- 유기 태양전지 내 정공수송층으로 쓰이는 전도성 고분자 대체할 신소재 물질 개발 - 안정적 성능 보장, 향후 플렉시블 태양전지 및 유기 광전자 소자에 응용 기대 KIST 연구진이 유기태양전지의 높은 효율과 동시에 높은 안정성을 갖는 태양전지를 구현할 수 있는 새로운 고분자 물질을 개발했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 백경열 박사팀은 유기태양전지의 핵심 구성요소인 정공수송층(Hole Transport Layer)*으로 널리 사용되는 전도성 고분자인 ‘PEDOT:PSS’를 대체할 수 있는 새로운 고분자 복합소재를 개발했다. *정공수송층(Hole Transport Layer) : 유기태양전지의 정공(Electron Hole)을 전달하는 역할을 하는 층 유기태양전지는 값이 저렴하고 대면적화가 비교적 용이하며 플렉서블한 태양전지 생산이 가능한 장점을 가지고 있다. 태양전지 내의 빛을 받아 발생한 정공(+)을 전극으로 이동시키는 정공수송층의 소재로 쓰이던 전도성 고분자인 ‘PEDOT:PSS’는 유기태양전지에 널리 사용되고 있지만 강한 산성수용액으로 인한 전극 분해현상, 제한된 용매사용, 낮은 전도성으로 인해 효율저하 및 짧은 수명을 야기해 이를 개선하기 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있었다. KIST 백경열 박사팀은 이러한 한계점을 극복하기 위해 전도성을 가지는 블록공중합체와 카본소재를 복합화한 복합소재를 개발, 기존 정공수송층의 문제를 보완하면서 향상된 성능을 지닌 새로운 정공수송층 소재를 개발했다. KIST 연구진이 개발한 새로운 고분자 소재는 산성이 아닌, 중성상태에서 다양한 용매에 대한 용해도를 가지고 있어 용액기반 공정에 다양한 접근이 가능하고, 기존의 산성수용액에 의한 전극의 부식 현상을 극복함으로써 실제 태양전지가 구동되는 외부환경에서도 장시간 고효율을 유지할 수 있는 안정성을 부여 할 수가 있다. 새롭게 개발된 정공수송층 소재는 용액공정 이후에 간단한 열처리 공정을 통하면 전도성고분자의 도핑 현상을 유도함으로써 기존 정공수송층 소재와 유사한 일함수(5.1 eV)를 가지면서 기존 대비 5배 향상된 전기전도도를 가지는 것으로 나타났다. 또한 열처리시 동시에 불용의 물리적 가교가 형성되어 추가적인 용액공정 시 높은 내화학성**을 가지는 장점이 있어 용액공정을 다변화와 유기태양전지의 성능 안정성과 에너지변환 효율을 추가적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. **내화학성 : 물질이 화학적 물질이나 처리에 견디는 정도 KIST 백경열 박사는 “이번 연구를 통해 개발된 새로운 정공수송층 소재는 유기 태양전지 내의 정공수송층의 문제를 보완하면서 에너지변환 효율을 높일 수 있을 것으로 전망한다”라며, “향후 유기태양전지 뿐만 아니라 다양한 유기광전자소자에도 널리 활용 가능한 소재가 될 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 산업통상자원부(장관 성윤모) 지원으로 소재부품기술개발사업과 KIST의 기관고유사업으로 수행되었으며, 이번 연구결과는 국내특허(10-1681186)와 미국특허(9260572)에 등록이 되었으며, 재료과학 및 복합체 분야의 국제 학술지인 ‘Composites Science and Technology’ (IF : 5.160, JCR 상위 1.923%) 최신호에 게재되었다. *(논문명) Potentially self-dopable poly(3-hexylthiophene) block copolymers/carbon nanotubenanocomposites for enhanced processibility and electrical properties - (제1저자) 한국과학기술연구원 조계용 박사((현)Texas A&M University) 한국과학기술연구원 김현지 박사((현)삼성 SDI 연구소) - (교신저자) 한국과학기술연구원 백경열 책임연구원 <그림설명> <그림 1> (위) 전도성고분자를 기반으로 하는 블록공중합체와 카본 소재와의 복합화를 통해 얻어진 중성의 정공수송층 소재 모식도와 열처리 이후 도핑효과를 통해 얻어진 기존 정공수송층(PEDOT:PSS) 대비 유사한 일함수값과 5배 높아진 전기전도도. (아래) 개발 소재의 중성적 특성으로 인하여 다양한 유기용매에 대한 용해도를 갖고 있으나 용액공정 이후 열처리로 인한 불용의 물리적 가교가 형성됨으로써 다양한 용액공정의 적용이 가능.

- 유기 태양전지 내 정공수송층으로 쓰이는 전도성 고분자 대체할 신소재 물질 개발 - 안정적 성능 보장, 향후 플렉시블 태양전지 및 유기 광전자 소자에 응용 기대 KIST 연구진이 유기태양전지의 높은 효율과 동시에 높은 안정성을 갖는 태양전지를 구현할 수 있는 새로운 고분자 물질을 개발했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 백경열 박사팀은 유기태양전지의 핵심 구성요소인 정공수송층(Hole Transport Layer)*으로 널리 사용되는 전도성 고분자인 ‘PEDOT:PSS’를 대체할 수 있는 새로운 고분자 복합소재를 개발했다. *정공수송층(Hole Transport Layer) : 유기태양전지의 정공(Electron Hole)을 전달하는 역할을 하는 층 유기태양전지는 값이 저렴하고 대면적화가 비교적 용이하며 플렉서블한 태양전지 생산이 가능한 장점을 가지고 있다. 태양전지 내의 빛을 받아 발생한 정공(+)을 전극으로 이동시키는 정공수송층의 소재로 쓰이던 전도성 고분자인 ‘PEDOT:PSS’는 유기태양전지에 널리 사용되고 있지만 강한 산성수용액으로 인한 전극 분해현상, 제한된 용매사용, 낮은 전도성으로 인해 효율저하 및 짧은 수명을 야기해 이를 개선하기 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있었다. KIST 백경열 박사팀은 이러한 한계점을 극복하기 위해 전도성을 가지는 블록공중합체와 카본소재를 복합화한 복합소재를 개발, 기존 정공수송층의 문제를 보완하면서 향상된 성능을 지닌 새로운 정공수송층 소재를 개발했다. KIST 연구진이 개발한 새로운 고분자 소재는 산성이 아닌, 중성상태에서 다양한 용매에 대한 용해도를 가지고 있어 용액기반 공정에 다양한 접근이 가능하고, 기존의 산성수용액에 의한 전극의 부식 현상을 극복함으로써 실제 태양전지가 구동되는 외부환경에서도 장시간 고효율을 유지할 수 있는 안정성을 부여 할 수가 있다. 새롭게 개발된 정공수송층 소재는 용액공정 이후에 간단한 열처리 공정을 통하면 전도성고분자의 도핑 현상을 유도함으로써 기존 정공수송층 소재와 유사한 일함수(5.1 eV)를 가지면서 기존 대비 5배 향상된 전기전도도를 가지는 것으로 나타났다. 또한 열처리시 동시에 불용의 물리적 가교가 형성되어 추가적인 용액공정 시 높은 내화학성**을 가지는 장점이 있어 용액공정을 다변화와 유기태양전지의 성능 안정성과 에너지변환 효율을 추가적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. **내화학성 : 물질이 화학적 물질이나 처리에 견디는 정도 KIST 백경열 박사는 “이번 연구를 통해 개발된 새로운 정공수송층 소재는 유기 태양전지 내의 정공수송층의 문제를 보완하면서 에너지변환 효율을 높일 수 있을 것으로 전망한다”라며, “향후 유기태양전지 뿐만 아니라 다양한 유기광전자소자에도 널리 활용 가능한 소재가 될 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 산업통상자원부(장관 성윤모) 지원으로 소재부품기술개발사업과 KIST의 기관고유사업으로 수행되었으며, 이번 연구결과는 국내특허(10-1681186)와 미국특허(9260572)에 등록이 되었으며, 재료과학 및 복합체 분야의 국제 학술지인 ‘Composites Science and Technology’ (IF : 5.160, JCR 상위 1.923%) 최신호에 게재되었다. *(논문명) Potentially self-dopable poly(3-hexylthiophene) block copolymers/carbon nanotubenanocomposites for enhanced processibility and electrical properties - (제1저자) 한국과학기술연구원 조계용 박사((현)Texas A&M University) 한국과학기술연구원 김현지 박사((현)삼성 SDI 연구소) - (교신저자) 한국과학기술연구원 백경열 책임연구원 <그림설명> <그림 1> (위) 전도성고분자를 기반으로 하는 블록공중합체와 카본 소재와의 복합화를 통해 얻어진 중성의 정공수송층 소재 모식도와 열처리 이후 도핑효과를 통해 얻어진 기존 정공수송층(PEDOT:PSS) 대비 유사한 일함수값과 5배 높아진 전기전도도. (아래) 개발 소재의 중성적 특성으로 인하여 다양한 유기용매에 대한 용해도를 갖고 있으나 용액공정 이후 열처리로 인한 불용의 물리적 가교가 형성됨으로써 다양한 용액공정의 적용이 가능.

- 유기 태양전지 내 정공수송층으로 쓰이는 전도성 고분자 대체할 신소재 물질 개발 - 안정적 성능 보장, 향후 플렉시블 태양전지 및 유기 광전자 소자에 응용 기대 KIST 연구진이 유기태양전지의 높은 효율과 동시에 높은 안정성을 갖는 태양전지를 구현할 수 있는 새로운 고분자 물질을 개발했다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구센터 백경열 박사팀은 유기태양전지의 핵심 구성요소인 정공수송층(Hole Transport Layer)*으로 널리 사용되는 전도성 고분자인 ‘PEDOT:PSS’를 대체할 수 있는 새로운 고분자 복합소재를 개발했다. *정공수송층(Hole Transport Layer) : 유기태양전지의 정공(Electron Hole)을 전달하는 역할을 하는 층 유기태양전지는 값이 저렴하고 대면적화가 비교적 용이하며 플렉서블한 태양전지 생산이 가능한 장점을 가지고 있다. 태양전지 내의 빛을 받아 발생한 정공(+)을 전극으로 이동시키는 정공수송층의 소재로 쓰이던 전도성 고분자인 ‘PEDOT:PSS’는 유기태양전지에 널리 사용되고 있지만 강한 산성수용액으로 인한 전극 분해현상, 제한된 용매사용, 낮은 전도성으로 인해 효율저하 및 짧은 수명을 야기해 이를 개선하기 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있었다. KIST 백경열 박사팀은 이러한 한계점을 극복하기 위해 전도성을 가지는 블록공중합체와 카본소재를 복합화한 복합소재를 개발, 기존 정공수송층의 문제를 보완하면서 향상된 성능을 지닌 새로운 정공수송층 소재를 개발했다. KIST 연구진이 개발한 새로운 고분자 소재는 산성이 아닌, 중성상태에서 다양한 용매에 대한 용해도를 가지고 있어 용액기반 공정에 다양한 접근이 가능하고, 기존의 산성수용액에 의한 전극의 부식 현상을 극복함으로써 실제 태양전지가 구동되는 외부환경에서도 장시간 고효율을 유지할 수 있는 안정성을 부여 할 수가 있다. 새롭게 개발된 정공수송층 소재는 용액공정 이후에 간단한 열처리 공정을 통하면 전도성고분자의 도핑 현상을 유도함으로써 기존 정공수송층 소재와 유사한 일함수(5.1 eV)를 가지면서 기존 대비 5배 향상된 전기전도도를 가지는 것으로 나타났다. 또한 열처리시 동시에 불용의 물리적 가교가 형성되어 추가적인 용액공정 시 높은 내화학성**을 가지는 장점이 있어 용액공정을 다변화와 유기태양전지의 성능 안정성과 에너지변환 효율을 추가적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. **내화학성 : 물질이 화학적 물질이나 처리에 견디는 정도 KIST 백경열 박사는 “이번 연구를 통해 개발된 새로운 정공수송층 소재는 유기 태양전지 내의 정공수송층의 문제를 보완하면서 에너지변환 효율을 높일 수 있을 것으로 전망한다”라며, “향후 유기태양전지 뿐만 아니라 다양한 유기광전자소자에도 널리 활용 가능한 소재가 될 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 본 연구는 산업통상자원부(장관 성윤모) 지원으로 소재부품기술개발사업과 KIST의 기관고유사업으로 수행되었으며, 이번 연구결과는 국내특허(10-1681186)와 미국특허(9260572)에 등록이 되었으며, 재료과학 및 복합체 분야의 국제 학술지인 ‘Composites Science and Technology’ (IF : 5.160, JCR 상위 1.923%) 최신호에 게재되었다. *(논문명) Potentially self-dopable poly(3-hexylthiophene) block copolymers/carbon nanotubenanocomposites for enhanced processibility and electrical properties - (제1저자) 한국과학기술연구원 조계용 박사((현)Texas A&M University) 한국과학기술연구원 김현지 박사((현)삼성 SDI 연구소) - (교신저자) 한국과학기술연구원 백경열 책임연구원 <그림설명> <그림 1> (위) 전도성고분자를 기반으로 하는 블록공중합체와 카본 소재와의 복합화를 통해 얻어진 중성의 정공수송층 소재 모식도와 열처리 이후 도핑효과를 통해 얻어진 기존 정공수송층(PEDOT:PSS) 대비 유사한 일함수값과 5배 높아진 전기전도도. (아래) 개발 소재의 중성적 특성으로 인하여 다양한 유기용매에 대한 용해도를 갖고 있으나 용액공정 이후 열처리로 인한 불용의 물리적 가교가 형성됨으로써 다양한 용액공정의 적용이 가능.

- '막 증발법' 담수화 기술에서 유발되는 분리막 오염의 실시간 관측 시스템 개발 - 향후 막 젖음과 막 오염 현상의 연관성을 규명할 것으로 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사팀은 바닷물을 담수화 하는 기술 중 하나인 막 증발법*에서 막 젖음을 유발하는 막 오염을 실시간으로 관측하는 시스템을 개발했다고 밝혔다. *막 증발법(Membrane distillation,MD) : 해수를 가열하여 발생된 수증기를 소수성 분리막을 통과시켜 해수와 수증기를 분리한 후 응축하여 담수를 생산하는 기술 물 부족 문제로 인해 1970년대부터 해수를 담수화 하는 기술이 상용화되었으며, 이 기술의 에너지 및 비용을 절감하기 위한 노력이 지속되고 있다. 그 중 막 증발법은 태양열 및 지열과 같은 신재생에너지를 적용하여 막 증류 공정을 상용화 하게 된다면 해수담수화 비용을 약 0.3 $/m3까지 절감할 수 있을 것으로 보여 차세대 담수화 기술로 주목받고 있다. 막 증발법으로 담수를 생산하는 과정에서 해수와 접촉하는 분리막에 오염 물질(입자, 유·무기물 등)이 부착 또는 침투하게 되면, 분리막의 틈이 막혀 담수 생산 속도가 느려지거나 수증기만 통과해야하는 소수성 분리막을 해수가 직접 통과하게 되어 생산된 담수의 수질이 나빠질 수 있다. 이렇게 분리막이 막히는 것을 ‘막 오염(fouling)’이라고 하며, 해수가 소수성 분리막을 직접 통과하는 것을 ‘막 젖음(wetting)’이라고 한다. 막 오염과 막 젖음은 서로 연관이 있는 것으로 많은 연구를 통하여 알려져 왔으나, 막 젖음이 막 오염이 일어난 지점에서 발생하는 지에 대해서는 확인된 바가 없었다. 막 젖음을 확인하는 기존 기술은 생산된 담수에 해수가 섞이는 경우 이온의 농도가 증가하는 것을 측정하는 방식이었기 때문에 분리막의 어느 지점에서 막 젖음이 발생했는지에 대한 확인이 불가능하였다. KIST 연구진은 막 증류 분리막에 막 오염이나 막 젖음 현상이 발생하는 경우 광원이 있을 때 막 오염은 어둡게, 막 젖음은 밝게 나타나는 광학적인 차이가 있는 것을 확인하고, 이를 이용하여 실시간으로 모니터링 가능한 장치를 개발하였다. 이 장치를 이용하면 실시간 모니터링 장치를 부착하여 분리막을 지속적으로 관찰하였을 때, 막 젖음이 확인되는 시점에 막 젖음이 분리막의 어느 위치에서 발생하고 어떻게 변화하는지 시각적으로 확인할 수 있다. 또한, 서로 다른 막 오염 및 막 젖음이 발생할 수 있는 다양한 온도 조건에서 실험을 수행하여, 막 오염과 막 젖음 현상을 실시간으로 확인 가능하다. KIST 정성필 박사는 “다양한 조건에서 실험을 하여 분리막의 막 젖음이 주로 발생하는 원인을 규명하여 막 오염과 막 젖음을 최소화할 수 있는 막 증류 공정 운영 조건을 확보하여 막 증류 공정의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이 연구는 환경부(장관 조명래) 플랜트연구사업과 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Desalination’ (IF : 6.603, JCR 분야 상위 1.667%)에 최신호에 게재되었다. * (논문명) Evaluation of a real-time visualization system for scaling detection during DCMD, and its correlation with wetting - (제1 저자) 한국과학기술연구원 김혜원 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정성필 선임연구원, 이석헌 책임연구원 <그림설명> <그림 1> 막증발법과 관측시스템의 통합 모식도 <그림 2> 관측시스템의 초기 이미지와 20시간 이후의 이미지 결과

- '막 증발법' 담수화 기술에서 유발되는 분리막 오염의 실시간 관측 시스템 개발 - 향후 막 젖음과 막 오염 현상의 연관성을 규명할 것으로 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사팀은 바닷물을 담수화 하는 기술 중 하나인 막 증발법*에서 막 젖음을 유발하는 막 오염을 실시간으로 관측하는 시스템을 개발했다고 밝혔다. *막 증발법(Membrane distillation,MD) : 해수를 가열하여 발생된 수증기를 소수성 분리막을 통과시켜 해수와 수증기를 분리한 후 응축하여 담수를 생산하는 기술 물 부족 문제로 인해 1970년대부터 해수를 담수화 하는 기술이 상용화되었으며, 이 기술의 에너지 및 비용을 절감하기 위한 노력이 지속되고 있다. 그 중 막 증발법은 태양열 및 지열과 같은 신재생에너지를 적용하여 막 증류 공정을 상용화 하게 된다면 해수담수화 비용을 약 0.3 $/m3까지 절감할 수 있을 것으로 보여 차세대 담수화 기술로 주목받고 있다. 막 증발법으로 담수를 생산하는 과정에서 해수와 접촉하는 분리막에 오염 물질(입자, 유·무기물 등)이 부착 또는 침투하게 되면, 분리막의 틈이 막혀 담수 생산 속도가 느려지거나 수증기만 통과해야하는 소수성 분리막을 해수가 직접 통과하게 되어 생산된 담수의 수질이 나빠질 수 있다. 이렇게 분리막이 막히는 것을 ‘막 오염(fouling)’이라고 하며, 해수가 소수성 분리막을 직접 통과하는 것을 ‘막 젖음(wetting)’이라고 한다. 막 오염과 막 젖음은 서로 연관이 있는 것으로 많은 연구를 통하여 알려져 왔으나, 막 젖음이 막 오염이 일어난 지점에서 발생하는 지에 대해서는 확인된 바가 없었다. 막 젖음을 확인하는 기존 기술은 생산된 담수에 해수가 섞이는 경우 이온의 농도가 증가하는 것을 측정하는 방식이었기 때문에 분리막의 어느 지점에서 막 젖음이 발생했는지에 대한 확인이 불가능하였다. KIST 연구진은 막 증류 분리막에 막 오염이나 막 젖음 현상이 발생하는 경우 광원이 있을 때 막 오염은 어둡게, 막 젖음은 밝게 나타나는 광학적인 차이가 있는 것을 확인하고, 이를 이용하여 실시간으로 모니터링 가능한 장치를 개발하였다. 이 장치를 이용하면 실시간 모니터링 장치를 부착하여 분리막을 지속적으로 관찰하였을 때, 막 젖음이 확인되는 시점에 막 젖음이 분리막의 어느 위치에서 발생하고 어떻게 변화하는지 시각적으로 확인할 수 있다. 또한, 서로 다른 막 오염 및 막 젖음이 발생할 수 있는 다양한 온도 조건에서 실험을 수행하여, 막 오염과 막 젖음 현상을 실시간으로 확인 가능하다. KIST 정성필 박사는 “다양한 조건에서 실험을 하여 분리막의 막 젖음이 주로 발생하는 원인을 규명하여 막 오염과 막 젖음을 최소화할 수 있는 막 증류 공정 운영 조건을 확보하여 막 증류 공정의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이 연구는 환경부(장관 조명래) 플랜트연구사업과 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Desalination’ (IF : 6.603, JCR 분야 상위 1.667%)에 최신호에 게재되었다. * (논문명) Evaluation of a real-time visualization system for scaling detection during DCMD, and its correlation with wetting - (제1 저자) 한국과학기술연구원 김혜원 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정성필 선임연구원, 이석헌 책임연구원 <그림설명> <그림 1> 막증발법과 관측시스템의 통합 모식도 <그림 2> 관측시스템의 초기 이미지와 20시간 이후의 이미지 결과

- '막 증발법' 담수화 기술에서 유발되는 분리막 오염의 실시간 관측 시스템 개발 - 향후 막 젖음과 막 오염 현상의 연관성을 규명할 것으로 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사팀은 바닷물을 담수화 하는 기술 중 하나인 막 증발법*에서 막 젖음을 유발하는 막 오염을 실시간으로 관측하는 시스템을 개발했다고 밝혔다. *막 증발법(Membrane distillation,MD) : 해수를 가열하여 발생된 수증기를 소수성 분리막을 통과시켜 해수와 수증기를 분리한 후 응축하여 담수를 생산하는 기술 물 부족 문제로 인해 1970년대부터 해수를 담수화 하는 기술이 상용화되었으며, 이 기술의 에너지 및 비용을 절감하기 위한 노력이 지속되고 있다. 그 중 막 증발법은 태양열 및 지열과 같은 신재생에너지를 적용하여 막 증류 공정을 상용화 하게 된다면 해수담수화 비용을 약 0.3 $/m3까지 절감할 수 있을 것으로 보여 차세대 담수화 기술로 주목받고 있다. 막 증발법으로 담수를 생산하는 과정에서 해수와 접촉하는 분리막에 오염 물질(입자, 유·무기물 등)이 부착 또는 침투하게 되면, 분리막의 틈이 막혀 담수 생산 속도가 느려지거나 수증기만 통과해야하는 소수성 분리막을 해수가 직접 통과하게 되어 생산된 담수의 수질이 나빠질 수 있다. 이렇게 분리막이 막히는 것을 ‘막 오염(fouling)’이라고 하며, 해수가 소수성 분리막을 직접 통과하는 것을 ‘막 젖음(wetting)’이라고 한다. 막 오염과 막 젖음은 서로 연관이 있는 것으로 많은 연구를 통하여 알려져 왔으나, 막 젖음이 막 오염이 일어난 지점에서 발생하는 지에 대해서는 확인된 바가 없었다. 막 젖음을 확인하는 기존 기술은 생산된 담수에 해수가 섞이는 경우 이온의 농도가 증가하는 것을 측정하는 방식이었기 때문에 분리막의 어느 지점에서 막 젖음이 발생했는지에 대한 확인이 불가능하였다. KIST 연구진은 막 증류 분리막에 막 오염이나 막 젖음 현상이 발생하는 경우 광원이 있을 때 막 오염은 어둡게, 막 젖음은 밝게 나타나는 광학적인 차이가 있는 것을 확인하고, 이를 이용하여 실시간으로 모니터링 가능한 장치를 개발하였다. 이 장치를 이용하면 실시간 모니터링 장치를 부착하여 분리막을 지속적으로 관찰하였을 때, 막 젖음이 확인되는 시점에 막 젖음이 분리막의 어느 위치에서 발생하고 어떻게 변화하는지 시각적으로 확인할 수 있다. 또한, 서로 다른 막 오염 및 막 젖음이 발생할 수 있는 다양한 온도 조건에서 실험을 수행하여, 막 오염과 막 젖음 현상을 실시간으로 확인 가능하다. KIST 정성필 박사는 “다양한 조건에서 실험을 하여 분리막의 막 젖음이 주로 발생하는 원인을 규명하여 막 오염과 막 젖음을 최소화할 수 있는 막 증류 공정 운영 조건을 확보하여 막 증류 공정의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이 연구는 환경부(장관 조명래) 플랜트연구사업과 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Desalination’ (IF : 6.603, JCR 분야 상위 1.667%)에 최신호에 게재되었다. * (논문명) Evaluation of a real-time visualization system for scaling detection during DCMD, and its correlation with wetting - (제1 저자) 한국과학기술연구원 김혜원 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정성필 선임연구원, 이석헌 책임연구원 <그림설명> <그림 1> 막증발법과 관측시스템의 통합 모식도 <그림 2> 관측시스템의 초기 이미지와 20시간 이후의 이미지 결과

- '막 증발법' 담수화 기술에서 유발되는 분리막 오염의 실시간 관측 시스템 개발 - 향후 막 젖음과 막 오염 현상의 연관성을 규명할 것으로 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사팀은 바닷물을 담수화 하는 기술 중 하나인 막 증발법*에서 막 젖음을 유발하는 막 오염을 실시간으로 관측하는 시스템을 개발했다고 밝혔다. *막 증발법(Membrane distillation,MD) : 해수를 가열하여 발생된 수증기를 소수성 분리막을 통과시켜 해수와 수증기를 분리한 후 응축하여 담수를 생산하는 기술 물 부족 문제로 인해 1970년대부터 해수를 담수화 하는 기술이 상용화되었으며, 이 기술의 에너지 및 비용을 절감하기 위한 노력이 지속되고 있다. 그 중 막 증발법은 태양열 및 지열과 같은 신재생에너지를 적용하여 막 증류 공정을 상용화 하게 된다면 해수담수화 비용을 약 0.3 $/m3까지 절감할 수 있을 것으로 보여 차세대 담수화 기술로 주목받고 있다. 막 증발법으로 담수를 생산하는 과정에서 해수와 접촉하는 분리막에 오염 물질(입자, 유·무기물 등)이 부착 또는 침투하게 되면, 분리막의 틈이 막혀 담수 생산 속도가 느려지거나 수증기만 통과해야하는 소수성 분리막을 해수가 직접 통과하게 되어 생산된 담수의 수질이 나빠질 수 있다. 이렇게 분리막이 막히는 것을 ‘막 오염(fouling)’이라고 하며, 해수가 소수성 분리막을 직접 통과하는 것을 ‘막 젖음(wetting)’이라고 한다. 막 오염과 막 젖음은 서로 연관이 있는 것으로 많은 연구를 통하여 알려져 왔으나, 막 젖음이 막 오염이 일어난 지점에서 발생하는 지에 대해서는 확인된 바가 없었다. 막 젖음을 확인하는 기존 기술은 생산된 담수에 해수가 섞이는 경우 이온의 농도가 증가하는 것을 측정하는 방식이었기 때문에 분리막의 어느 지점에서 막 젖음이 발생했는지에 대한 확인이 불가능하였다. KIST 연구진은 막 증류 분리막에 막 오염이나 막 젖음 현상이 발생하는 경우 광원이 있을 때 막 오염은 어둡게, 막 젖음은 밝게 나타나는 광학적인 차이가 있는 것을 확인하고, 이를 이용하여 실시간으로 모니터링 가능한 장치를 개발하였다. 이 장치를 이용하면 실시간 모니터링 장치를 부착하여 분리막을 지속적으로 관찰하였을 때, 막 젖음이 확인되는 시점에 막 젖음이 분리막의 어느 위치에서 발생하고 어떻게 변화하는지 시각적으로 확인할 수 있다. 또한, 서로 다른 막 오염 및 막 젖음이 발생할 수 있는 다양한 온도 조건에서 실험을 수행하여, 막 오염과 막 젖음 현상을 실시간으로 확인 가능하다. KIST 정성필 박사는 “다양한 조건에서 실험을 하여 분리막의 막 젖음이 주로 발생하는 원인을 규명하여 막 오염과 막 젖음을 최소화할 수 있는 막 증류 공정 운영 조건을 확보하여 막 증류 공정의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이 연구는 환경부(장관 조명래) 플랜트연구사업과 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Desalination’ (IF : 6.603, JCR 분야 상위 1.667%)에 최신호에 게재되었다. * (논문명) Evaluation of a real-time visualization system for scaling detection during DCMD, and its correlation with wetting - (제1 저자) 한국과학기술연구원 김혜원 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정성필 선임연구원, 이석헌 책임연구원 <그림설명> <그림 1> 막증발법과 관측시스템의 통합 모식도 <그림 2> 관측시스템의 초기 이미지와 20시간 이후의 이미지 결과

- '막 증발법' 담수화 기술에서 유발되는 분리막 오염의 실시간 관측 시스템 개발 - 향후 막 젖음과 막 오염 현상의 연관성을 규명할 것으로 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사팀은 바닷물을 담수화 하는 기술 중 하나인 막 증발법*에서 막 젖음을 유발하는 막 오염을 실시간으로 관측하는 시스템을 개발했다고 밝혔다. *막 증발법(Membrane distillation,MD) : 해수를 가열하여 발생된 수증기를 소수성 분리막을 통과시켜 해수와 수증기를 분리한 후 응축하여 담수를 생산하는 기술 물 부족 문제로 인해 1970년대부터 해수를 담수화 하는 기술이 상용화되었으며, 이 기술의 에너지 및 비용을 절감하기 위한 노력이 지속되고 있다. 그 중 막 증발법은 태양열 및 지열과 같은 신재생에너지를 적용하여 막 증류 공정을 상용화 하게 된다면 해수담수화 비용을 약 0.3 $/m3까지 절감할 수 있을 것으로 보여 차세대 담수화 기술로 주목받고 있다. 막 증발법으로 담수를 생산하는 과정에서 해수와 접촉하는 분리막에 오염 물질(입자, 유·무기물 등)이 부착 또는 침투하게 되면, 분리막의 틈이 막혀 담수 생산 속도가 느려지거나 수증기만 통과해야하는 소수성 분리막을 해수가 직접 통과하게 되어 생산된 담수의 수질이 나빠질 수 있다. 이렇게 분리막이 막히는 것을 ‘막 오염(fouling)’이라고 하며, 해수가 소수성 분리막을 직접 통과하는 것을 ‘막 젖음(wetting)’이라고 한다. 막 오염과 막 젖음은 서로 연관이 있는 것으로 많은 연구를 통하여 알려져 왔으나, 막 젖음이 막 오염이 일어난 지점에서 발생하는 지에 대해서는 확인된 바가 없었다. 막 젖음을 확인하는 기존 기술은 생산된 담수에 해수가 섞이는 경우 이온의 농도가 증가하는 것을 측정하는 방식이었기 때문에 분리막의 어느 지점에서 막 젖음이 발생했는지에 대한 확인이 불가능하였다. KIST 연구진은 막 증류 분리막에 막 오염이나 막 젖음 현상이 발생하는 경우 광원이 있을 때 막 오염은 어둡게, 막 젖음은 밝게 나타나는 광학적인 차이가 있는 것을 확인하고, 이를 이용하여 실시간으로 모니터링 가능한 장치를 개발하였다. 이 장치를 이용하면 실시간 모니터링 장치를 부착하여 분리막을 지속적으로 관찰하였을 때, 막 젖음이 확인되는 시점에 막 젖음이 분리막의 어느 위치에서 발생하고 어떻게 변화하는지 시각적으로 확인할 수 있다. 또한, 서로 다른 막 오염 및 막 젖음이 발생할 수 있는 다양한 온도 조건에서 실험을 수행하여, 막 오염과 막 젖음 현상을 실시간으로 확인 가능하다. KIST 정성필 박사는 “다양한 조건에서 실험을 하여 분리막의 막 젖음이 주로 발생하는 원인을 규명하여 막 오염과 막 젖음을 최소화할 수 있는 막 증류 공정 운영 조건을 확보하여 막 증류 공정의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이 연구는 환경부(장관 조명래) 플랜트연구사업과 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Desalination’ (IF : 6.603, JCR 분야 상위 1.667%)에 최신호에 게재되었다. * (논문명) Evaluation of a real-time visualization system for scaling detection during DCMD, and its correlation with wetting - (제1 저자) 한국과학기술연구원 김혜원 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정성필 선임연구원, 이석헌 책임연구원 <그림설명> <그림 1> 막증발법과 관측시스템의 통합 모식도 <그림 2> 관측시스템의 초기 이미지와 20시간 이후의 이미지 결과

- '막 증발법' 담수화 기술에서 유발되는 분리막 오염의 실시간 관측 시스템 개발 - 향후 막 젖음과 막 오염 현상의 연관성을 규명할 것으로 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사팀은 바닷물을 담수화 하는 기술 중 하나인 막 증발법*에서 막 젖음을 유발하는 막 오염을 실시간으로 관측하는 시스템을 개발했다고 밝혔다. *막 증발법(Membrane distillation,MD) : 해수를 가열하여 발생된 수증기를 소수성 분리막을 통과시켜 해수와 수증기를 분리한 후 응축하여 담수를 생산하는 기술 물 부족 문제로 인해 1970년대부터 해수를 담수화 하는 기술이 상용화되었으며, 이 기술의 에너지 및 비용을 절감하기 위한 노력이 지속되고 있다. 그 중 막 증발법은 태양열 및 지열과 같은 신재생에너지를 적용하여 막 증류 공정을 상용화 하게 된다면 해수담수화 비용을 약 0.3 $/m3까지 절감할 수 있을 것으로 보여 차세대 담수화 기술로 주목받고 있다. 막 증발법으로 담수를 생산하는 과정에서 해수와 접촉하는 분리막에 오염 물질(입자, 유·무기물 등)이 부착 또는 침투하게 되면, 분리막의 틈이 막혀 담수 생산 속도가 느려지거나 수증기만 통과해야하는 소수성 분리막을 해수가 직접 통과하게 되어 생산된 담수의 수질이 나빠질 수 있다. 이렇게 분리막이 막히는 것을 ‘막 오염(fouling)’이라고 하며, 해수가 소수성 분리막을 직접 통과하는 것을 ‘막 젖음(wetting)’이라고 한다. 막 오염과 막 젖음은 서로 연관이 있는 것으로 많은 연구를 통하여 알려져 왔으나, 막 젖음이 막 오염이 일어난 지점에서 발생하는 지에 대해서는 확인된 바가 없었다. 막 젖음을 확인하는 기존 기술은 생산된 담수에 해수가 섞이는 경우 이온의 농도가 증가하는 것을 측정하는 방식이었기 때문에 분리막의 어느 지점에서 막 젖음이 발생했는지에 대한 확인이 불가능하였다. KIST 연구진은 막 증류 분리막에 막 오염이나 막 젖음 현상이 발생하는 경우 광원이 있을 때 막 오염은 어둡게, 막 젖음은 밝게 나타나는 광학적인 차이가 있는 것을 확인하고, 이를 이용하여 실시간으로 모니터링 가능한 장치를 개발하였다. 이 장치를 이용하면 실시간 모니터링 장치를 부착하여 분리막을 지속적으로 관찰하였을 때, 막 젖음이 확인되는 시점에 막 젖음이 분리막의 어느 위치에서 발생하고 어떻게 변화하는지 시각적으로 확인할 수 있다. 또한, 서로 다른 막 오염 및 막 젖음이 발생할 수 있는 다양한 온도 조건에서 실험을 수행하여, 막 오염과 막 젖음 현상을 실시간으로 확인 가능하다. KIST 정성필 박사는 “다양한 조건에서 실험을 하여 분리막의 막 젖음이 주로 발생하는 원인을 규명하여 막 오염과 막 젖음을 최소화할 수 있는 막 증류 공정 운영 조건을 확보하여 막 증류 공정의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이 연구는 환경부(장관 조명래) 플랜트연구사업과 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Desalination’ (IF : 6.603, JCR 분야 상위 1.667%)에 최신호에 게재되었다. * (논문명) Evaluation of a real-time visualization system for scaling detection during DCMD, and its correlation with wetting - (제1 저자) 한국과학기술연구원 김혜원 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정성필 선임연구원, 이석헌 책임연구원 <그림설명> <그림 1> 막증발법과 관측시스템의 통합 모식도 <그림 2> 관측시스템의 초기 이미지와 20시간 이후의 이미지 결과