• 공업화학
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• 제30권6호
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• pp.643-651
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• 2019

Polybenzimidazole (PBI), an engineering polymer with well-known excellent thermal, chemical and mechanical stabilities has been recognized as an alternative to high temperature polymer electrolyte membranes (HT-PEMs). This review focuses on recent advances made on the development of PBI-based HT-PEMs for fuel cell applications. PBI-based membranes discussed were prepared by various strategies such as structural modification, cross-linking, blending and organic-inorganic composites. In addition, intriguing properties of the PBI-based membranes as well as their fuel cell performances were highligted.

• Macromolecular Research
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• 제14권6호
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• pp.596-602
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• 2006

The effect of high-temperature spinning and poly(vinyl pyrrolidone) (PVP) additive on poly(vinylidene fluoride) (PVDF) hollow fiber membranes was investigated using differential scanning calorimetry, X-ray diffraction measurement, and scanning electron microscopy, together with the corresponding microfiltration performances such as water flux, rejection rate, and elongational strength. Using high-temperature spinning, porous hollow fiber membranes with particulate morphology were prepared through PVDF crystallization. The particulate structure of the membranes was further modified by the addition of miscible PVP with PVDF. Due to these effects, the rejection rate and strength of the fibers were increased at the expense of reduced water flux and mean pore size, which indicates that high-temperature spinning and PVP addition are vary effective to control the morphology of PVDF hollow fiber membranes for microfiltration.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1990년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.18-23
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• 1990

The paper is concerned with the elasto-plastic and geometrically nonlinear analysis of shell structures using an improved degenerated shell element. In the formulation of the improved degenerated shell element, an enhanced interpolation of transverse shear strains in the natural coordinate system is used to overcome the shear locking problems; the reduced integration technique in in-plane strains is applied to avoid membrane locking behavior; selective addition the nonconforming displacement modes improve the element performances. This element is free of serious locking problems and undesirable compatible or commutable spurious kinematic deformation modes and passes the patch tests. An incremental total Lagrangian formulation is presented which allows the calculation of arbitrarily large displacements and rotations. The resulting nonlinear equations are solved by the Newton-Raphson solution scheme. The versatility and accuracy of this improved degenerated shell element are demonstrated by solving several numerical examples.

• 한국환경과학회지
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• 제17권12호
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• pp.1307-1314
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• 2008

Hydrogen gas is used as a fuel for the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Trace amount of carbon monoxide present in the reformate $H_2$ gas can poison the anode of the PEMFC. Therefore, preferential oxidation (PROX) of CO is essential for reducing the concentration of CO from a hydrogen-rich reformate gas. In this study, conventional Pt/$Al_2O_3$ catalyst was prepared for the preferential oxidation of CO. The effects of catalyst preparation method, additive, and hydrogen on the performances of PROX reaction of CO were investigated. Water treatment and addition of Ce enhanced catalytic activity of the Pt/$Al_2O_3$ catalyst at low temperature below $100^{\circ}C$.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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• pp.599-600
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• 2006

This paper described the state of art of porous metal materials, the typical manufacturing technologies and performances of sintered metal porous materials, with emphasis on the recent research achievements of CISRI in development of porous metal materials. High performance porous metal materials, such as metallic membrane, sub-micron asymmetric composite porous metal, large dimensional and structure complicated porous metal aeration cones and tube, metallic catalytic filter elements, lotus-type porous materials, etc, have been developed. Their applications in energy industry, petrochemical industry, clean coal process and other industrial fields were introduced and discussed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.236-242
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• 2015

고분자전해질 연료전지 스택의 성능 및 주요 운전 변수를 예측하기 위해 부분최소자승법과 인공신경망의 두 가지 데이터 기반 모델링 기법을 제시한다. 30 kW급 고분자전해질 연료전지 스택 실험으로부터 확보한 데이터를 사용하여 부분최소자승 및 인공신경망 모델들을 구성한 후 각 모델의 예측 성능 및 계산 시간을 비교하였다. 모델의 복잡성을 줄이기 위해 부분최소자승법에 기초한 VIP(Variable Importance on PLS Projections) 선정기준을 모델링 절차에 포함하여, 초기 입력변수의 집합으로부터 모델링에 필요한 입력변수들을 선정하였다. 모델링 결과, 인공신경망이 스택의 평균 셀전압과 캐소드(cathode) 출구 온도를 예측하는데 있어서, 부분최소자승법 보다 우수한 성능을 보였다. 그러나 부분최소자승법 또한 입력변수와 출력변수 간에 선형적 상관관계만을 모델링 할 수 있음에도 불구하고 비교적 만족할 만한 예측 성능을 나타냈다. 모델의 정확도와 계산속도의 요구조건에 따라 두 모델링 기법은 고분자전해질 연료전지의 설계 및 운전 분야의 성능 예측, 온라인 및 오프라인 최적화, 제어 및 이상 진단을 위해 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제27권4호
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• pp.358-366
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• 2017

연료전지용 전해질막의 성능에 있어서 가장 중요한 요소는 수소이온이 전해질막 내부에 형성된 수화채널을 따라서 얼마나 빨리 전달될 수 있느냐이다. 여기에는 수화채널의 모폴로지 및 수소이온의 확산도 등이 매우 중요한 요소가 되는데, 이를 규명하기 위하여 다양한 분자동역학 전산모사 연구가 진행되고 있다. 분자동역학 계산에 있어서 각 원자의 움직임 및 상호작용을 미리 변수화 시켜 놓은 force-field는 필수 요소 중 하나로서, 본 연구에서는 이러한 force-field의 종류가 전해질막 전산모사에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 다양한 force-field를 이용하여 연료전지용 전해질막의 수소이온 확산도를 계산하였다. 이 과정에서 non-bonding interaction을 결정하는 전하 값이 수화채널 모폴로지 형성에 매우 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌으며, COMPASS force-field가 가장 정확한 수소이온 확산도 값을 얻음으로써 연료전지용 전해질막의 전산모사에 있어서 가장 적절한 force-field일 것으로 판단된다. 이러한 force-field의 적절한 선정은 최종 분자 구조 뿐만 아니라 수소이온 확산도에도 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었으며, 연료전지용 전해질막 전산모사 수행 시에는 이러한 부분을 충분히 감안하여 force-field를 선택하여야 할 것이다.

• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.173-180
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• 2009

DMFC (Direct Methanol Fuel Cell)용의 새로운 고분자 전해질 멤브레인을 개발하기 위하여 스티렌 단량체를 poly(tetrafluoroethylene perfluoropropyl vinyl ether) (PFA) 필름에 그라프트 중합 반응시킨 후에 술폰화 반응을 진행하였다. $\Upsilon$-ray를 이용하여 방사선 그라프트 중합 반응시킨 방사선 그라프트 필름의 술폰화 반응은 chlorosulfonic acid/dichloroethane (5 v/v%) 혼합 용액에서 진행하였다. PFA 그라프트 폴리스티렌 멤브레인 (PFA-g-PSSA)의 화학적, 물리적, 전기화학적 및 형태의 특성은 푸리에 변환 적외선 분광기 (FTIR), 이온전도도 측정기 및 주사전자현미경 (SEM)으로 분석하고 함수율과 메탄올 투과도도 측정하였다. PFA-g-PSSA 멤브레인으로 제작한 MEA의 단위전지 성능을 평가하였고, 전지의 셀 저항은 임피던스 분석 장치를 이용하여 측정하였다. PFA-g-PSSA 멤브레인으로 제조한 MEA는 Nafion 112로 제조한 MEA보다 우수한 DMFC 성능을 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제8권4호
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• pp.235-242
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• 1998

옥탄가상승제 및 대기오염 저감물질로 잘 알려진 메틸터셔리부틸에테르(MTBE)를 투과증발분리 공정을 이용하여 메탄올로 부터 분리하는 실험을 수행하였다. 물과 알코올계에 성공적으로 적용된 바 있는 폴리비닐알코올(PVA)과 폴리아크릴산(PAA)이 서로 가교된 막을 이용하여 폴리아크릴산의 양을 폴리비닐알코올에 대하여 5,10,15,20,25 wt% 변경하면서 조업온도 30,40,50$\circ$C, 공급혼합물액의 조성 메탄올 5,10,20 wt%에 대하여 투과증발 실험을 수행하였다. 공급액온도 50$\circ$C의 MTBE/MeOH=80/20 용액에 대하여 PVA/PAA=85/15 막을 사용하였을 때 투과도 10.1 g/m$^2$hr 및 선택도 약 4000을 얻었다. 또한 공급액온도 40$\circ$C의 MTBE/MeOH=90/10 용액에 대하여 같은 막을 사용했을 경우 투과도 8.5 g/m$^2$hr 및 선택도 약 6000의 우수한 결과를 얻었다. 또한 사용된 막과 투과도 및 선택도와의 관계에는 막의 hydrophilic/hydrophobic balance가 현재의 MTBE/MeOH 계의 분리에 중요한 역할을 하고 있다는 것을 알 수 있었다.

• 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.