고분자 중공사 기반 금속-유기 골격체 기체 분리막에 관한 연구

엄기원(Kiwon Eum) 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.2

막을 활용한 산업적 규모의 에너지 효율적인 분리 정제 공정은 가격 경쟁력 있는 분리막 제작법의 부재로 인해 아직 실현되지 못하고 있다. 금속-유기 골격체는 금속 노드와 유기 전구체 사이의 규칙적인 배위결합과 높은 비표면적을 갖는 다공성 구조체이다. 다양한 종류의 유기 전구체와 금속 노드의 조합으로 인해 다양성, 고-투과, 고-선택성 등 분리막 소재로서 뛰어난 특성을 보인다. 또한, 제올라이트 등 기존 분리막 소재로 사용되었던 무기물 기반 소재와 달리 유기 전구체로 인해 고분자와 좋은 친화력을 보일 뿐만 아니라 합성법 또한 간단하다. 이에 본 연구에서는 대면적화에 유리하면서도 가격 경쟁력 있는 고분자 중공사 지지체 기반 금속-유기 전구체 분리막 합성법에 관해 소개하고 탄화 수소 분리 성능에 관해 토론해 보고자 한다. 특히, 합성된 ZIF-8 고분자 중공사 분리막의 C3 올레핀 파라핀 분리 및 수소 분리 특성에 관해 토론하고자 한다.

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

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

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.

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.

스퍼터링 방식을 이용한 불소 고분자 대면적 박막 코팅 기술

이상진(Sang-Jin Lee) 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.1

PTFE로 대표되는 불소고분자는 발수성, 내화학성, 윤활특성, 절연특성 등 다양한 특성을 갖고 있어 산업용 소재로 널리 활용되고 있다. 하지만 낮은 접착력, 가시광선에서의 불투명, 정전기 발생 등으로 인해 여러 분야에서의 적용에 어려움이 있다. PTFE powder에 전도성 필러를 섞어 개발한 스퍼터링 타겟은 대면적 연속 공정으로 불소 고분자 박막의 제조를 가능하게 하였다. 스퍼터링 방식으로 플라즈마를 이용하여 제작한 플라즈마화 플로로카본(plasma-polymerized fluorocarbon, PPFC)은 PTFE의 장점은 그대로 가지면서, 기재와의 접착력이 우수하며, 가시광선 영역에서 투과율 및 투명성이 매우 우수하고, 나노컴포지트 기술을 응용하여 정전기를 제거할 수도 있다. 본 발표에서는 스퍼터링 방식으로 제작되는 불소 고분자 박막의 물성과, 반사방지, 열차단 필름, 필름형 히터, 항균 및 항바이러스, 초발수 섬유 등에의 응용기술에 대해 소개한다.

Polyaniline-based Polymer Complexes for Electrochemical Applications

전주원(Ju-Won Jeon) 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.1

본 연구에서는 전도성 고분자의 일종인 폴리아닐린의 전기화학적인 특성에 대해서 소개한다. 첫 번째로 폴리아닐린/고분자 전해질 복합체의 경우 고분자 전해질과 폴리아닐린 간의 정전기적 인력 및 수소 결합으로 인하여 전기화학적 안정성이 증가하였다. layer-by-layer(LbL) technique를 이용한 폴리아닐린과 고분자 전해질의 다층필름의 경우 고분자 전해질 기능기의 pKa값에 폴리아닐린의 전기화학적 안정성의 큰 영향을 미치는 것을 발견하였다. 두번째로는 gold nanocube@폴리아닐린(AuNC@PANI) core/shell 나노구조를 합성하여, 전기전위를 가함으로써 PANI 껍질에 굴절률 변화에 따라 AuNC의 플라즈모닉 특성을 가역적으로 조절할 수 있었다. 폴리아닐린 껍질은 전기 활성 매체임과 동시에 AuNC의 플라즈몬 결합을 억제하는 물리적 장벽으로도 작용하여 AuNC사이의 커플링 현상을 효과적으로 억제할 수 있었다. 이어서 refractive index sensitivity(RIS) 값이 더 큰 gold nanorod를 코어로 사용하여 AuNR@PANI core/shell나노 구조가 합성되었다. 이러한 구조에서는 AuNR의 높은 RIS 때문에 보다 큰 플라즈모닉 파장의 변화를 얻을 수 있었다.

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.

Photothermal Bending of Bilayer Containing Hydrogel/Conductive Polymer Composites

최인혁,전석진 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.1

하이드로젤은 친수성 고분자 사슬의 화학적 또는 물리적 가교를 통해 3차원 망상구조의 형태를 가진다. 외부 자극에 따른 고분자 사슬의 친수성 변화로 발생하는 망상구조의 부피 변화는 약물전달, 소프트로봇의 구동에 중요한 원동력으로 작용한다. 공액 고분자는 단일결합과 이중결합의 반복으로 형성된 π-공액 구조를 가져 낮은 밴드갭 에너지로 인해 우수한 광열변환 효율을 가진다. 본 연구에서는 공액 고분자를 하이드로젤에 도입하여 공액 고분자의 광열변환 효과에 의한 하이드로젤의 팽윤거동을 관찰하고자 하였다. 팽윤거동 관찰을 위해 하이드로젤/공액 고분자와 유리상 고분자의 이중층 필름을 제작하였고, 광열효과에 의한 굽힘 현상으로부터 팽윤거동을 확인하였다.

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.

Near Infrared Organic Photodetectors Fullerene-free with Low Bandgap Polymer

정원조,강진현,정인환 한국고분자학회 2021 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.46 No.2

광전도성 컨쥬게이트 고분자인 PDTPTT 와 PCPDTTT 는 강한 electron donating moiety 인 DTP와 CPDT 를 사용했다. 공통점으로 fused ring 이 된 시스템이다. Alkyl chain 을 이용하여 용해도를 조절할 수 있는데 이는 CPDT 의 fused 탄소와 DTP 의 질소로 쉽게 조절이 가능했다. DTP 는 CPDT 보다 좋은 electron donating 을 기대할 수 있는데 DTP 의 질소가 donating 효과를 높혀줬다. Fluorinated TT 는 밴드갭이 좁은 고분자와 안정적인 퀴노이드 구조 컨쥬게이션 고분자로 만들었다. TT 로 밴드갭을 좁게 하는 방법으로 컨쥬게이션 링 시스템에서 bond length alternation 을 조절할 수 있어 낮은 밴드갭 고분자를 띤다. 이를 통하여 이를 통하여 PDTPTT, PCPDTTT 의 흡광도는 500-900 nm 에서 흡수가 보였고 에너지밴드갭은 각각 HOMO -3.5 eV, -3.5 eV, LUMO 는 -4.7 eV, -5.1 eV 로 1.2 eV, 1.6 eV 로 좁은 밴드갭을 보였다. 그리고 dectectivity 는 1.52 X 10^11 jones, 1.14 X 10^12 가 나왔고 PDTPTT 에서 dark current density 가 높아 온오프 ratio 가 낮았다.