각각의 온도에서 이산화탄소의 기체선택도($PCO_2$/$PN_2$)는 PPG의 함량이 증가하면서 감소하는 경향을 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권12호
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• pp.656-661
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• 2016

분리막의 제조에 있어서 높은 분리도와 투과도가 요구되지만 투과도와 분리도는 반비례하는 경향이 있으므로 현실적으로 가능하지 않다. $CO_2$ 포집의 비용절감 측면에서 살펴보면 분리막의 재질 자체보다는 투과도와 분리도가 분리막의 모듈이나 시스템의 성능이 미치는 영향이 더 중요하다고 할 수 있다. 예로 들어 $CO_2$ 13%와 $N_2$ 87%인 혼합기체를 분리도를 5로 고정시킨 후 유량의 10%가 분리막을 통하여 투과된다고 가정하면 투과한 10% 중에 $CO_2$ 4.28%, $N_2$가 5.72%로서 투과한 기체중 이산화탄소의 농도가 42.8%가 된다. 이 경우 이산화탄소의 순도는 42.8%이며 첫 번째 투과에 의해 얻은 이산화탄소의 회수량은 4.28/13 = 32.9%가 된다. 만일 투과도와 분리도를 두배로 증가시킬 경우 이산화탄소의 순도는 64.5%, 이산화탄소 회수량은 12.9/13 = 99.2%로 나타났다. 이 경우 대부분의 $CO_2$가 회수되었으며 이것이 의미하는 바는 주입된 이산화탄소가 투과되지 않고 그대로 통과하여 빠져나가는 양은 거의 제로에 가까운 경우로서 이산화탄소 분리에는 이상적인 설계나 운전조건이라 할 수 있다. 일정한 주입농도에서 주어진 투과도에 대하여 이산화탄소를 100% 회수하는 임계 분리도가 존재함을 알 수 있으며, 임계 분리도 이상 높아질 경우 이산화탄소 회수되는 양이나 순도 향상에 별다른 영향이 없음을 시사하고 있다. 이상의 결과에서 주어진 이산화탄소의 농도에 대해서 분리막을 이용한 분리에서 이산화탄소를 100% 투과시키는 임계 투과도와 분리도가 설계와 운전조건의 최적화를 위하여 절대적으로 중요함을 알 수 있다.

• 멤브레인
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• 제13권3호
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• pp.200-209
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• 2003

Ethyl cellulose(EC)와 platinum(II) acetylacetonate(Pt), rhodium(III)acetylacetonate(Rh)를 이용하여 용매증발법으로 고분자-금속 착체막을 제조하였다. 이때 최종 분리막의 제막조건을 최적화하기 위하여 금속염의 조성을 변화시켰다. (0.3-4.0 wt%). FTIR을 이용하여 EC-금속착체막을 분석하였으며 SEM을 이용하여 막의 구조를 관찰하였다. 그리고 산소, 질소, 이산화탄소, 메탄 가스들의 투과성능을 조사하였다. 금속염들은 모든 가스들의 선택도의 감소없이 투과도를 향상시킨다는 것을 알 수 있었다 그러나 Pt의 경우 산소와 질소가스의 투과성능에 더 영향이 있었으며, Rh은 이산화탄소와 메탄가스의 투과도에 더 영향이 있음을 알 수 있었다. EC-Pt 착체막의 경우에는, Pt의 산소와의 친화력특성에 기인하여 산소/질소의 선택도가 증가(37%)하는 것을 보여주었다.

• 멤브레인
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• 제29권1호
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• pp.51-60
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• 2019

분리막 소재의 투과도와 선택도 사이의 trade-off 관계로 인해 여전히 많은 연구가 필요하다. 특히 고분자 분리막에 무기물 나노입자가 들어가 있을 때, 기체투과 거동의 학문적 이해는 여전히 부족하다. 따라서 본 연구에서는 분리막 소재로 가장 많이 사용되는 PDMS에 2~5 nm의 기공을 가지고 있으며 직경이 약 5 nm 크기의 aluminosilicate hollow nanoparticles인 allophane을 이용하여 복합매질 분리막을 제조하여 기체투과특성을 연구하였다. 대표적인 분리막 소재인 PDMS에 친수성 allophane, 그리고 나노입자에 undecylenic acid로 표면을 개질한 allophane을 막 내부에 고르게 분산시켜 함량 별로 복합매질 분리막을 제조하였다. 나노입자가 분산된 혼합매질 분리막 내에서 기체의 투과 특성을 파악하고, 이에 따른 기체투과 거동과 나노입자가 가지고 있는 기공의 역할을 평가하고자 하였다. 표면개질된 allophane을 첨가함에 따라 기체 투과도와 산소/질소 그리고 이산화탄소/메탄의 선택도가 동시에 점진적으로 향상되는 결과를 얻었다.