요약
본 발명은 친환경적이고 용매 저항성이 뛰어난 셀룰로오스 기반 고분자 분리막과 그 제조 방법에 관한 것입니다. 셀룰로오스 아세테이트와 금속 페놀 네트워크(MPN) 구조를 활용하여 내구성과 생분해성이 우수한 분리막을 제조하는 이 기술은 기공 크기를 조절하여 특정 물질을 선택적으로 걸러내는 능력을 갖추고 있습니다. 실험 결과, 이 분리막은 다양한 유기 용매에 대한 호환성을 보이며, 뛰어난 불순물 제거 효과를 입증하였습니다. 이 발명은 화학 산업을 비롯한 여러 분야에서의 분리 및 정제 공정을 효율적이고 친환경적으로 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 지속 가능한 산업 발전과 환경 보호에 기여할 것으로 기대됩니다.
기본 정보
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특허명: 친환경 내용매성 셀룰로오스 분리막 및 이의 제조방법
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대표 발명자: 김정 교수
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출원번호: 10-2023-0030039
발명의 배경 및 필요성
고분자 막의 활용과 중요성
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1960년대부터 해수담수화, 폐수처리, 의료, 식품, 에너지 분야 등 다양한 산업에 고분자 막이 활용되어 왔으며, 최근 전염병 대유행으로 보건용품으로서의 수요가 증가함
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에너지 효율성, 환경 규제 준수, 지속 가능한 자원 사용에 대한 요구가 산업 성장을 가속화시키고 있음
고분자 막 기술의 개발 필요성
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환경 친화적인 고분자 막 개발의 중요성이 증대되고 있으며, 셀룰로오스 기반 고분자 막은 지속 가능한 개발의 대안으로 주목받고 있음
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셀룰로오스 유도체 개발을 통해 가공과 용해성 문제를 해결하고자 하며, 이를 통해 제조 과정의 간소화, 비용 절감 및 환경 영향 최소화가 기대됨
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기공 크기 조절을 통한 선택적 분리 기능의 향상으로 다양한 산업 분야에서의 응용 가능성이 확대될 것으로 예상됨
구현방법
기술의 원리 및 구현
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본 기술은 셀룰로오스 아세테이트를 사용하여 유기 용매에 강한 내성을 가진 새로운 분리막을 제조함
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금속 페놀 네트워크(MPN) 구조를 코팅하여 분리막의 기공 크기를 조절하고 성능을 향상시킴
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셀룰로오스 아세테이트 용액을 캐스팅하고 화학 처리를 통해 순수 셀룰로오스 막으로 전환한 후, 철, 알루미늄, 구리, 아연과 탄닌산을 결합시켜 MPN 구조를 형성함
기술의 장점
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MPN 구조를 통해 막의 기공 크기를 조절하고 특정 물질을 효과적으로 걸러냄
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기존 유기 용매 나노여과(OSN) 기술에 비해 내구성과 생분해성이 우수함
실험 및 결과
실험 목적 및 방법
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새로운 셀룰로오스 분리막의 제조 과정과 성능을 검증하고, 유기 용매와의 호환성 및 불순물 걸러내는 효과를 평가함
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셀룰로오스 아세테이트 용액 캐스팅과 화학 처리를 통해 순수 셀룰로오스 막을 제조하고, MPN 구조 코팅을 적용하여 분리막의 성능을 향상시키는 과정을 진행함
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다양한 유기 용매에 분리막을 적용하여 불순물 걸러내는 효과를 실험함
실험 결과
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MPN 코팅된 셀룰로오스 분리막은 우수한 내구성과 생분해성을 보임
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분리막은 다양한 유기 용매에 대한 호환성을 보이며, 불순물을 효과적으로 걸러냄
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환경 친화적이면서도 효율적인 분리막 제조 방법으로 화학 산업 등 다양한 분야에 응용 가능함을 확인함
발명의 활용 방안
친환경 산업 솔루션 제공
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친환경적이고 용매 저항성이 뛰어난 셀룰로오스 멤브레인 제조 방법임
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유기 용매 나노여과(OSN) 공정에서 미세 입자를 걸러내는 필터로 사용 가능함
맞춤형 필터 기술의 적용
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기공 크기 조절을 통해 필터의 선택성을 높여 다양한 분리 요구에 부응함
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금속-페놀 네트워크를 이용해 특정 물질을 정밀하게 필터링함
산업 공정의 효율성 향상
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화학 산업에서 유기 용매 분리 및 불순물 제거에 유용함
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분리 공정 성능 향상과 생분해성을 통해 환경 영향을 줄임
기대효과
기술적 혁신
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생분해성이 우수한 셀룰로오스 멤브레인으로 환경 친화적 대안을 제공함
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화학 산업을 포함한 여러 산업에서 분리 및 정제 공정의 효율성과 친환경성을 개선함
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기공 크기 조정 기술로 맞춤형 필터의 혁신적 적용 가능성을 제시함
사회적 가치 창출
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생분해성을 통해 환경보호와 지속 가능성에 기여함
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산업 공정의 환경 부담 감소와 친환경적인 발전을 촉진함
시장 동향
화학 제품 시장 동향
기술 SWOT 분석
Strengths
독보적인 성능과 기능
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셀룰로오스 아세테이트를 사용하여 유기 용매에 강한 내성을 가진 고분자 막을 제조함으로써 독보적인 성능을 발휘합니다.
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MPN 구조를 통해 막의 기공 크기를 조절하고 특정 물질을 효과적으로 걸러내는 기능을 강화합니다.
환경 친화성
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생분해성이 우수한 셀룰로오스 기반 고분자 막으로 환경 친화적인 대안을 제공합니다.
산업적 적용 가능성
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다양한 산업 분야에서의 응용 가능성이 확대되어, 화학 산업을 포함한 여러 산업에서 분리 및 정제 공정의 효율성과 친환경성을 개선할 수 있습니다.
Weaknesses
제조 과정의 복잡성
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셀룰로오스 아세테이트 용액 캐스팅과 화학 처리를 통한 순수 셀룰로오스 막의 제조, MPN 구조 형성 등 복잡한 제조 과정이 요구됩니다.
비용 문제
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고분자 막의 제조 및 코팅 과정에서 발생할 수 있는 높은 비용으로 인해 상업적 확장성에 제약이 있을 수 있습니다.
Opportunities
시장 확대와 산업적 수요
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에너지 효율성, 환경 규제 준수, 지속 가능한 자원 사용에 대한 요구가 증가함에 따라 고분자 막 기술에 대한 시장이 확대될 기회가 있습니다.
기술적 혁신과 사회적 가치 창출
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기공 크기 조정 기술로 맞춤형 필터의 혁신적 적용 가능성을 제시하고, 생분해성을 통해 환경보호와 지속 가능성에 기여할 수 있습니다.
Threats
경쟁 기술의 발전
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다른 고분자 막 기술의 발전과 혁신적인 경쟁 제품의 등장으로 인해 시장 점유율에 영향을 받을 수 있습니다.
원자재 가격 변동성
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셀룰로오스 아세테이트와 같은 원자재의 가격 변동성이 고분자 막의 생산 비용에 영향을 미칠 수 있습니다.
Summary
Strengths
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독보적인 성능과 기능, 환경 친화성, 그리고 산업적 적용 가능성이 고분자 막 기술의 강점입니다.
Weaknesses
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제조 과정의 복잡성과 비용 문제가 고분자 막 기술의 약점입니다.
Opportunities
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시장 확대와 산업적 수요, 기술적 혁신과 사회적 가치 창출이 고분자 막 기술에게 기회 요인입니다.
Threats
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경쟁 기술의 발전과 원자재 가격 변동성이 고분자 막 기술에게 위협 요인입니다.
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