• Membrane and Water Treatment
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• 제7권3호
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• pp.193-207
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• 2016

Boron is one of the most problematic inorganic pollutants and is difficult to remove in water. Strict standards have been imposed for boron content in water because of their high toxicity at high concentrations. Technologies using membrane processes such as reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) have increasingly been employed in many industrial sectors. In this work, removal of boron from model water solutions was investigated using polyamide reverse osmosis and nanofiltration membranes. RO-AG, RO-SG, NF-90 and NF-HL membranes were used to reduce the boron from model water at different operational conditions. To understand the boron separation properties a characterization of the four membranes was performed by determining the pure water permeability, surface charge and molecular weight cut-off. Thereafter, the effect of feed pressure, concentration, ionic strength, nature of ions in solution and pH on the rejection of boron were studied. The rejection of boron can reach up to 90% for the three membranes AG, SG and NF-90 at pH = 11. The Spiegler-Kedem model was applied to experimental results to determine the reflection coefficient of the membrane ${\sigma}$ and the solute permeability $P_s$.

• 공업화학
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• 제10권2호
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• pp.212-217
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• 1999

기체투과 특성을 관찰하기 위해 양극산화에 의해 세공직경의 크기가 서로 다른 상부층과 하부층으로 이루어진 이중기하구조의 다공성 알루미나막을 제조하였다. 양극산화는 황산 전해질 하에서 직류에 의한 정전류법으로 행하였으며, 양질의 막을 얻기 위해 열산화, 화학연마, 전해연마 등의 전처리를 한 후 양극산화를 행하였다. 양극산화에 의한 알루미나 막의 제조에서 세공직경은 전해질의 종류 및 농도, 전해 온도, 전류밀도 등에 의존하는데, 전류밀도를 극도로 낮추어 세공직경이 20 nm 이하인 상부층을 제조하고 전류밀도를 높여서 세공직경이 36 nm인 하부층을 제조하였다. 막의 두께는 전기량에 의해 조절되어 상부층의 두께는 약 $6{\mu}m$이었으며 하부층을 포함하는 막의 총 두께는 약 $80{\sim}90{\mu}m$로 제조되었다. 제조된 막은 가압법에 의한 기체투과 실험을 행하였다. 제조된 막의 기체투과 기구는 Knudsen 흐름을 따르는 것을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제33권3호
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• pp.110-126
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• 2023

이 총설에서는 다양한 소재를 이용한 고분자 분리막의 제조를 위한 제조방식, 특성과 여러가지 인자들에 대해서 논의하고자 한다. 분리막 제조방식은 상전이, 계면중합, 연신, 트랙에칭 그리고 전기방사 같은 방법을 주로 강조하여 설명하고자 하며, 추가적으로 다양한 응용에 따른 제조방식에 대한 한계나 응용성에 대해서도 설명하고자 한다. 또한 다양한 고분자 분리막의 표면거칠기, 표면장력, 표면전하와 표면의 기능성 작용기 같은 표면특성에 대해서도 정리하였으며, 막성능의 향상을 위하여 상전이법이나 계면중합 같은 일반적인 분리막 제조공정에서 필요한 추가적인 향상방법을 나타내었다. 트랙에칭이나 전기방사와 같은 새로운 제조방법의 가능성에 대해서도 분석하였다.

• 한국고분자학회:학술대회논문집
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• 한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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• pp.69-70
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• 2006

In lithium-ion batteries, separator membrane's, main role is to physically isolate a cathode and an anode while maintaining rapid transport of ionic charge carriers during the passage of electric current. As far as battery safety is concerned, the electrical isolation of electrodes is most crucial since unexpected short-circuits across the membrane induces hot spots where thermal runaway may break out. Internal short-circuits are generally believed to occur by protrusions on the electrode surface either by unavoidable deposits of metallic impurities or by dendritic lithium growth during battery operation. Another cause is shrinkage of the separator membrane when exposed to heat. If separator membrane can be engineered to prevent the internal short-circuit, it will not be difficult to improve lithium-ion batteries' safety. Commonly the separators employed in lithium-ion batteries are made of polyethylene (PE) and/or polypropylene (PP). These materials have terrible limitations in preventing the fore-mentioned internal short-circuit between electrodes due to their poor dimensional stability and mechanical strength. In this study we have developed a novel separator membrane that possesses very high thermal and mechanical stability. The cells employing this separator provided noticeable safety improvement in the various abuse tests.

• 멤브레인
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• 제13권1호
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• pp.37-46
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• 2003

하전된 멤브레인 미세기공으로 유체가 흐르는 경우는 계면동전기 효과가 작용하게 된다. 비선형 Poisson-Boltzmann 전기장과 흐름에 의해 유발되는 전기장 사이의 정전상호작용을 운동방정식의 외부작용 힘으로 고려하였다. 유한차분법으로 정전위 분포를 우선 산출하고, 이어서 Green 함수로 슬릿형 기공에 대한 Navier-Stokes 식의 해석해를 구하였다. 계면동전기적 유동에 의한 흐름전위를 관련된 물리화학적 인자들의 함수로 유도되는 해석적인 명확한 표현으로 제시하였다. 전기이중층, 표면전위, 그리고 기공벽면의 하전조건의 영향에 따른 유속분포와 흐름전위 변화를 고찰하였다 계산결과, 전기이중층 두께나 표면전위가 증가함에 따라 평균유속은 감소하는 반면에 흐름전위는 증가하였다.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.58-69
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• 2024

역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 해수와 담수의 농도 차로부터 에너지를 얻는 이온교환막을 이용한 전기막 공정이다. 해수와 담수에 포함된 다가 이온은 이온교환막의 고정 전하 그룹에 강하게 결합하여 높은 저항을 유발하며 uphill transport를 통해 개방회로 전압과 전력 밀도를 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 RED 응용을 위해 1가 이온 선택성 및 전기화학적 특성이 우수한 세공충진 음이온교환막(pore-filled anion-exchange membrane, PFAEM)을 제조하였다. 제조된 막의 1가 이온 선택성은 3.65였으며 동일 조건에서 1.27의 선택성을 갖는 상용막(ASE, Astom Corp.)보다 우수한 수준을 나타내었다. 또한 제조된 막은 ASE 대비 낮은 전기적 저항 등 우수한 전기화학적 특성을 나타내었다. 0.459 M NaCl/0.0510 M Na₂SO₄의 해수와 0.0153 M NaCl/0.0017 M Na₂SO₄의 담수 조건에서 RED 성능을 평가한 결과 제조된 막을 적용하여 1.80 W/m²의 최대 전력 밀도를 얻었으며 이는 ASE 막 대비 40.6% 향상된 출력 성능이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.87-87
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• 2013

Sample concentration and purification processes are essential in the bio-analytical and pharmaceutical fields because most bio samples or media are extremely sophisticated. To concentrate and purify specific substances, passive membrane type filters have been utilized, which is driven by size or charge differences between target and others. The traditional and representative method to identify nucleic acid sequences in the complex biosample is gel electrophoresis, which has been worked by size and net charge of molecules. The adsorption phenomena have been also utilized to concentrate and purify biomolecules. This adsorption of biomolecule can be controlled under specific salts and surfaces as well as surface area. To utilize the differences of physical properties of molecules or bio-targets such as virus, bacteria, and cells, the nanotechnologies can be introduced in target concentration, purification, and isolation processes. In here, I'd like to briefly survey typical examples of nanobiotechnologies which are introduced in sample treatment. Also I specifically demonstrate two different simple techniques to concentrate and detect bacteria from the samples using multifunctional silica nanotube (SNT).

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.182-183
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• 2013

In the design of the fuel cell charger, it is important to find out the suitable topology and to design the converter to guarantee the performance of the fuel cell as well as the battery. Most of the chargers developed so far have used step-down converters. However, since the small fuel cell stack can only generate a low voltage, it is required to use the step-up converter to charge the battery. In this paper, a modified non-isolated boost charger topology for the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) is proposed to meet the strict ripple requirements for the battery charge and its control method by using PI controller is detailed. The feasibility of the proposed topology and its control method is then verified by the experiments.

• 공업화학
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• 제30권4호
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• pp.472-478
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• 2019

막 축전식 탈염(MCDI) 셀에 공급하는 총 전하(TC)를 조절하여 경도물질($Ca^{2+}$)을 안정하게 탈염할 수 있는 방법을 연구하였다. 흡착과정에서 TC를 변화시키면서 흡착(1.5 V)과 탈착(0.0 V)을 30회 반복하였다. 탈염과정에서 유출수의 농도와 pH, 흡착 및 탈착량, 전류밀도와 셀 전위의 변화를 분석하였다. MCDI 셀에 사용된 탄소전극의 최대허용전하(MAC)는 46 C/g로 측정되었다. MAC 이하의 TC (40 C/g)에서 운전한 결과 전극반응이 일어나지 않아 장기간 운전에서도 안정적인 탈염특성을 얻을 수 있었다. 반면, MAC 이상의 TC (50, 60 C/g)에서 운전한 경우 유출수의 농도와 pH가 크게 변하였다. 또한 전극반응으로 인해 전극표면에 스케일이 생성되어 셀의 전기저항이 점차 증가하였다. 이를 통해 흡착과정에서 MCDI 셀에 공급하는 전하를 제어함으로써 전극반응 없이 경도물질을 안정하게 제거할 수 있음을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제20권2호
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• pp.120-126
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• 2010

본 연구에서는 $TiO_2$ 나노입자로 표면침적된 polyethersulfone (PES) 정밀여과 분리막이 자연유기물로 인한 분리막 막힘현상(파울링)에 미치는 영향을 관찰하였다. $TiO_2$ 나노입자로 표면침적된 PES 정밀여과 분리막의 자연유기물 파울링 거동에 $TiO_2$ 나노입자의 결정구조와 용액의 pH 그리고 $Ca^{+2}$이 미치는 영향을 관찰하였다. 연구결과, $TiO_2$ 나노입자로 표면 개질된 정밀여과 분리막은 자연유기물에 의한 파울링 현상을 현저하게 감소시킬 수 있음을 확인 할 수 있었다. 그러나 이와같은 현상은 $TiO_2$ 나노입자의 결정구조와 용액의 성상에 매우 의존하는 것으로 나타났다. 자연유기물 파울링의 감소는 결정구조가 상대적으로 불안정한 anatase $TiO_2$ 나노입자를 분리막에 표면침적 시, 용액 중 $Ca^{+2}$이 존재하지 않을 때 상대적으로 높은 pH에서 효과적인 것으로 관찰되었다. 그러나 $Ca^{+2}$의 첨가 시 이와 같은 효과는 높은 pH에서 더욱 증가할 수 있음을 확인할 수 있었다. 반면, 결정구조가 상대적으로 안정한 rutile $TiO_2$ 나노입자의 경우 자연유기물의 파울링 감소는 용액의 조성에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.