실린더 수위의 이미지 분석 알고리즘을 이용한 충전제가 함유된 페록사이드 가교EPDM 고분자 복합체의 수소 기체 충전량 및 확산도 측정 기술 개발

이지훈,전상구,최명찬,김승연 한국고분자학회 2025 폴리머 Vol.49 No.4

수소 충전소의 고압 수소 용기와 이송용 배관의 가스 씰에는 고분자 오링이 사용된다. 본 연구에서는 이러한 고분자 오링 소재의 수소 충전량과 확산도를 측정할 수 있는 기술을 개발하였다. 최대 90 MPa의 고압 수소 환경에서 고분자 소재에 수소를 충전한 후 감압하고, 이를 물이 부분적으로 잠긴 실린더의 빈 공간에 넣으면 압력 차에 의해 고분자 소재 내부의 수소가 방출된다. 방출된 수소는 실린더 내부의 수위를 감소시키며, 이는 수소 가스 부피의 증가에 해당한다. 이러한 부피 변화를 실시간으로 측정하기 위해, 실린더 내부 초승달 형태의 수위 이미지를 밝기 분석하는 알고리즘을 개발하여 수위를 정밀하게 실시간 추적할 수 있다. 수위 변화, 즉 부피 변화 데이터를 기반으로 이상기체 상태방정식을 적용하여 방출된 수소 기체의 몰 수를 계산한다. 이를 자체 개발한 확산도 분석 프로그램에 적용함으로써 고분자 소재의 수소 충전량과 확산도를 정량적으로 평가할 수 있다. 이러한 기술을 이용하여 고분자 소재의 물성 향상을위한 카본블랙과 실리카 충전제가 함유된 페록사이드 가교된 ethylene propylene diene monomer(EPDM) 복합체 고분자 소재의 충전제의 종류 및 중량비 변화에 대한 EPDM 소재의 수소 충전량 및 확산도를 2-90 MPa 까지 측정하였다. 충전제와 압력의 영향에 대한 수소 충전량과 확산도 관계를 연구하였다. 또한 EPDM 고분자 복합체의 물리적 안정성과 수소 충전량 및 확산도의 상관성을 조사하였다. EPDM 복합체의 부피팽창과 수소 충전량과 확산도사이에 양의 비례적인 관계가 발견되었고, 반면 고분자 소재의 밀도와 수소 충전량과 확산도는 음의 비례관계를얻었다. Polymer O-rings are used for gas sealing in high-pressure hydrogen vessels and transfer pipes at hydrogenrefueling stations. In this study, a technique was developed to measure the hydrogen uptake and diffusivity of these polymerO-ring materials. After hydrogen is charged into the polymer material under high-pressure hydrogen environmentsup to 90 MPa, the pressure is reduced, and the material is placed into the empty space of a cylinder partially submergedin water. Due to the pressure difference, the hydrogen inside the polymer material is released. The released hydrogencauses a decrease in the water level inside the cylinder, corresponding to an increase in the hydrogen gas volume. To measurethese volume changes in real-time, an algorithm that analyzes the brightness of the crescent-shaped water level imageinside the cylinder was developed, allowing for precise real-time tracking of the water level. Using the volume changedata, the amount of released hydrogen gas in moles is calculated by applying the ideal gas law. By applying this datato a self-developed diffusivity analysis program, the hydrogen uptake and diffusivity of the polymer material can be quan-titatively evaluated. This technology was applied to evaluate hydrogen uptake and diffusivity in peroxide-crosslinked ethylenepropylene diene monomer (EPDM) composites containing carbon black and silica fillers. The relationship betweenfiller types and the hydrogen uptake/diffusivity of EPDM composites, was measured across a pressure range of 2 MPato 90 MPa. The effects of fillers and pressure on hydrogen uptake and diffusivity were studied. Additionally, the correlationbetween the physical stability of EPDM composites and their hydrogen uptake/diffusivity was investigated. Apositive proportional relationship was found between the volume expansion of the EPDM composite and the hydrogenuptake/diffusivity, while a negative proportional relationship was observed between the polymer's density and its hydrogenuptake/diffusivity.

한국고분자학회를 졸업 ( ? ) 하면서 ( 한국고분자학회 고분자과학과기술 2002 년 제 13 권 제 1 호 )

김성철 한국고분자학회 2002 고분자 과학과 기술 Vol.13 No.1

유기트랜지스터용 고성능 고분자 절연층 소재 개발

안태규(Tae Kyu An) 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.2

유기전자소재는 저온에서 플라스틱 필름, 종이 등의 다양한 기판 위에 용액 공정을 통해 박막형성이 가능하다. 이때문에 유기물을 활용한 유연소자개발이 이루어진다. 하지만 기존 전자소자보다 특성이 떨어지는 단점 때문에 상용화되지 못하고 있다. 이번 발표에서는 azide 계 광경화제를 활용해 고분자의 물성을 개선하고 유기트랜지스터에 알맞은 절연소재를 개발한 내용을 다루고자 한다. 경화제를 도입한 경우 고분자의 내화학성을 높일 뿐만 아니라 고분자의 결정성이나 쌍극자 세기를 조절해 트랜지스터 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있었다.

의료용 고분자의 현황과 미래

강인규(Inn-Kyu Kang),이진호(Jin Ho Lee),박기동(Ki Dong Park),김수현(Soo Hyun Kim),나재운(Jae-Woon Nah),한동근(Dong Keun Han),노인섭(Insup Noh) 한국고분자학회 2016 고분자 과학과 기술 Vol.27 No.5

지방족 폴리케톤/폴리아마이드 6 블렌드에서 성분 고분자 간 반응과 겔화 반응이 블렌드의 물성에 미치는 영향

권홍구,최홍균,손영곤 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.2

지방족 폴리케톤(aliphatic polyketone, PK)/폴리아마이드 6(polyamide 6) 블렌드의 상용성 및 물성에 관하여 연구하였다. PK/PA 블렌드는 상 분리된 구조를 보이면서 계면접착력과 충격 강도가 높았는데 두 고분자 간에 화학반응으로 형성된 PK-PA 공중합체가 반응상용화제와 같은 역할을 하기 때문인것으로 밝혀졌다. PK 와 PA 의 혼련 토크 값이 두 성분 고분자에 비해 매우 높았고 FTIR 분석으로 형성된 공중합체의 존재를 확인할 수 있었다. 또한 PA 는 PK 의 가교 반응을 촉진시키는 것으로 관찰되었다. 다양한 가공 조건에서 제조된 블렌드를 분석한 결과 가교 고분자의 양이 증가함에 따라 블렌드의 충격 강도가 급격히 증가함을 관찰하였다. 이상의 결과로부터 PK/PA 블렌드의 물성이 상용화제 없이도 높은 이유는 PK 와 PA 사이에 발생하는 화학반응과 PA 가 PK 의 가교화를 촉진시키는 두가지 원인에 의한 것임을 알 수 있었다.

RPA 해석을 이용한 전해질 고분자 용액의 상 거동 연구

자오밍거,장신위에,조준한 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.1

최근에 상반된 전하를 갖는 고분자 전해질의 용액이 Lower critical solution temperature 거동을 나타내는 것이 관찰되었다. 비전하 LCST 용액의 상 거동의 이해를 위해서는 일반적으로 dispersion interaction 차가 필요하다. 이러한 인식 하에 상기한 고분자 전해질 용액의 복잡한 상 거동을 연구하기 위하여, 통계역학적 상태방정식 이론과 결합된 고분자전해질 용액을 위한 random-phase approximation 이론을 도출하여 전해질 용액의 교환 인력 및 하전체의 가리움 효과와 그로 인한 상 안정성을 고찰하도록 한다. 또한 실험과의 비교로부터 필요한 분자 변수 등을 추출하도록 하여 상 거동의 메커니즘을 연구하도록 한다.

수용성 싸이오카보네이트 고분자 제조와 구리이온 결합 연구

손민진,도정윤 한국고분자학회 2023 폴리머 Vol.47 No.6

수용성 싸이오카보네이트 고분자를 합성하기 위해 알콜기, 트리에틸렌글리콜, morpholine이 결합된 단분자를 합성하고 양이온 개환고분자 반응을 진행하였다. Morpholine이 결합된 단분자는 CF3CO2H 용매조건에서 아민의 중합 방해 기능을 억제시켜 고분자로 전환될 수 있었다. 구리(II) 이온 수용액에 합성된 고분자를 첨가하여 구리이온의 농도 변화를 관찰하였다. 구리이온의 농도는 첨가된 로다민 화학센서의 흡광도로 결정하였다. 구리와 로다민센서의 혼합 몰비를 1/2로 유지된 마이크로몰의 묽은 용액에서 흡광도 변화를 관찰하였다. 고분자 첨가에 따라 흡광도 감소가 일어났고 구리-고분자 결합 효과로 설명되었다. 0.5 µM의 구리이온은 200 ppm의 고분자를 첨가할 때 560 nm에서 흡광도가 약 1/4로 줄어들었다.

The Effect of Polarizability of PEO and LiTFSI on the Molecular Dynamics Simulations of Li+ Cations in PEO Electrolytes

신은혁,성봉준 한국고분자학회 2022 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.47 No.2

브라운 동역학 시뮬레이션을 이용한 멀티 고리형 고분자의 특성

조채현,김준모 한국고분자학회 2025 폴리머 Vol.49 No.3

A multicyclic polymer chain can form novel multicyclic polymer molecular structures depending on the number of rings, the number of linear side branches and the junction points. In this study, we investigated the effect of polymer molecular structure on the change in polymer properties using lasso and manacle polymers of the same molecular weight, consisting of a ring and a linear side branch. To investigate the ideal behaviour of the polymer chains, we adopted a freely jointed bead-rod model in a free-draining solution system and performed a mesoscopic Brownian dynamics simulation. Despite having the same molecular weight, linear, ring (or cyclic), lasso-shaped and manacle-shaped polymer chains exhibit different physical and dynamic properties in equilibrium and nonequilibrium (or shear flow) states. In particular, lasso-shaped and manacle-shaped polymer chains, which differ in the number and size of the rings and their position in the chain, exhibit completely different physical properties and tumbling behaviour depending on their molecular architecture. 멀티 고리형 고분자 체인(multicyclic polymer chain)은 고리(ring)의 개수, 선형 곁가지(linear side branch) 개수, 분기점(junction point)에 따라 새로운 멀티 고리형 고분자 분자 구조를 만들어 낼 수 있다. 본 연구에서는 하나의 고리와 하나의 선형 곁가지로 이루어진 동일한 분자량의 올가미형 고분자(lasso polymer)와 수갑형 고분자(manaclepolymer)를 이용하여 고분자 분자 구조가 고분자의 특성 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 고분자 체인의 이상적인 거동을 살펴보기 위해 자유 배수 용액(free-draining solution system)하 랜덤하게 연결된 비드-로드 모델(freelyjointed bead-rod model)을 채용하여 중시 기반 브라운 동역학 전산 모사를 진행하였다. 선형, 고리형, 올가미형, 수갑형 고분자 체인들은 동일한 분자량을 가짐에도 불구하고 평형 및 비평형(또는 전단 유동) 상태에서 상이한 물리적, 동역학적 성질을 보여주었다. 특히, 고리의 개수와 크기 및 체인 내의 위치가 다른 올가미형 고분자 체인과 수갑형 고분자 체인은 분자 구조에 따라 완전히 다른 물리적 특성 및 텀블링 거동을 확인할 수 있었다.

복사냉각 특성을 가지는 고분자 복합구조 설계

조보경,이병완,김영석 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.2

지구온난화를 해결하기 위해 화석 연료 사용량 저감, 신재생에너지 개발 등 다양한 연구가 진행되어왔다. 그러나 도시 집중화와 건축물의 스마트화로 인해 에너지 소비의 지속적인 증가로 도시의 열섬현상은 심각해지고 있다. 이를 개선하기 위한 기술로 복사형태로 흡수한 열을 방사하는 복사냉각 기술이 주목받고 있다. 본 연구에서는 반사체와 열적외선 방사 특징을 가진 고분자 코팅 층의 복합적 특성을 이용하여 최적의 복사냉각 구조를 제안하였다. 최적의 복사냉각 구조 연구로 특정 관능기를 가지는 고분자의 흡수-방사특성과 굴절율 차이를 이용한 다층 구조 복합막의 광학적 특성을 분석하였다. 제작한 복사냉각 다층박막에 대해 가시광, NIR, MIR 영역에서 반사, 투과, 흡수 특성을 분석하여 방사특성을 확인하고 이를 옥외평가로 확인하였다. 특정 파장에 대한 방사특성을 가지는 고분자의 코팅두께를 최적화하여 기존 구조대비 평균 5.0℃ 이상 냉각효과를 나타냄을 확인했다. 본 연구에서 제안된 복사냉각 특성을 가지는 고분자 복합 구조는 실외에서 사용하는 다양한 물체의 표면 냉각에 사용될 것으로 기대된다.