• 멤브레인
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• 제25권5호
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• pp.456-463
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• 2015

본 연구에서는 고온에서 우수한 전도성을 가지는 전해질막의 개발을 위하여 신규한 실란계 무기물을 합성하였으며, 이를 이용하여 제조된 분리막의 특성평가가 진행되었다. 탄화수소계열 고분자인 SPAES를 합성하여 고분자 물질로 사용하였으며, 높은 이온전도성을 가지는 무기물의 제조를 위하여 silica, phosphate, zironium계 물질을 졸겔법을 이용하여 복합화 시켰다. 각 조성의 몰비를 조절하여 세 가지 종류의 무기물을 제조하였으며 조성에 따른 물성변화를 관찰하였다. EDX 분석결과 제조된 무기물은 고분자 분리막 내에 고르게 분산이 되는 것을 확인하였다. 친수성을 가지는 무기물의 도입을 통하여 분리막 내에 이온을 전달할 수 있는 수분채널이 형성되어 함수율이 증가가 됨을 확인하였다. 또한 zirconium계 무기물의 함량이 높을수록 고온에서 전도도가 향상되는 결과를 확인하였으며 복합화된 실리카는 저온 가습조건에서 이온전도도가 향상되는 결과를 나타내었다.

• 한국물환경학회지
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• 제38권3호
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• pp.143-149
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• 2022

Membrane distillation (MD) has emerged as a sustainable desalination technology to solve the water and energy problems faced by the modern society. In particular, the surface wetting properties of the membrane have been recognized as a key parameter to determine the performance of the MD system. In this study, a novel surface modification technique was developed to induce a Janus-type hydrophilic/hydrophobic layer on the membrane surface. The hydrophilic layer was created on a porous PVDF membrane by vapor phase polymerization of the pyrrole monomer, forming a thin coating of polypyrrole on the membrane walls. A rigid polymeric coating layer was created without compromising the membrane porosity. The hydrophilic coating was then followed by the in-situ growth of siloxane nanoparticles, where the condensation of organosilane provided quick loading of hydrophobic layers on the membrane surface. The composite layers of dual coatings allowed systematic control of the surface wettability of porous membranes. By the virtue of the photothermal property of the hydrophilic polypyrrole layer, the desalination performance of the coated membrane was tested in a solar MD system. The wetting properties of the dual-layer were further evaluated in a direct-contact MD module, exploring the potential of the Janus membrane structure for effective and low-energy desalination.

• 멤브레인
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• 제26권6호
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• pp.407-420
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• 2016

연료전지는 친환경적 에너지 발생원으로 미래의 에너지 부족 문제와 공해 문제를 한꺼번에 해결하기 위한 방법으로 최근 그 연구가 활발히 진행되고 있다. 연료전지는 별도의 발전 장치를 필요로 하지 않고, 수소와 산소의 반응에 의해 전기를 직접 생산하기 때문에 발전 효율이 높다. 연료전지 시스템에서의 핵심 기술은 고분자 분리막을 제조하는 것으로써 상용화된 나피온 전해질막은 제조 단가가 높고 고온에서 성능이 급감한다는 단점이 있다. 따라서 많은 학자들이 나피온 전해질 분리막을 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 총설에서는 연료전지용 전해질 분리막의 특허 및 논문의 기술 경쟁력 평가를 통하여 국가별, 기관별, 기업별 발표 빈도수를 정리하였으며, 고분자 전해질 연료전지, 직접 메탄올 연료전지, 그리고 알칼리 연료전지에 대한 평가를 진행하였다.

• Korean Membrane Journal
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• 제8권1호
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• pp.1-12
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• 2006

In semiconductor industries, dissolved oxygen is one of the most undesirable contaminants of ultrapure water. A method for dissolved oxygen removal (DOR) consists in the use of polymeric hollow fibres, loaded with a catalyst and fed with a reducing agent such as hydrogen. In this work, PVDF hollow fibres loaded with Pd were characterized by means of perporometry, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray (EDX). The hollow fibre analyzed shows a five-layer structure with remarkable morphological differences. An estimation of pore diameters and their distribution was performed giving a mean pore diameter of 100 nm. The permeance and selectivity of the fibres were measured using $H_2,\;N_2,\;O_2$ as single gases, at different operating conditions. An $H_2$ permeance of $37 mmol/m^2s$ was measured and $H_2/O_2$ and $H_2/N_2$ selectivities of ca. 3 were obtained. $H_2$ permeance was 1/3 when a water stream flows in the shell side. Catalytic fibrebehaviour was simulated using a mathematical model for a loop membrane reactor, considering only $O_2$ and $H_2$ diffusive transport inside the membrane and their catalytic reaction. Dimensionless parameters such as the Thiele modulus are employed to describe the system behaviour. The model agrees well with the experimental reaction data.

• 멤브레인
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• 제29권1호
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• pp.1-10
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• 2019

Poly(ether block amide) (PEBA)는 이산화탄소 분리에 매우 적합한 상용 블록 공중합체 중 하나이다. 기체분리막의 경우 높은 투과도 뿐 아니라 강한 기계적 강도 또한 필요로 한다. PEBA공중합체의 결정성 폴리아마이드(polyamide) 블록은 기계적 강도를 제공하며 동시에 rubbery한 폴리에테르(polyether) 부분은 이산화탄소와의 친화도를 부여하여 이산화탄소 촉진 수송에 기여한다. PEBA공중합체에서 결정성 상과 rubber한 상의 조성은 기체분리막에 적합하게 조절될 수 있다. PEBA 공중합체를 기반으로 한 분리막은 좋은 투과도를 갖지만 추가적으로 분자체 효과를 이용하여 큰 기체 투과도 손실 없이 분리막의 선택도를 향상시킬 수 있다. 혼합 매질 분리막은 혼합막의 한 종류로서 고분자 매트릭스와 유기 첨가제로 이루어져 있다. 하지만 고분자 매트릭스와 유기 첨가제간의 양립성(compatibility)에 따른 문제점 또한 존재한다. 따라서 본 총설에서는 PEBA 공중합체를 기반으로 한 혼합막의 장점과 한계에 대해 다루고자 한다.

• 공업화학
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• 제17권5호
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• pp.521-526
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• 2006

폐수를 재이용하기 위한 고도처리 시스템으로서 분리막 생물반응조(Membrane Bioreactor, MBR)는 기존의 활성슬러지 공정(Activated Sludge Process, ASP)에 비하여 많은 장점을 가지고 있다. 도시 하수 중에 포함된 유기물과 영양염류를 동시에 제거하기 위하여 침지형 정밀여과(Microfiltration, MF) 막을 이용한 무산소/호기(Anoxic/Oxic, A/O)형 MBR에서 투과플럭스를 $10.2L/m^2{\cdot}h$로 일정하게 유지하면서 고형물 체류시간(Solids Retention Time, SRT) 변화에 따른 막 여과 특성을 조사하였다. 실험 결과, SRT를 증가시킬수록 체외고분자물질(Extracellular Polymeric Substances, EPS)내 단백질/탄수화물(Protein/Carbohydrate, P/C) 비가 높아져서 막 오염이 빠르게 진행되었다. A/O MBR에 RO막을 결합한 A/O MBR-RO 공정을 폐수의 고도처리에 적용하고자 하였으며, 성능평가를 위해 A/O MBR-RO 공정과 기존의 활성슬러지 공정에 MF와 RO막을 결합한 ASP-MF-RO 공정의 유기물 및 영양염류 제거율을 비교하였다. 실험 결과 A/O MBR-RO 공정이 ASP-MF-RO 공정보다 더 우수한 처리효율을 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제32권1호
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• pp.33-42
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• 2022

성장하는 산업화는 심각한 수질 오염으로 이어진다. 폐수로 배출되는 약품과 섬유산업에서 나오는 유기배출물은 환경과 생명에게 악영향을 미친다. 항균치료에 사용되는 항생제가 폐수에 존재하면 인체에 매우 해로운 약제 내성균의 성장을 야기하게 된다. 섬유산업에서 사용되는 유기염료 분자의 제조에는 다양한 유기 저분자가 사용된다. 이러한 분자들은 인쇄 및 염색 산업의 폐수 배출물에 존재하여 분해가 잘 이루지지 않는다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 광분해성 촉매를 분리막에 도입하고 폐수를 처리한다. 이 과정을 통해 유기 분자는 광분해되며 동시에 분해된 화합물들은 분리막을 통과하여 분리된다. 이산화티타늄(TiO₂)은 뛰어난 광촉매 역할을 하는 반도체이다. 다른 전이 금속 산화물과 화합물을 만들고 고분자 막에 도입하여 광촉매 능력을 증가시킨다. 본 총설에서는 광촉매성 분리막에 의한 염료 및 약물 분자의 분해에 대해 논의한다.

• 멤브레인
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• 제28권1호
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• pp.67-74
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• 2018

고분자 분리막의 분자동역학 연구에서는 구성 원자 개수가 많고 투과 거동 계산시 긴 시간을 필요로 하기 때문에 적절한 고분자 주쇄의 길이를 선택하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 이러한 고분자 주쇄 길이와 투과 거동 간의 상관관계가 실제 분자동역학에서 어떻게 나타나는지 조사를 하고자 하였다. 널리 알려진 상용 고분자 Kapton(R) 폴리이미드 구조를 이용하여 분자동역학을 수행하였고 기체 투과 거동을 분석하였다. 고분자 주쇄의 움직임은 그 길이와 큰 연관성이 없었으며, 일반적인 인식과 달리 짧은 주쇄 길이를 갖고 있다고 해서 더 활발하게 움직이는 것은 아니라는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 고분자 주쇄의 말단기는 상대적으로 움직이기 쉬울 것이라는 예상과 달리, 말단에 위치하지 않은 경우라도 말단기에 위치한 원자보다 더 높은 움직임을 보이는 경우도 많았다. 최종적으로 기체 분자의 투과 성능에서도 고분자 주쇄의 길이 및 말단기에 따른 영향은 관찰되지 않았다. 이는 기체 투과 전산모사에서 많이 언급되는 말단기 효과를 실제 전산모사에 적용할 경우, 각각의 모델 특성에 따라 제한적으로 적용을 하고 이에 대한 검증 과정을 반드시 수행하여야 한다는 것을 의미한다.

• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.154-166
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• 2017

식품 포장, 전자 기기 등에 활용되고 있는 고분자 기반 기체 차단성 필름은 경량성, 낮은 제조 원가, 높은 가공성으로 인하여 많은 주목을 받고 있다. 특히 전자기기에 활용되기 위하여, 기체 차단 필름은 매우 높은 수준의 기체 차단성을 요구받고 있다. 하지만 현재 수준의 고분자 기반 기체 차단 필름은 다른 소재와 비교하여 상대적으로 높은 수준의 기체 투과유량을 보이고 있다. 따라서 기존의 고분자 필름이 가지고 있는 장점을 유지하면서 더 높은 수준의 기체 차단성을 부여하기 위한 요구가 증대되고 있다. 최근 그래핀 소재는 기체 차단을 위한 2차원 소재로서 각광받고 있다. 그러나 그래핀 소재의 낮은 가공성과 어려운 대면적화 문제 때문에 산화그래핀이 그 대안으로서 떠오르고 있다. 산화그래핀은 높은 종횡비를 가지는 2차원 층상구조의 그래핀에 산소관능기를 함유한 형태로서, 수용성 혹은 극성 용매에 잘 분산되는 성질을 가지며, 따라서 대량 생산에 용이한 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는, 산화그래핀이 함유된 폴리이미드 나노복합막을 제조하였다. 폴리이미드는 현재 널리 이용되고 있는 기체 차단성 고분자 중의 하나로서 높은 기계적 강도, 열적 안정성 및 내화학성을 가지고 있다. 본 연구를 통하여 산화그래핀이 함유된 폴리이미드 나노복합막이 기체 차단성을 가지고 있음을 확인하였다. 더 나아가, Triton X-100이나 sodium deoxycholate (SDC) 등의 계면활성제를 나노복합막에 도입함으로써 산화그래핀의 고분자 매트릭스 내에서의 분산성을 향상시켜 기체 차단성을 높이고자 하였다. 그 결과로서, Triton X-100이 도입된 나노복합막이 예상치와 유사한, 향상된 기체 차단성을 보임을 확인하였다. 본 연구를 기반으로 고분자 기반 나노복합막의 기체 차단성 분야로의 활용성이 증대될 것으로 기대한다.

• BMB Reports
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• 제44권2호
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• pp.87-95
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• 2011

Enzymatic catalysis has been pursued extensively in a wide range of important chemical processes for their unparalleled selectivity and mild reaction conditions. However, enzymes are usually costly and easy to inactivate in their free forms. Immobilization is the key to optimizing the in-service performance of an enzyme in industrial processes, particularly in the field of non-aqueous phase catalysis. Since the immobilization process for enzymes will inevitably result in some loss of activity, improving the activity retention of the immobilized enzyme is critical. To some extent, the performance of an immobilized enzyme is mainly governed by the supports used for immobilization, thus it is important to fully understand the properties of supporting materials and immobilization processes. In recent years, there has been growing concern in using polymeric materials as supports for their good mechanical and easily adjustable properties. Furthermore, a great many work has been done in order to improve the activity retention and stabilities of immobilized enzymes. Some introduce a spacer arm onto the support surface to improve the enzyme mobility. The support surface is also modified towards biocompatibility to reduce non-biospecific interactions between the enzyme and support. Besides, natural materials can be used directly as supporting materials owning to their inert and biocompatible properties. This review is focused on recent advances in using polymeric materials as hosts for lipase immobilization by two different methods, surface attachment and encapsulation. Polymeric materials of different forms, such as particles, membranes and nanofibers, are discussed in detail. The prospective applications of immobilized enzymes, especially the enzyme-immobilized membrane bioreactors (EMBR) are also discussed.