이산화탄소 분리용 분리막 소재의 개발 및 현황

박호범(Ho Bum Park) 한국고분자학회 2023 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.48 No.2

How to Design Membrane Chromatography for Bioseparations: A Short Review

박인호,유승연,박호범,Park, Inho,Yoo, Seung Yeon,Park, Ho Bum The Membrane Society of Korea 2021 멤브레인 Vol.31 No.2

현재 바이오 분야에서 분리에 대한 수요가 급증함에 따라, 투과율 및 결합능 측면에서 높은 성능을 띠는 막크로마토그래피가 수지 크로마토그래피의 대체 분리 공정으로 부상하고 있다. 실증을 기반으로 하여 막 소재가 결정되는 기존 분리막 공정과 달리, 막크로마토그래피의 경우 분리하고자 하는 목표 물질에 적합한 분리 메커니즘 이해 그리고 이를 기반한 공정 설계가 필요하다. 본 논문에서는 생특이성을 활용하여 선택적으로 거대 분자를 포집하는 친화성 작용, 전하를 활용하여 생분자와 결합하는 이온 교환 작용 그리고 소수성을 활용하여 생분자와 결합하는 소수성 작용과 같은 막크로마토그래피 주요 분리 메커니즘들에 대해 다루고자 한다. 또한 본 논문에서는 단계적 측면에서 또는 소재 측면에 막크로마토그래피 기술설계 시 고려해야할 변인들에 대해서 다루고자 한다. While there are increasing demands on biomolecules separation, resin chromatography lacks in terms of throughput and membrane chromatography is an alternative with high binding capacity and enhanced mass transfer properties. Unlike typical membrane processing, where the performance can only be empirically assessed, understanding how mechanisms work in membrane chromatography is decisive to design biospecific processing. This short review covers three separation mechanisms, including affinity interaction modes for selectively capturing bulk molecules using biospecific sites, ion exchange modes for binding biomolecules using net charges and hydrophobic interaction modes for binding targeted, hydrophobic species. The parameters in designing membrane chromatography that should be considered operation-wise or material-wise, are also further detailed in this paper.

N₂/NF₃ 분리용 폴리썰폰 중공사막 제조 연구

임민수,김성중,강하성,박호범,남승은,박호식,이평수,박유인,Lim, Min Su,Kim, Seong-Joong,Kang, Ha Sung,Park, Ho Bum,Nam, Seung Eun,Park, Ho Sik,Lee, Pyung Soo,Park, You In 한국막학회 2016 멤브레인 Vol.26 No.1

Fabrication of polysulfone (PSf) hollow fiber membranes was investigated for the separation of $N_2/NF_3$ gas mixtures, which are emitted from the display and the semiconductor industries. A combination of the non-solvent induced phase separation (NIPS) and the vapor-induced phase separation (VIPS) technique was applied to develop high flux hollow fiber membranes. Thin polymer layers were further coated onto the surface of the hollow fiber membranes by using polydimethylsiloxiane (PDMS) or Teflon AF1600(R), which contributes to improve the $N_2/NF_3$ selectivity. The $N_2/NF_3$ separation performances of our PSf hollow fiber membranes were determined by the intrinsic properties of coating materials. Especially, the PSf hollow fiber membrane coated with Teflon AF 1600(R) exhibited a higher $N_2/NF_3$ selectivity (> 14) with a slightly lower $N_2$ permeance (4.5 GPU), as compared to the commercial PSf counterparts. This feature provides a good potential as a membrane structure to separate $N_2/NF_3$. 반도체 및 디스플레이 공정에서 배출되는 $N_2/NF_3$ 혼합 가스 분리를 위한 폴리썰폰 중공사막 제조 연구를 수행하였다. 먼저 non-solvent induced phase separation (NIPS)와 vapor induced phase separation (VIPS) 혼합 공정을 이용하여 기체투과성이 높은 고분자 중공사막을 제조하였다. 제조된 중공사막 표면에 PDMS(polydimethylsiloxiane)와 Teflon AF1600(R) 고분자 소재를 이용하여 얇은 박막을 추가적으로 코팅하는 방법으로 기체 분리막을 완성하였다. 제조된 분리막은 코팅된 고분자 소재의 기체 분리 특성에 따라 상이한 $N_2/NF_3$ 분리 성능을 보여주었다. 특히 Teflon AF1600(R) 이 코팅된 중공사막의 경우 $N_2/NF_3$ 분리 성능(> 14)을 보여주었고, $N_2$ 투과도는 4.5 GPU를 나타내었다. 상용 폴리썰폰 막과 비교해 볼 때, 투과도는 약간 감소하였지만 기체 선택도는 크게 증가하였다. 이런 특징은 $N_2/NF_3$를 분리하는 분리막 구조로써 큰 가능성을 지니는 것으로 판단된다.

연료전지용 고분자전해질막의 최근 개발동향

이창현(Chang Hyun Lee),홍영택(Young Taik Hong),이재홍(Jae Heung Lee),박호범(Ho Bum Park),한동완(Dong Wan Han),이영무(Young Moo Lee) 한국고분자학회 2004 고분자 과학과 기술 Vol.15 No.5

Amine-Functionalized Mesoporous Zeolitic Imidazolate Frameworks-8 (ZIF-8) for CO₂ Cycloaddition Reaction with Epoxides under Atmospheric Pressure

Yejin Bae(배예진),A Ra Cho(조아라),Yunji Son(손윤지),Dong-Ho Lee(이동호),Young Cheol Park(박영철),Ho Bum Park(박호범),Yu-Ri Lee(이유리) 한국신재생에너지학회 2023 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.6

이산화탄소 분리막 기술동향

신재은 ( Jae Eun Shin ),한상훈 ( Sang Hoon Han ),하성용 ( Seong Yong Ha ),박호범 ( Ho Bum Park ) 한국공업화학회 2018 공업화학전망 Vol.21 No.6

이산화탄소는 전체 온실 가스의 80% 정도를 차지하기 때문에 가장 중요한 지구 온난화의 주범으로 알려져 있다. 따라서 이산화탄소의 배출량을 줄이고 회수하는 분리회수 및 저장(Carbon Capture and Sequestration; CCS) 기술이 점차 발전되고 있다. 그중에서도 포집 설비 규모가 작고 오염물질 발생이 적으며 경제성이 좋은 분리막 기술에 대한 연구 개발이 집중되고 있다. 특히 다양한 소재를 활용하여 성능 향상 및 모듈화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 소재 측면에서는 고분자, 그래핀 기반, 이온성 액체 및 혼합 기질막 등으로 나눌 수 있다. 각 분리막의 이산화탄소/질소에 대한 선택적 투과의 원리를 설명하고 최근의 연구 결과 등을 토대로 이산화탄소 분리막 기술의 방향성을 제시하였다.

연료전지용 고분자전해질막

박호범,이영무 한국공업화학회 2002 공업화학 Vol.13 No.1

무공해의 재생가능한 연료를 사용하여 이산화탄소나 잘소산화물과 같은 오염원이 발생하지 않는 고효율 에너지를 얻는 것은 이제 더 이상 먼 미래의 꿈이 아니다. 이러한 저에너지 및 환경친화적 기술은 연료전지기술의 발전과 더불어 그 실현이 앞당겨지고 있다. 많은 연료전지의 종류 중에서 수소이온전도성막을 사용하는 고분자전해질 연료전지(PEFC)는 낮은 온도에서의 작동성, 수소 혹은 액체연료의 사용 및 산화제로 공기를 사용한다는 점에서 소형 이동전원용 시스템이나 자동차산업에서 가장 주목받고 있다. 그러나 과거에 이루어졌던 많은 연구가 우수한 전극촉매의 개발, 스택디자인 및 작동조건의 최적화에 그 역량이 집중되어 왔으며, 상대적으로 고분자전해질 막소재에 대한 개발은 매우 간과되어 단지 Nafion^ⓖ과 같은 과불소화고분자에 대한 연구만이 이루어져 왔다. 오늘날, Nafion^ⓖ은 고온에서 함수율의 감소로 인한 수소이온전도도의 감소, 높은 기체투과도, 메탄올 크로스오버 및 비싼가격과 같은 많은 문제에 직면하고 있다. 따라서 성능이 우수하며 저비용의 연료전지용 막소재의 개발이 고분자전해질 연료전지기술에 있어 가장 시급히 해결해야 할 당면과제가 되고 있다. 이에 본고에서는 현재 고분자전해질막의 개발 현황 및 앞으로 나아가야 할 연구방향에 대해 집중적으로 다루고자 한다. A highiy efficient energy production from renewable sources, without pollutant emission such as CO_2 and NO_x, is no longer a fantastic dream of a far future. This low energy and environment-friendly technology is being realized by recent developments in the fuel cell technology. Among various kinds of the fuel cell, the polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using proton-conducting membrane is the desirable choice in mobile and portable applications, due to its low operating temperature, possibility of using air as the oxidant medium and hydrogen or liquid as the fuel. However, many researches in the last decades have been focused on improving electrode catalyst and optimizing the stack design and operating conditions. That is, the development of membrane materials for PEFC has been overlooked and concerntrated mainly on the perfluorinated polymer, Nafion^ⓖ. Today, Nafion^ⓖ is facing many problems such as decreased proton conductivity, due to the loss of water-uptake ay high temperature, high gas permeability, methanol crossover, and high cost. Therefore, the development of effective and low cost membrane materials for fuel cells is very significant and urgent assignment in this fascinating field of fuel cell technology. In this review, some of the recent developments of proton-conducting polymeric membranes and future direction of the research on membranes for fuel cells are discussed.

Poly(urethane-styrene-styrene sulfonic acid) random copolymer/Inorganic Nanocomposite Film을 이용한 Proton Exchange Membrane의 합성

김주영,장석용,박호범 한국공업화학회 2003 응용화학 Vol.7 No.1

최근 polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC)은 운송수단의 차세대 에너지원으로써 그 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 PEFC의 핵심부분은 Proton Exchange Membrane으로, 이러한 Membrane으로 가장 대표적인 것이 Nafion이지만, 가격이 매우 비싸다는 단점을 가지고 있다. 이를 해소하기 위해 다양한 종류의 Polymer Membrane이 PEFC용 Membrane으로 연구되고 있다.본 연구에서는 최근 큰 관심을 모으고 있는 Polymer/Inorganic Nanocomposite를 이용하여서 새로운 형태의 Proton Exchange Membrane을 합성하였다. 즉, Nano-size의 Organo-Clay를 DMAc/Water 혼합용매 존재 하에서 Amphiphilic Urethane Acrylate/Styrene/Sodium Styrene Sulfonate 혼합물과 혼합하여서 Nano-size로 용액에 분산시키고, 이후 라디칼 공중합을 통하여서 Inorganic Nanoparticle이 Nano-size로 분산된 Nanocomposite Membrane을 합성하였다. 합성된 Membrane은 10^-2S/cm^-1이상의 전도를 나타내었다.

여성 외음부에 발생한 평활근종 1 예

박충학,박호범,김종수 대한산부인과학회 2000 Obstetrics & Gynecology Science Vol.43 No.8

Vulvar leiomyoma is rare benign solid tumor of the vulva. Mesenchymal tumors of the vulva are rare lesions and both benign and malignant lesions of various histologic types have been reported. The most common mesenchymal neoplasms to arise in the vulva are those of smooth muscle origin. The origin of vulvar smooth muscle tumors is unknown. A leiomyoma appears as a firm movable tumor deep in the substance of the labium major, labium minor, and occasionally in the vagina, etc. Most cases are asymptomatic and these leiomyomas are known as low-grade tumors. We have experienced a case of leiomyoma in vulva(around right vestibule of vagina) in a 45-year-old woman and report it with brief review of literatures.