[논문]세라믹 섬유를 이용한 멤브레인 필터의 연구개발 동향

김득주; 이정우; 남상용

doi:10.14579/membrane_journal.2016.26.2.87

세라믹 섬유를 이용한 멤브레인 필터의 연구개발 동향
Development Trend of Membrane Filter Using Ceramic Fibers 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.26 no.2, 2016년, pp.87 - 96

김득주 (경상대학교 나노.신소재융합공학과) , 이정우 (경상대학교 나노.신소재융합공학과) , 남상용 (경상대학교 나노.신소재융합공학과)

초록
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세라믹 소재는 고분자 나노섬유 분리막과 비교하여 우수한 열안정성과 고투과 물성을 가짐으로써 지난 10여 년간 많은 주목을 이끌어왔다. 최근 들어 높은 다공도와 유량을 가지는 세라믹 섬유 분리막이 금속 산화물을 이용하여 주로 전기방사법에 의해 제조되어 왔는데, 이러한 세라믹 분리막의 제조 단가를 감소하며 성능을 향상시키기 위해 나노섬유의 선택층을 가지는 세라믹 분리막들이 전기방사 공정과 개질 과정을 통해 개발되었다. 본 리뷰에서는 최근 수년간 세라믹 섬유 분리막의 개발을 위한 연구 동향에 대하여 정리하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Ceramic materials have attracted increasing attention in the last 10 years because of their high thermal stability and high permeation property compared with polymeric nanofiber membranes. Recently, novel nanofiber ceramic membranes with high porosity and flux have been fabricated from metal oxide nanofibers. To improve the performance of ceramic membranes and reduce their costs, a new ceramic membrane with a selective separation layer made of nanofibers was fabricated by electrospinning process and modification process for filtration system. This review summarizes the research trends for the development of ceramic nanofiber membrane over the past few years.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본고에서는 그동안 연구개발 되어온 세라믹 필터 관련 연구동향에 대하여 정리하였으며 세라믹 필터 시스템의 응용에 대하여 논의하였다.

제안 방법

8에 나타내었다[58]. Wang 연구그룹은 190 nm의 직경을 가지는 폴리이미드 나노섬유와 카본섬유와의 적층된 구조를 가지는 분리막을 제조하였으며 고온의 기체 분리막에 적용하여 투과도 성능평가를 진행하였다. PM2.

성능/효과

첫 번째로 고분자 소재의 분자량, 분자량분포도, 구조적 인자(branched, linear 구조 등)와 고분자 용액의 점도, 표면 장력, 전도도, 전기 포텐셜, 흐름속도 등 용액이 가지는 물성에 의해 섬유상의 직경 과모폴로지를 조절할 수 있다. 둘째, 실험 장비적인 측면에 있어서 Capillary와 collector와의 거리, collector의 이동 속도, 니들 게이지의 종류에 대한 영향을 받게 되며, 셋째, 환경적 요인으로 온도, 습도 등에 의해 제조되는 섬유의 물성과 모폴로지를 조절할 수 있다. 일반적으로 세라믹 섬유의 경우 균일한 섬유 직경과 분포를 가지는 세라믹 섬유의 제조를 위해서 고분자와 세라믹전구체 용액을 이용하여 방사한 후 고온에서 calcination 처리를 진행함으로써 완성된다.
7)[57]. 소수성인 폴리아마이드 섬유지지체 위에 TiO₂를 코팅함으로 인해 친수화도가 증가되었으며 광촉매 적용을 위한 특성평가 진행결과 향상된 물성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한 다양한 모폴로지를 가지는 중공형 분리막을 다채널 형태의 노즐의 설계를 통해 제조가 가능하다.
4에 나타내었듯이 랜덤형, 선형 등으로 구분될 수 있으며 전기방사를 통하여 제조된 나노섬유의 경우 섬유의 물성과 형상화를 시키는 요인으로 크게 세 가지로 분류할 수 있다. 첫 번째로 고분자 소재의 분자량, 분자량분포도, 구조적 인자(branched, linear 구조 등)와 고분자 용액의 점도, 표면 장력, 전도도, 전기 포텐셜, 흐름속도 등 용액이 가지는 물성에 의해 섬유상의 직경 과모폴로지를 조절할 수 있다. 둘째, 실험 장비적인 측면에 있어서 Capillary와 collector와의 거리, collector의 이동 속도, 니들 게이지의 종류에 대한 영향을 받게 되며, 셋째, 환경적 요인으로 온도, 습도 등에 의해 제조되는 섬유의 물성과 모폴로지를 조절할 수 있다.

후속연구

다공질 소재 및 섬유시장의 경우 국내 연구인프라가 갖추어 있으나 세계 시장과의 경쟁을 위하여 향후 중점연구 분야로써 산⋅학⋅연 협력이 지속적으로 진행되어야 할 것이고, 추가적인 연구 인프라 확장을 통해 미래 고기능화 소재선점 경쟁에서 앞서 나갈 수 있을 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	세라믹 소재를 이용한 필터의 장점은 무엇인가?	또한 고분자 소재를 이용한 필터시스템의 경우 연소공정 중 발생되는 화염 등에 의해 발생되는 인공적인 유해인자에 대하여 대비를 하기 어려운 문제를 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 우수한 내열성을 가지는 세라믹 소재를 이용한 필터의 개발이 이루어져 왔으며 고분자 소재 필터에 비해 내열성, 내마모성 등이 훨씬 우수하며 부수적인 냉각장치 등이 필요하지 않기 때문에 운영비를 절감할 수 있는 장점이 있다[4,5]. 세라믹 필터는 다공질의 세라믹입자를 원통형 모양으로 성형한 후 고온에서 소결하여 제조한 것으로 이때 사용한 세라믹 입자들 간의 간격이 기공으로 형성이 되어 분리가 된다.
	다공질 소재의 단점은 무엇인가?	1-100µm)으로 분류해 사용하고 있다. 따라서 사용한 입자의 간격이 상대적으로 고분자 필터에 비해 다소 크므로 바이러스 등의 미세한 크기를 가지는 매개는 분리가 어려운 것으로 알려져 있다. 현재 세라믹 섬유는 미국, 러시아 등의 기업들의 주도로 원천기술을 보유하고 있으며 우리나라의 경우 세라믹 섬유에 대한 해외의존도가 다소 높지만 최근 들어 세라믹 기술연구원과 여러 기업과 대학 주도하에 세라믹 섬유에 대한 연구 진행 및 상용화에 앞장서 진행 중이다.
	세라믹 필터는 무엇인가?	이러한 문제를 해결하기 위하여 우수한 내열성을 가지는 세라믹 소재를 이용한 필터의 개발이 이루어져 왔으며 고분자 소재 필터에 비해 내열성, 내마모성 등이 훨씬 우수하며 부수적인 냉각장치 등이 필요하지 않기 때문에 운영비를 절감할 수 있는 장점이 있다[4,5]. 세라믹 필터는 다공질의 세라믹입자를 원통형 모양으로 성형한 후 고온에서 소결하여 제조한 것으로 이때 사용한 세라믹 입자들 간의 간격이 기공으로 형성이 되어 분리가 된다. 다공질 소재의 경우 크게 기공의 크기에 따라서 구분되나 입자들의 간격에 의하여 기공이 형성되므로 크게 거대 기공(MacroPore, > 100 µm), 마이크로 기공(Micro Pore, 0.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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