• 공업화학
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• 제4권2호
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• pp.393-402
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• 1993

레독스-흐름 2차전지는 발전소의 잉여 전력, 태양전지 및 전기자동차 등 응용 분야가 넓은 유망한 에너지 저장 방법의 하나이다. 활성물질로소 바나듐-황산 수용액을 이용하는 전바나듐 레독스-흐름 전지에서 효율적인 이온 선택 성막의 개발은 아직도 문제점으로 남아 있다. 전바나듐 레독스-흐름 전지용 격막으로서 기초막에 UV를 조사하면서 30분간 chlorosulfonation 시킨 비대칭 양이온 교환막(M-30)이 운반율 0.94 막저항 $0.5{\Omega}{\cdot}cm^2$로 가장 좋았다. 기초막은 pololefin막(HIPORE 1200)에 $10{\mu}m$두께의 저밀도 폴리에틸렌 막을 접착시켜 제조되었다. 실제 바나듐-황산 수용액에서의 막저항도 $3.79{\Omega}{\cdot}cm^2$로 Nafion 117막과 비슷하였고, 셀저항율도 $6.6{\Omega}{\cdot}cm^2$로 Nafion 117막보다 낮았다. 막의 전기화학적 물성치와 가격 등을 고려할 때 전바나듐 레독스-흐름 전지의 격막으로서 M-30막이 Nafion 117막과 Asahi초자의 CMV막보다 우수하였다.

• 공업화학
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• 제3권4호
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• pp.730-738
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• 1992

혐기성 소화액의 한외여과에 의한 후처리에서 분리막의 재질에 따른 여과특성을 연구하였다. 상이한 분리막의 여과특성을 정량적으로 평가하기 위해 저항 모델을 이용하였다. 소화액에 대한 플럭스의 양태는 초기의 물에 대한 분리막의 투과도에 무관하게 나타났다. 플루오로 폴리머 막의 경우에 유속의 증가에 따라 큰 플럭스의 향상을 보였는데 이것은 다른 분리막에 비해 막표면에 형성된 케이크층의부착성이 약해 쉽게 제거될 수 있음을 시사해준다. 장시간 운전에서 플럭스의 감소는 오염층 저항의 증가에서 뿐만아니라 분극층 저항의 증가에서도 기인되었는데, 이와같은 계속적인 분극층 저항의 증가는 미생물의 분해 및 성장에 따른 케이크층 내의 성상변화를 반영할 수 있다. 막표면이 친수성인 셀룰로오즈 막은 소수성인 폴리술폰 막에 비해 낮은 막오염도를 보여주었다. 감압을 통해 플럭스를 $5-10L/m^2/h$회복시킬 수 있었다. 세척단계에서 여과저항을 평가함으로써 15분의 단시간내에 세척이 완료됨을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제23권5호
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• pp.474-479
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• 2012

막결합 축전식 탈염(MCDI) 기술을 이용하여 $Na^{+}$와 $Ca^{2+}$ 이온이 혼합된 용액에서 $Ca^{2+}$ 이온의 선택적 제거 가능성을 연구하였다. 양이온교환막인 CMX막에 대한 $Ca^{2+}$ 이온의 선택성을 확인하기 위해 흡착평형 실험을 실시하였다. 그리고 MCDI 셀을 이용해 혼합용액(5 meq/L NaCl + 2 meq/L $CaCl_{2}$)에 대한 탈염실험을 수행하였다. 흡착평형 실험결과 용액과 CMX막에서 $Ca^{2+}$ 이온의 당량분율은 각각 28.6, 87.2%를 보여 CMX막이 $Ca^{2+}$ 이온에 대해 높은 선택성을 갖는 것을 확인하였다. MCDI 셀에 일정한 전류를 인가하면서 셀 전위가 1.0 V에 도달할 때까지 탈염실험을 실시하였다. 그 결과 흡착된 이온의 총량은 인가한 전류밀도에 큰 영향을 받지 않고 일정하였다. 그러나 흡착된 이온 중 $Ca^{2+}$ 이온의 비율은 전류밀도에 반비례하였으며 200, 300, 500, $700\;A/m^{2}$의 전류밀도에서 각각 81.4, 78.4, 77.0, 74.5%로 나타났다. 이러한 결과는 낮은 전류밀도에서 CMX막에 흡착된 $Ca^{2+}$ 이온의 비율이 높았기 때문인 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제29권1호
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• pp.18-29
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• 2019

BSA 용액의 전량 한외여과에서 막모듈의 중력에 대한 경사각($0{\sim}180^{\circ}$) 변화에 따라 유발된 자연대류 불안정 흐름(natural convection instability flow; NCIF)의 막오염 제어 효과를 플럭스 증가 정도로 측정하고 막힘여과 모델로 해석하였다. 막모듈의 경사각이 $0^{\circ}$에서 $180^{\circ}$로 커질수록 NCIF 유발이 증가하여 막오염 제어 효과가 커져 플럭스가 증가하였다. NCIF의 유발이 가장 큰 경사각 $180^{\circ}$에서의 플럭스 값을 NCIF의 유발이 없는 $0^{\circ}$에서의 값과 비교한 결과, 2시간의 단기간 운전에서는 플럭스 향상성이 5배, 20시간의 장기간 운전에서는 17배까지 증가하였다. 막힘여과 모델을 적용하여 NCIF의 유발에 따른 플럭스 증가 효과를 해석한 결과, 운전시간 15분 이내에서는 중간막힘 모델 그 이후에는 케이크여과 모델로 해석하는 것이 타당하였다. 막모듈 경사각 $180^{\circ}$에서 유발된 NCIF는 15분 이내의 운전 초기에는 중간막힘 오염을 67%까지 감소시키고, 그 이후의 운전 시간에서는 케이크층 오염을 99.9%까지 감소시켰다. 따라서 막모듈에 유발된 NCIF의 주된 막오염 제어 기작은 케이크층 형성을 억제시키는 것이었다.

• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.74-80
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• 2019

저가습 작동을 위한 수소 이온 교환막 연료전지용 $Nafion/TiO_2$ 복합막을 졸-겔 법을 이용하여 제조하였다. 이때 Nafion막에 $TiO_2$ 나노 입자를 함침시키기 위하여 $TiO_2$ 전구체 용액에 1일부터 7일까지 함침 시간을 달리하여 복합막을 제조하였다. 담금 시간이 증가할수록 Nafion막 내에 함침되는 $TiO_2$ 함량이 증가하였다. $TiO_2$ 함량이 증가함에 따라 막의 표면의 친수성이 증가하면서 접촉각은 감소하는 것을 보여주었다. 물 흡수력(water uptake)과 복합막을 통한 수소 이온 전도도는 담금 시간이 4일인 경우 가장 높게 나타났고 4일 이상인 경우에는 오히려 감소하는 경향을 보여주었다. 담금 시간이 7일인 경우에는 큰 $TiO_2$ 입자들이 막의 표면과 내부에 생성되어 애노드에서 캐소드로의 수소 이온 전도를 방해하게 되는 결과를 초래하였다. 전지 성능 시험 결과 물 흡수력 및 수소 이온 전도도의 결과와 상당히 일치하는 것을 보여주었다. 즉, 0.6 V에서 담금 시간이 1일, 3일, 4일 및 7일인 경우 전류 밀도가 상대 습도(relative humidity, RH) 40%에서 각각 0.54, 0.6, $0.63A/cm^2$ 및 $0.49A/cm^2$를 나타내었다. Nafion 분산액과 $TiO_2$ 입자를 혼합하여 제작한 막과 Nafion 115를 이용하여 RH 40%에서 수행한 전지 성능 결과와 비교할 때 졸-겔 법을 이용하여 제조한 복합막의 경우 약 66%의 전지 성능 향상을 얻을 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제28권2호
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• pp.90-95
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• 2018

LNG-FPSO 산성가스 제거 공정에서 막-흡수 하이브리드 시스템 적용을 위한 설계를 수행하였다. 상용 공정 모사기인 Promax version 4.0을 이용하여 아민 흡수 공정과 하이브리드 공정의 산성가스 제거 성능을 비교하였다. 전사 모사 결과를 통해 하이브리드 공정은 아민 용매 순환량, 에너지 소모량, 장치 사이즈가 아민 흡수 공정에 비하여 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 컴팩트한 장치 사이즈와 에너지 절감 공정인 하이브리드 공정은 LNG-FPSO 천연가스 전처리 공정에 적용하기에 적합한 방안임을 확인하였다.

• ETRI Journal
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• 제34권2호
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• pp.226-234
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• 2012

The novelty of this study resides in the fabrication of stoichiometric and stress-reduced $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$ triple-layer membrane sieves. The membrane sieves were designed to be very flat and thin, mechanically stress-reduced, and stable in their electrical and chemical properties. All insulating materials are deposited stoichiometrically by a low-pressure chemical vapor deposition system. The membranes with a thickness of 0.4 ${\mu}m$ have pores with a diameter of about 1 ${\mu}m$. The device is fabricated on a 6" silicon wafer with the semiconductor processes. We utilized the membrane sieves for plasma separations from human whole blood. To enhance the separation ability of blood plasma, an agarose gel matrix was attached to the membrane sieves. We could separate about 1 ${\mu}L$ of blood plasma from 5 ${\mu}L$ of human whole blood. Our device can be used in the cell-based biosensors or analysis systems in analytical chemistry.

• 멤브레인
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• 제30권6호
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• pp.359-372
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• 2020

기름/물 분리막은 다른 분리 기술들에 비해 낮은 에너지 비용과 높은 성능 수준을 갖고 있다. 초친수성과 수중에서 소유성은 효과적인 기름/물 분리막을 개발하는 데 가장 중요한 요인으로 작용한다. 이와 더불어 방오속성과 생분해성도 효과적인 기름/물 분리막을 개발할 때에 고려되는 중요한 요소들이다. 본 리뷰 논문에서는 다양한 화학성분과 형태를 변형시켜 개발된 기름/물 분리막의 특성과 분리 효율을 개선한 연구들을 소개한다.

• 멤브레인
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• 제17권1호
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• pp.37-43
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• 2007

크로노포텐시오미터(CP)와 전류-전압곡선(I-V)을 사용하여 음/양 이온 교환 층의 영향을 하전 모자이크 막에서 조사하였다. 역시 전해질과 음/양이온의 계면에서 이온수송을 실험하였다. 결과 음/양이온 교환 막은 전류범위에서 점점 전압강하가 나타났고, 특히 저 농도의 KCl 전위는 일정하였다. 한편 복합 하전 모자이크 막은 여러 전해질 수용액의 종류와 농도에 관계없이 전위의 변화는 없었다. CP와 I-V의 측정은 이온교환 막 계면에서 일어나는 이온수송에 대한 기초해석으로 대단히 유효하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제2권3호
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• pp.187-205
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• 2011

The electric transport of the mixture of hydrochloric and phosphoric acids through strong base (Neosepta ACM) and weak base (Selemion AAV) anion-exchange membranes was investigated. The instantaneous efficiency of HCl removal from the cathode solution, $CE_{Cl}$, with and without $H_3PO_4$ was determined. It was found that $CE_{Cl}$ was 0.8-0.9 if the number of moles of elementary charge passed through the system, $n_F$, did not exceed ca. 80% of the initial number of HCl moles in the cathode solution, $n_{Cl,ca,0}$. The retention efficiency of $H_3PO_4$ in that range was close to one. The transport of acid mixtures was satisfactorily described by a model based on the extended Nernst-Planck and Donnan equations for $n_F$ not exceeding $n_{Cl,ca,0}$. Among the tested model parameters, most important were: concentration of fixed charges, the porosity-tortuosity coefficient, and the partition coefficient of an undissociated form of $H_3PO_4$. For the both membranes, the obtained optimal values of fixed charge concentration, $\bar{c}_m$, were up to 40% lower than the literature values of $\bar{c}_m$ obtained from the equilibrium measurements. Regarding the $H_3PO_4$ equilibria, it was sufficient to consider $H_3PO_4$ as a monoprotic acid.