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KR20240127718A - Manufacturing method of ion exchange membrane including non-conductive pattern and ion exchange membrane manufactured thereby - Google Patents

Manufacturing method of ion exchange membrane including non-conductive pattern and ion exchange membrane manufactured thereby Download PDF

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KR20240127718A
KR20240127718A KR1020230020797A KR20230020797A KR20240127718A KR 20240127718 A KR20240127718 A KR 20240127718A KR 1020230020797 A KR1020230020797 A KR 1020230020797A KR 20230020797 A KR20230020797 A KR 20230020797A KR 20240127718 A KR20240127718 A KR 20240127718A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ion exchange
exchange membrane
conductive
electric
manufacturing
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020230020797A
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Korean (ko)
Inventor
김범주
최진웅
조명현
장준수
최동열
차재원
Original Assignee
국립공주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 (a) 비전도성 필름 상에 레이저 광을 조사해 소정의 간격으로 다수의 개구 패턴을 형성하는 단계, 및 (b) 상기 비전도성 필름을 이온교환막의 일면에 접합하는 단계를 포함하는, 비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막의 제조방법 및 그에 의해 제조된 이온교환막에 대한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing an ion exchange membrane including a non-conductive pattern, and to an ion exchange membrane manufactured thereby, the method comprising the steps of (a) irradiating a non-conductive film with laser light to form a plurality of aperture patterns at predetermined intervals, and (b) bonding the non-conductive film to one surface of an ion exchange membrane.

Description

비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 이온교환막{MANUFACTURING METHOD OF ION EXCHANGE MEMBRANE INCLUDING NON-CONDUCTIVE PATTERN AND ION EXCHANGE MEMBRANE MANUFACTURED THEREBY}MANUFACTURING METHOD OF ION EXCHANGE MEMBRANE INCLUDING NON-CONDUCTIVE PATTERN AND ION EXCHANGE MEMBRANE MANUFACTURED THEREOF

본 발명은 표면에 비전도성 패턴이 구비된 이온교환막을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 이온교환막에 대한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing an ion exchange membrane having a non-conductive pattern on its surface and to an ion exchange membrane manufactured thereby.

이온교환막은 이온을 선택적으로 투과시키는 성질을 이용해 투석이나 전기투석과 같은 전통적인 분리 공정 뿐 아니라 연료 전지나 흐름 전지와 같은 재생에너지 분야에서도 적용되는 등 많은 관심을 받고 있다. Ion exchange membranes are receiving much attention for their application in traditional separation processes such as dialysis and electrodialysis as well as in renewable energy fields such as fuel cells and flow batteries, due to their property of selectively allowing ions to pass through.

전해질 수용액에서 이온교환막을 통한 이온의 전달 과정에서 확산 한계에 의한 이온 농도의 지엽적인 불균형이 생기는 이온 농도 분극 (ion concentration polarization) 현상이 심해지게 되면 정전기력에 의한 벌크 소용돌이 유동이 추가로 생성된다. 이 같은 전기 와류 (electroconvective vortices) 현상은 고전압에서 발생하는 2종 전기 삼투 흐름 (second kind of electroosmotic flow)이 한계 전류 밀도 (limiting current density)를 초과하는 과전류 (overlimiting current)를 흐르게 하는 주요한 원인으로 알려져 있다. When the phenomenon of ion concentration polarization, which is a local imbalance in ion concentration due to diffusion limitation in the process of ion transfer through an ion exchange membrane in an electrolyte solution, becomes severe, bulk eddy flow due to electrostatic force is additionally generated. This phenomenon of electroconvective vortices is known to be the main cause of the second kind of electroosmotic flow occurring at high voltage to flow an overlimiting current exceeding the limiting current density.

최근에는 미세 유체 시스템을 기반으로 하는 연구의 확대로 내부 채널의 전기 와류 유동 모니터링을 통한 학술적인 실험 결과들이 보고되고 있다. 하지만 근본적으로 전기 와류는 이온교환막 표면에서 발생하는 계면 유동이므로 다른 인자들보다 특히 이온교환막의 표면의 전기/화학적 특성이나 형상과 밀접한 관련이 있다. Recently, with the expansion of research based on microfluidic systems, academic experimental results are being reported through monitoring of the electric eddy flow in internal channels. However, since the electric eddy is fundamentally an interfacial flow occurring on the surface of the ion exchange membrane, it is closely related to the electric/chemical properties and shape of the surface of the ion exchange membrane, more than other factors.

이온교환막의 표면에 대한 연구로는 크게 표면 소수성 (hydrophobicity), 기하학적 불균질성 (geometric heterogeneity), 그리고 전기적 불균질성 (electrical heterogeneity) 등 막 표면을 변화시킨 연구로 나눌 수 있다. 이 같은 이온교환막의 표면 처리에 관한 연구는 고전압 영역인 한계 전류와 과전류 구간에서 발생하는 계면 유동인 전기 와류의 생성과 성장을 촉진시키는 등 사용자가 조절할 수 있어 이온교환막 시스템에서 전기 와류를 활용하는 또 다른 응용 기술을 기대할 수 있게 한다. Research on the surface of ion exchange membranes can be broadly divided into surface hydrophobicity, geometric heterogeneity, and electrical heterogeneity. It can be divided into studies that changed the surface of the membrane. Such studies on the surface treatment of ion exchange membranes can be expected to be another application technology that utilizes electric eddies in ion exchange membrane systems, as they can be controlled by users, such as promoting the generation and growth of electric eddies, which are interfacial flows that occur in the high-voltage range, the limit current and the overcurrent section.

최근 본 연구진은 비전도성 마스킹 필름을 이온교환막 표면에 부착하여 이온 전달이 가능한 전도성 영역과 그렇지 않은 비전도성 영역을 반복적으로 형성시켜 고전압에서 전기 와류 유동을 가시화하고 전기적인 특성을 분석하였다. 하지만 규칙적인 비전도성 패턴을 제작할 때, 수작업에 의한 가공에만 의존해 패턴의 최소 폭이나 간격이 커 (~3.75 mm) 더 정밀하고 촘촘한 패턴을 제작하는데 한계가 있었다. Recently, our research team attached a nonconductive masking film to the surface of an ion exchange membrane to repeatedly form conductive areas that allow ion transfer and nonconductive areas that do not, and visualized electric eddy currents at high voltage and analyzed their electrical characteristics. However, when producing regular nonconductive patterns, there was a limitation in producing more precise and dense patterns because the minimum width or gap of the pattern was large (~3.75 mm) due to the reliance on manual processing alone.

한국 공개특허 제10-2016-0117449호 (공개일: 2016.10.10)Korean Patent Publication No. 10-2016-0117449 (Publication Date: October 10, 2016)

H. Strathmann, Elsevier, (2004) H. Strathmann, Elsevier, (2004) J. G. Wijmans and R. W. Baker, J. Membr. Sci., 107, 1 (1995). J. G. Wijmans and R. W. Baker, J. Membr. Sci., 107, 1 (1995). S. Al-Amshawee, MYBM. Yunus, AAM. Azoddein, DG. Hassell, IH. Dakhil and HA. Hasan, Chem. Eng. J., 380, 122231 (2020). S. Al-Amshawee, MYBM. Yunus, A.M. Azoddein, D.G. Hassell, I.H. Dakhil and H.A. Hasan, Chem. Eng. J., 380, 122231 (2020).

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 고전압 하에서 이온교환막의 전기 와류 유동을 가시화하고 전기적인 특성을 분석하기 위해 표면에 이온 전달이 가능한 전도성 영역과 비전도성 영역이 교대로 형성된 이온교환막을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing an ion exchange membrane having conductive regions and non-conductive regions alternately formed on the surface capable of ion transfer in order to visualize the electric eddy flow of the ion exchange membrane under high voltage and analyze the electrical characteristics.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 (a) 비전도성 필름 상에 레이저 광을 조사해 소정의 간격으로 다수의 개구 패턴을 형성하는 단계, 및 (b) 상기 비전도성 필름을 이온교환막의 일면에 접합하는 단계를 포함하는, 비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막의 제조방법을 제안한다. To achieve the above technical task, the present invention proposes a method for manufacturing an ion exchange membrane including a non-conductive pattern, comprising the steps of (a) irradiating a non-conductive film with laser light to form a plurality of aperture patterns at predetermined intervals, and (b) bonding the non-conductive film to one surface of the ion exchange membrane.

이때, 상기 단계 (a)에서는 비전도성 필름 중 개구 패턴이 형성될 영역에 조사되는 레이저 광의 주파수, 스캔 속도 및 스캔 횟수를 조절해 비전도성 필름에 개구 패턴을 형성한다. At this time, in the step (a), the frequency, scan speed, and number of scans of laser light irradiated to an area of the non-conductive film where an aperture pattern is to be formed are adjusted to form an aperture pattern in the non-conductive film.

보다 구체적으로, 레이저 광의 주파수, 스캔 속도를 증가시켜 열 영향부의 폭 (width of the heat affected zone)을 정밀하게 제어함과 동시에 스캔 횟수를 증가시켜 개구 패턴 형성을 위한 충분한 에너지 밀도를 얻을 수 있다. More specifically, the width of the heat affected zone can be precisely controlled by increasing the frequency and scan speed of the laser light, while the number of scans can be increased to obtain sufficient energy density for forming an aperture pattern.

한편, 상기 단계 (a)에서 개구 패턴을 형성하기 위해 사용하는 레이저 광은 UV(ultraviolet)의 파장 대역을 가지며 펄스 폭이 나노초(nanosecond) 또는 펨토초(femtosecond)인 펄스파(pulsed wave)인 것이 바람직하다. Meanwhile, it is preferable that the laser light used to form the aperture pattern in the above step (a) is a pulsed wave having a wavelength band of ultraviolet (UV) and a pulse width of nanoseconds or femtoseconds.

상기와 같이 레이저 가공을 통해 개구 패턴이 형성되는 비전도성 필름은 절연성 고분자 등 비전도성 소재로 이루어진 비전도성 기재와 상기 기재의 일면에 형성된 점착층을 포함해 구성될 수 있다. As described above, a non-conductive film in which an aperture pattern is formed through laser processing can be configured to include a non-conductive substrate made of a non-conductive material such as an insulating polymer, and an adhesive layer formed on one surface of the substrate.

이때, 상기 비전도성 기재를 이루는 소재는 이온 전도성을 가지지 않는 한 그 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 폴리올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리 부텐-1, 폴리-4-메틸펜텐-1, 에틸렌-초산 비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 에틸 공중합체, 에틸렌-아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체 또는 이오노머 등의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 모노머의 단독 중합체 또는 공중합체로 이루어지는 수지 등), 폴리에스테르 수지(폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 수지 등), 폴리카보네이트 수지, 폴리우레탄 수지, 엔지니어링 플라스틱(예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트), 합성 고무류(예를 들면, 스티렌-에틸렌-부텐 혹은 펜텐계 공중합체), 열가소성 엘라스토머(폴리아미드-폴리올 공중합체 등) 등으로 이루어질 수 있다. At this time, the material forming the non-conductive substrate is not particularly limited in type as long as it does not have ion conductivity, and may be, for example, a polyolefin resin (a resin formed of a homopolymer or copolymer of a monomer including an ethylenically unsaturated group, such as polyethylene, polypropylene, an ethylene-propylene copolymer, polybutene-1, poly-4-methylpentene-1, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer or ionomer), a polyester resin (a resin formed of polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate), a polycarbonate resin, a polyurethane resin, an engineering plastic (e.g., polymethyl methacrylate), a synthetic rubber (e.g., styrene-ethylene-butene or pentene copolymer), a thermoplastic elastomer (e.g., polyamide-polyol copolymer), etc.

또한, 상기 점착층은 상기 단계 (a)에서 레이저 가공을 통해 개구 패턴이 형성된 비전도성 필름을 상기 단계 (b)에서 이온교환막의 일면에 접합시키는 역할을 하며, 점착층을 구성하는 점착제는 그 종류가 특별히 제한되지 않으나 실리콘계 점착제, 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 핫멜트용 점착제 등으로 이루어질 수 있다. In addition, the adhesive layer serves to bond a non-conductive film having an aperture pattern formed through laser processing in step (a) to one surface of the ion exchange membrane in step (b), and the adhesive constituting the adhesive layer is not particularly limited in type, but may be formed of a silicone-based adhesive, a rubber-based adhesive, an acrylic-based adhesive, a hot melt adhesive, or the like.

그리고, 본 발명은 발명의 다른 측면에서 상기 제조방법에 따라 제조된 비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막을 제공한다. And, in another aspect of the present invention, an ion exchange membrane including a non-conductive pattern manufactured according to the above manufacturing method is provided.

전술한 제조방법을 통해 얻어진 이온교환막은, 비전도성 필름에 의해 이루어지는 비전도성 영역과, 개구 패턴을 통해 노출되는 이온교환막 표면으로 이루어지는 전도성 영역을 교대로 구비한다. The ion exchange membrane obtained through the above-described manufacturing method alternately has a non-conductive region formed by a non-conductive film and a conductive region formed by an ion exchange membrane surface exposed through an aperture pattern.

상기 본 발명에 따른 이온교환막은 표면의 비전도성 영역과 전도성 영역의 폭, 길이, 영역 간 간격 등에 따라 이온교환막 표면에 발생하는 전기 와류의 성장을 억제하거나 크기를 조절할 수 있으며, 그에 따라, 이온교환막 표면에 생성되는 다양한 전기 와류에 대한 관찰 및 분석에 유용하게 사용할 수 있다. The ion exchange membrane according to the present invention can suppress the growth of electric eddies occurring on the surface of the ion exchange membrane or control the size thereof depending on the width, length, and spacing between the non-conductive and conductive regions of the surface, and thus can be usefully used for observation and analysis of various electric eddies occurring on the surface of the ion exchange membrane.

본 발명에 따르면, 레이저 가공으로 개구 패턴을 형성시킨 비전도성 필름을 이용해 표면에 비전도성 영역을 구비한 이온교환막을 제조함으로써, 패턴의 폭, 길이 및 패턴 간 간격 등을 원하는 대로 정밀하게 제어할 수 있고, 이온교환막 표면에 발생하는 전기 와류의 성장을 억제하거나 크기를 조절할 수 있다. According to the present invention, by manufacturing an ion exchange membrane having a non-conductive region on the surface using a non-conductive film in which an aperture pattern is formed by laser processing, the width, length, and spacing between patterns can be precisely controlled as desired, and the growth of electric eddies occurring on the surface of the ion exchange membrane can be suppressed or the size can be controlled.

또한, 본 발명에 의해 제조되는 전도성 영역과 비전도성 영역이 교대로 형성된 이온교환막을 이용해 이온교환막 표면에 생성되는 다양한 전기 와류의 특징을 관찰하고 분석할 수 있다. In addition, the characteristics of various electric eddies generated on the surface of an ion exchange membrane can be observed and analyzed using an ion exchange membrane in which conductive regions and non-conductive regions are formed alternately according to the present invention.

도 1(a)는 전기투석 (electrodialysis) 시스템의 개략도이고, 도 1(b)는 이온교환막 표면의 물리적인 가림 (screen)에 따른 이온의 흐름 방향인 전류선 (검정색)과 소용돌이 유동인 전기 와류 (파란색)을 보여주는 모식도이다(녹색 화살표 및 적색 화살표는 각각 전기장에 의한 양이온(α+)과 음이온(β-)의 이동을 나타냄).
도 2(a)는 비전도성 패턴 이온교환막을 제작하는 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이며, 도 2(b) UV 레이저를 이용하여 일정한 간격으로 비전도성 패턴을 제작하는 공정을 나타낸 모식도이고, 도 2(c)는 제작된 비전도성 패턴 이온교환막의 모식도(평면도)이다.
도 3(a)는 레이저 주파수 및 스캔 속도에 따른 레이저 절단 성능을 측정한 결과이고(작업대 상에 형성된 UV 레이저 마크는 각 조건에 따라 Typeⅰ,ⅱ,ⅲ로 분류함), 도 3(b)는 레이저 스캔 횟수에 따른 열영향부(HAZ)의 폭을 측정한 결과이다( b1, b2: 30kHz, 40mm/s; b3, b4: 30kHz, 120mm/s; b5, b6: 100kHz, 40mm/s; b7, b8: 100kHz, 120mm/s).
도 4는 L P L S 가 1500 ㎛인 패턴을 가지는 이온교환막의 사진과 SEM 이미지(좌측)와 L P L S 가 300 ㎛인 패턴을 가지는 이온교환막의 사진과 SEM 이미지(우측)이다.
도 5 전기 와류를 관찰하기 위해 사용된 실험 장치와 방법을 보여주는 개략도이다.
도 6 전단 유동(shear flow)이 없는 상태에서 6, 10, 20V의 전압을 인가할 경우 탈염 채널에서 전기 와류의 형광 이미지이다(어두운 영역은 이온 공핍 영역을 나타냄).
도 7 탈염 채널에서 전파하는 전기 대류 와류의 형광 이미지이다(모든 이미지는 전압(6, 10, 20V)을 인가하고 60초 경과한 후에 캡처함).
Figure 1(a) is a schematic diagram of an electrodialysis system, and Figure 1(b) is a schematic diagram showing the current lines (black) and electric eddies (blue), which are the direction of ion flow according to the physical screen of the ion exchange membrane surface (green arrows and red arrows represent the movement of cations (α + ) and anions (β - ), respectively, by the electric field).
Fig. 2(a) is a schematic diagram showing a process for manufacturing a non-conductive pattern ion exchange membrane, Fig. 2(b) is a schematic diagram showing a process for manufacturing non-conductive patterns at regular intervals using a UV laser, and Fig. 2(c) is a schematic diagram (plan view) of the manufactured non-conductive pattern ion exchange membrane.
Fig. 3(a) shows the results of measuring the laser cutting performance according to the laser frequency and scan speed (the UV laser mark formed on the worktable is classified into Typeⅰ,ⅱ,ⅲ according to each condition), and Fig. 3(b) shows the results of measuring the width of the heat affected zone (HAZ) according to the number of laser scans (b1, b2: 30 kHz, 40 mm/s; b3, b4: 30 kHz, 120 mm/s; b5, b6: 100 kHz, 40 mm/s; b7, b8: 100 kHz, 120 mm/s).
Figure 4 shows a photograph and an SEM image (left) of an ion exchange membrane having a pattern of L P and L S of 1500 μm and a photograph and an SEM image (right) of an ion exchange membrane having a pattern of L P and L S of 300 μm.
Figure 5 is a schematic diagram showing the experimental apparatus and method used to observe electric eddies.
Figure 6 Fluorescence images of electric vortices in the desalination channel when voltages of 6, 10, and 20 V are applied in the absence of shear flow (the dark region indicates the ion depletion region).
Figure 7 Fluorescence images of electric convection vortices propagating in the desalination channel (all images were captured 60 seconds after applying voltage (6, 10, 20 V).

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since embodiments according to the concept of the present invention can have various changes and can take various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. However, this is not intended to limit embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. It should be understood that, as used herein, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.

본 명세서에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시 예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. The embodiments according to this specification can be modified in many different forms, and the scope of this specification is not construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of this specification are provided to more completely explain this specification to a person having average knowledge in the art.

<실시예><Example>

전기투석 (electrodialysis) 시스템은 양이온교환막 (cation exchange membrane, CEM)과 음이온교환막 (anion exchange membrane, AEM)이 교대로 놓여 있고 그 사이에 전해질 수용액이 채워져 흐르는 구조이다. 유동의 방향에 수직으로 전기장을 인가하면 이온교환막을 통해 이온의 선택적 투과가 일어나는데 이를 활용해 전해질 수용액을 탈염하거나 농축하는 공정이다 (도 1(a)). 이때, 전해질 수용액과 이온교환막에서 일어나는 이온의 전달 속도 차이로 인해 이온 농도 분극 현상이 발생하는데 이는 특히 고 전류 구간에서 에너지 효율이 낮아지는 문제를 야기한다. 고 전압에서 이온 선택성 표면에 발생하는 이온 공핍 영역 (ion depletion zone)내에 막과 반대 극성의 이온 (counter-ion) 농도가 매우 낮아 공간 전하층 (extended space charge layer) 이 형성된다. 이 공간 전하층에 수평 방향의 전기장이 작용하여 이온들이 움직이는데, 이때, 이온들이 물분자를 끌고 이동하기 때문에 이온교환막 계면에 동역학적으로 불안정한 소용돌이 유동이 발생된다. 이 같은 소용돌이는 벌크 유체에서 막 계면으로 대류 유동에 의해 이온을 전달하여, 한계전류밀도 이상의 과전류를 흐를 수 있게 하는 물질전달 현상이다.The electrodialysis system is a structure in which cation exchange membranes (CEMs) and anion exchange membranes (AEMs) are alternately placed and an electrolyte solution is filled and flows between them. When an electric field is applied perpendicular to the direction of flow, selective permeation of ions occurs through the ion exchange membranes, and this is used to desalt or concentrate the electrolyte solution (Figure 1(a)). At this time, ion concentration polarization occurs due to the difference in the transfer rate of ions occurring in the electrolyte solution and the ion exchange membrane, which causes a problem of low energy efficiency, especially in the high current section. At high voltage, the concentration of counter-ions with the opposite polarity to the membrane is very low in the ion depletion zone that occurs on the ion-selective surface, and an extended space charge layer is formed. A horizontal electric field is applied to this space charge layer, causing ions to move. At this time, since the ions attract and move water molecules, a dynamically unstable eddy flow occurs at the ion exchange membrane interface. Such eddies are a mass transfer phenomenon that allows ions to be transported by convection from the bulk fluid to the membrane interface, thereby allowing a supercurrent to flow above the limiting current density.

도 1(b)는 이온교환막 표면의 물리적인 가림 (screen)에 따른 이온의 흐름 방향인 전류선 (검정색)과 소용돌이 유동인 전기 와류 (파란색)를 나타낸다. 가림이 없는 Reference 타입의 경우, 막 표면이 모두 노출되어 있기 때문에 전류선이 넓고 일정하게 분포되어 있는 반면 가림이 있는 패턴 타입의 경우, 노출된 이온교환막 표면으로 전류선이 조밀하게 집중되는 현상, 깔때기 효과 (funneling effect)를 관찰할 수 있다. 한편, 막 표면의 불균일한 공간 전하층으로 인해 생성되는 소용돌이 유동인 전기 와류의 경우 성장하면서 인근에 있는 또 다른 전기 와류와 지속적으로 합쳐지면서 불안정한 성장 과정을 거치게 된다. 이때, 가림이 없는 Reference 타입의 경우, 불안정한 성장과 합침이 끊임없이 반복될 수 있지만 규칙적인 가림이 있는 패턴 타입의 경우, 이 같은 성장과 합침 과정에 전도성 영역의 폭이 정해져 있어 다른 형태의 전기 와류 형성을 예상해볼 수 있다.Figure 1(b) shows the current line (black), which is the direction of ion flow, and the electric vortex (blue), which is a swirling flow, according to the physical screen on the surface of the ion exchange membrane. In the case of the Reference type without screen, the current lines are widely and evenly distributed because the membrane surface is fully exposed, whereas in the case of the Pattern type with screen, the funneling effect, which is a phenomenon in which the current lines are densely concentrated on the exposed ion exchange membrane surface, can be observed. On the other hand, the electric vortex, which is a swirling flow generated due to the non-uniform space charge layer on the membrane surface, undergoes an unstable growth process as it continuously merges with other nearby electric vortices as it grows. At this time, in the case of the Reference type without screen, the unstable growth and merge can be continuously repeated, but in the case of the Pattern type with regular screen, the width of the conductive region is fixed during this growth and merge process, so that the formation of different types of electric vortices can be expected.

본 실시예에서 비전도성 패턴 이온교환막을 제작하는 공정은 도 2(a)에 도시한 바와 같이 크게 네 단계로 구성된다. 먼저, 50 ㎛ 두께의 얇은 비전도성 필름 (Scotch 810, 3M, USA)을 작업대 (working table)에 부착한다. 두 번째 단계로서 UV 레이저를 이용하여 일정한 간격으로 비전도성 패턴을 제작한다 (도 2(b)). 세 번째 단계로서 미세 패턴이 적용된 필름을 이온교환막 위에 부착하고 이온교환막 크기에 맞춰 불필요한 필름 부분을 제거한다. 마지막으로, 광학 현미경을 이용하여 미세 패턴이 일정한 간격으로 제작되었는지 확인한다. 미세 패턴은 이온 전달이 가능한 L P (unit permeable length)와 이온 전달이 불가능한 L S (unit impermeable length)의 길이 비를 1:1로 고정하여 규칙적인 간격으로 제작하였다 (도 2(c)).In this embodiment, the process for fabricating a non-conductive patterned ion exchange membrane largely consists of four steps, as illustrated in Fig. 2(a). First, a thin non-conductive film (Scotch 810, 3M, USA) having a thickness of 50 ㎛ is attached to a working table. In the second step, a UV laser is used to fabricate non-conductive patterns at regular intervals (Fig. 2(b)). In the third step, a film with a micro-pattern applied is attached onto the ion exchange membrane, and unnecessary film portions are removed to fit the size of the ion exchange membrane. Finally, an optical microscope is used to confirm whether the micro-patterns are fabricated at regular intervals. The micro-patterns are fabricated at regular intervals by fixing the length ratio of the L P (unit permeable length) that enables ion transport to the LS (unit impermeable length) that does not allow ion transport to 1:1 (Fig . 2(c)).

필름 재단에 사용된 레이저 장비는 Nd:YVO4 레이저 소스 (laser source)를 사용하는 UV nanosecond 레이저 (INNGU LASER, Pulse 3553A)로, 30~100 kHz범위의 주파수 (pulse frequency)에서 작동하며 최대 출력은 5 W 미만이다. 레이저 공정은 레이저의 출력, 스캔속도, 스캔횟수, 그리고 초점 위치 등의 샘플의 절단 양상에 영향을 주는 여러 가지 공정변수들이 있다. 이처럼 다양한 공정변수에 따라 열 영향부의 폭 (width of the heat affected zone, HAZ)이 결정이 되며, 이는 미세 패턴의 품질에 영향을 주는 굉장히 중요한 요소이다. 잘못된 공정변수로 비전도성 패턴이 제작될 경우, 열 영향부가 크고 일정하지 않아 이온교환영역의 비율을 통제할 수 없어 정확한 실험결과를 얻을 수 없다. 따라서 정밀한 필름 재단을 위한 공정변수를 찾기 위하여 레이저의 최대출력으로 30~100 kHz의 주파수와 20~140 mm/s의 스캔 속도 (scan speed)에 대하여 공정변수의 영향을 분석하였다 (도 3(a)). 실험 결과 주파수가 높을수록 또는 스캔속도가 빠를수록 열 영향부가 좁아지는 것을 확인하였다 (b1, b3, b5, b7). 반면 100 kHz의 주파수와 120 mm/s 스캔속도로 제작 시 필름 재단에 사용되는 레이저 에너지 밀도 (energy density)가 부족해, 절단 공정에 사용하기에 적절하지 않다는 것을 알 수 있다 (b7). 따라서, 필름 재단에 적합한 레이저 에너지조건을 확보하기 위해, 스캔 횟수 (number of scans)를 증가하면서 미세 패턴의 재단 여부를 확인하였다 (도 3(b)). 이를 바탕으로 본 실시예에서는 열영향부를 최소화하며, 필름을 재단하기 위해 최대 주파수 (100 kHz)와 높은 스캔속도 (140 mm/s)로 스캔 횟수를 조절하여 비전도성 패턴 이온교환막을 제작하였다.The laser equipment used for film cutting is a UV nanosecond laser (INNGU LASER, Pulse 3553A) that uses a Nd:YVO 4 laser source, operates at a pulse frequency of 30 to 100 kHz, and has a maximum output of less than 5 W. The laser process has various process variables that affect the cutting aspect of the sample, such as laser output, scan speed, scan number, and focus position. According to these various process variables, the width of the heat affected zone (HAZ) is determined, which is a very important factor that affects the quality of the fine pattern. If a non-conductive pattern is produced due to incorrect process variables, the heat affected zone is large and not uniform, so the ratio of the ion exchange area cannot be controlled, and accurate experimental results cannot be obtained. Therefore, in order to find the process variables for precise film cutting, the effects of the process variables were analyzed for the frequency of 30 to 100 kHz and the scan speed of 20 to 140 mm/s at the maximum output of the laser (Fig. 3(a)). The experimental results confirmed that the higher the frequency or the faster the scan speed, the narrower the heat-affected zone (b1, b3, b5, b7). On the other hand, when producing with a frequency of 100 kHz and a scan speed of 120 mm/s, the laser energy density used for film cutting was insufficient, which made it unsuitable for the cutting process (b7). Therefore, in order to secure laser energy conditions suitable for film cutting, the number of scans was increased and whether or not a fine pattern was cut was confirmed (Fig. 3(b)). Based on this, in this example, a non-conductive patterned ion exchange membrane was manufactured by controlling the number of scans at the maximum frequency (100 kHz) and high scan speed (140 mm/s) to minimize the heat-affected zone and cut the film.

미세 패턴 길이에 따른 전기 와류의 생성 및 성장과정의 변화를 확인하기 위해 총 세 가지 타입 (Reference, L P , L S = 1500 ㎛, L P , L S = 300 ㎛)의 이온교환막을 제작했다. 각 타입은 광학 사진과 SEM 사진으로 관찰했다 (도 4). SEM 사진을 보면, 필름의 모서리에서 재료의 열 변형으로 인한 약간의 파형 (line undulation)이 관찰되지만, 대체로 비전도성 미세 패턴 필름이 이온교환막 표면에 깔끔하게 접착되어 있는 것을 확인할 수 있다. To confirm the change in the generation and growth process of electric eddies according to the length of the micropattern, three types of ion exchange membranes (Reference, L P , L S = 1500 ㎛, L P , L S = 300 ㎛) were fabricated. Each type was observed by optical and SEM photographs (Fig. 4). Looking at the SEM photographs, a slight undulation (line undulation) due to thermal deformation of the material is observed at the edge of the film, but overall, it can be confirmed that the nonconductive micropattern film is neatly adhered to the surface of the ion exchange membrane.

<실험예><Experimental example>

본 실험예에서는 미세 유체 디바이스를 제작하여 이온교환막 표면에서 발생하는 전기 와류의 유동을 가시화하였다. 가시화 실험을 위해 polydimethylsiloxane (PDMS) 기반의 마이크로 스케일 전기투석 (microscale electrodialysis) 디바이스를 제작하였으며, 비전도성 패턴 필름이 부착된 양이온교환막과 음이온교환막 그리고 두 개의 전극을 PDMS 슬롯에 삽입하는 방식으로 제작하였다. 이때, 한 개의 메인 채널 (양이온교환막과 음이온교환막 사이의 채널)과 두 개의 린싱 채널 (전극과 이온교환막 사이의 채널)이 형성되고, 채널의 높이는 0.2 mm, 폭은 1.5 mm로 고정하였다. 세 가지 타입에 대해 전해질 수용액과 이온교환막이 실제로 맞닿는 유효 이온교환 길이는 12 mm로 동일하게 고정하였다. 실험에 사용된 이온교환막은 MEGA사의 Ralex AMHPP/CMHPP가 사용되었다. 도 5는 전기 와류를 관찰하기 위해 사용된 실험 장치와 방법을 보여준다. 메인 채널에는 시린지 펌프 (syringe pump, Fusion 200-X, Chemyx, Inc.)를 이용하여 전해질 수용액이 일정한 유속 (0/0.5 mm/s)으로 주입된다. 내부 유동을 가시화하기 위해 메인 채널에는 10 mM의 염화 나트륨 (NaCl) 수용액에 19.1 μM의 형광 염료 (Alexa 488 Triethylammonium, Thermo Fisher Scientific)를 추가하였고, 린싱 채널에는 5 mM의 황산 나트륨 (Na2SO4) 수용액을 각각 주입하였다. 전압 인가를 위해 Source Measurement Unit (Keithley 2460, Keithley Instruments, Inc.)을 사용하였다.In this experimental example, a microfluidic device was fabricated to visualize the flow of electric eddies generated on the surface of an ion exchange membrane. For the visualization experiment, a polydimethylsiloxane (PDMS)-based microscale electrodialysis device was fabricated by inserting a cation exchange membrane and an anion exchange membrane with nonconductive pattern films and two electrodes into PDMS slots. At this time, one main channel (the channel between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane) and two rinsing channels (the channels between the electrodes and the ion exchange membrane) were formed, and the channel height was fixed to 0.2 mm and the width was fixed to 1.5 mm. The effective ion exchange length, where the electrolyte solution and the ion exchange membrane actually come into contact, was fixed to 12 mm for the three types. The ion exchange membrane used in the experiment was Ralex AMHPP/CMHPP from MEGA. Figure 5 shows the experimental apparatus and method used to observe the electric eddies. An electrolyte solution was injected into the main channel at a constant flow rate (0/0.5 mm/s) using a syringe pump (Fusion 200-X, Chemyx, Inc.). To visualize the internal flow, 19.1 μM fluorescent dye (Alexa 488 Triethylammonium, Thermo Fisher Scientific) was added to a 10 mM sodium chloride (NaCl) solution in the main channel, and a 5 mM sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) solution was injected into the rinsing channels, respectively. A Source Measurement Unit (Keithley 2460, Keithley Instruments, Inc.) was used to apply voltage.

이온교환막 표면의 비전도성 패턴의 유무와 전기 와류의 생성 및 성장 과정을 관찰하기 위해 세 가지 (Reference, L P , L S = 1500 ㎛, L P , L S = 300 ㎛) 타입의 디바이스에 대해 유동 가시화(without shear flow) 실험을 진행하였다. 전단 유속은 인가하지 않은 상태에서 6, 10, 20 V의 세 가지 전압을 인가한 후 시간 (t = 20 s, 30 s)에 따른 전기 와류의 형태 변화를 관찰하였다 (도 6). 초록색과 주황색 영역은 각각 음이온교환막과 양이온교환막을 나타내며 검정색 빗금으로 표현된 영역은 이온이 투과할 수 없는 비전도성 영역을 나타낸다. 전압이 인가됨에 따라, 이온교환막 계면에서 이온이 제거된 이온 공핍 영역은 어둡게 관찰되고, 이온이 제거되지 않은 영역은 밝게 관찰된다. Reference 타입은 이온 전달이 불가능한 비전도성 영역이 없기 때문에 모든 표면에서 전기 와류가 관찰된다. 반면, 비전도성 필름에 의해 가려진 부분이 있는 L P , L S = 1500, 300 ㎛ 타입은 전도성 영역에서만 전기 와류가 발생하는 것으로 보아, 비전도성 필름이 부착된 이온교환막 표면에서 이온 전달을 완벽히 차단한 것으로 볼 수 있다. 또한 전기 와류의 크기와 개수가 비전도성 패턴의 간격 변화에 비례하여 변하는 것을 관찰할 수 있는데 비전도성 패턴의 물리적인 거리가 전기 와류의 성장에 영향을 미치는 것으로 확인된다. 이는 비전도성 패턴의 간격이 가장 좁은 L P , L S = 300 ㎛ 타입에서 전기 와류의 크기가 가장 작은 것을 보면 확인할 수 있다.To observe the presence or absence of nonconductive patterns on the surface of ion exchange membranes and the generation and growth process of electric vortices, flow visualization (without shear flow) experiments were performed on three types of devices (Reference, L P , L S = 1500 μm, L P , L S = 300 μm). After applying three voltages of 6, 10, and 20 V without applying shear flux, the change in the shape of the electric vortices over time (t = 20 s, 30 s) was observed (Fig. 6). The green and orange regions represent the anion exchange membrane and cation exchange membrane, respectively, and the black hatched region represents the nonconductive region where ions cannot permeate. As the voltage is applied, the ion depletion region where ions are removed at the ion exchange membrane interface is observed as dark, and the region where ions are not removed is observed as bright. Since the Reference type has no non-conductive region where ion transfer is impossible, electric vortices are observed on all surfaces. On the other hand, in the L P , L S = 1500, 300 ㎛ types that have parts covered by non-conductive films, electric vortices occur only in conductive regions, which can be seen to completely block ion transfer on the surface of the ion exchange membrane to which the non-conductive film is attached. In addition, it can be observed that the size and number of electric vortices change in proportion to the change in the spacing of non-conductive patterns, and it is confirmed that the physical distance of the non-conductive patterns affects the growth of electric vortices. This can be confirmed by looking at the fact that the size of the electric vortices is the smallest in the L P , L S = 300 ㎛ type with the narrowest spacing of non-conductive patterns.

전기투석과 같은 전기막 공정에서는 실제로 전단 유동이 존재하기 때문에 전단 유속 (0.5 mm/s)을 인가한 상태에서 비전도성 패턴에 따른 전기 와류 가시화를 진행하였다. 도 7은 상기 전단 유속이 인가된 않은 경우와 동일한 디바이스 타입 (Reference, L P , L S = 1500 ㎛, L P , L S = 300 ㎛)에 동일한 전압 (6, 10, 20 V)을 인가하고 60초 이후의 형광 이미지를 보여준다. 앞에서 본 전단 유속이 없는 경우(도 6)와 달리 전단 유속이 인가된 경우, 지엽적으로 고정된 위치에서 성장하는 전기 와류들이 전단 유동에 의해 연결되면서 굴러가는 형태가 되는 것을 확인할 수 있다. 본 가시화 실험을 통해 두 가지의 현상을 관찰했는데, 첫번째로 비전도성 패턴의 간격이 좁아질수록 이온 공핍 영역의 두께가 감소하는 현상을 관찰할 수 있다. 이는 전단 유속이 없는 경우와 동일하게 비전도성 패턴이 전기 와류의 성장을 방해할 뿐 아니라 패턴의 간격이 좁아질수록 전단 흐름을 따라 이동하는 전기 와류가 성장할 수 있는 단위 전도성 영역 (L P )의 길이가 감소하기 때문이다. 이 같은 현상은 L P , L S = 300 ㎛경우 더 명확하게 관찰되는데, 20 V에서 다른 타입 (Reference, L P , L S = 1500 ㎛)에 비해 전기 와류의 크기가 상대적으로 가장 작은 것으로 보아 전기 와류의 성장이 많이 억제된 것으로 확인할 수 있다. 두번째로 이온교환막 표면에 비전도성 영역이 있을 때 이온이 투과하는 전도성 영역과 비전도성 영역의 경계 부근에서 크게 형성된 전기 와류를 관찰할 수 있다. 이는 L P , L S = 1500 ㎛경우 명확하게 관찰되는데, 비전도성 영역으로 투과하지 못한 이온들이 전도성 영역으로 집중되는 깔때기 효과가 주요한 원인으로 추정된다. 따라서 이온교환막 표면에 적용된 비전도성 패턴의 간격이 전기 와류의 성장과 억제에 영향을 미치는 주요한 인자인 것을 알 수 있다.In electrochemical membrane processes such as electrodialysis, since shear flow actually exists, visualization of electric vortices according to non-conductive patterns was performed under the application of a shear flux (0.5 mm/s). Fig. 7 shows fluorescence images taken 60 seconds after the application of the same voltage (6, 10, 20 V) to the same device type (Reference, L P , L S = 1500 μm, L P , L S = 300 μm) as when the shear flux was not applied. Unlike the case where there was no shear flux (Fig. 6) seen above, when a shear flux was applied, it could be confirmed that electric vortices growing from a locally fixed location roll while being connected by the shear flux. Through this visualization experiment, two phenomena were observed. First, as the spacing between non-conductive patterns becomes narrow, the thickness of the ion depletion region decreases. This is because, just like in the case of no shear flux, the non-conductive pattern not only hinders the growth of electric vortices, but also the length of the unit conductive region ( L P ) in which the electric vortices moving along the shear flow can grow decreases as the spacing between the patterns becomes narrower. This phenomenon is more clearly observed in the case of L P , L S = 300 ㎛, and it can be confirmed that the growth of the electric vortices is greatly suppressed as the size of the electric vortices is relatively the smallest compared to other types (Reference, L P , L S = 1500 ㎛) at 20 V. Second, when there is a non-conductive region on the surface of the ion exchange membrane, large electric vortices can be observed near the boundary between the conductive region through which ions penetrate and the non-conductive region. This is clearly observed in the case of L P , L S = 1500 ㎛, and it is presumed that the main cause is the funnel effect in which ions that cannot penetrate into the non-conductive region are concentrated into the conductive region. Therefore, it can be seen that the spacing of non-conductive patterns applied to the surface of the ion exchange membrane is a major factor affecting the growth and suppression of electric eddies.

상기와 같이 본원 발명에 대한 실시예 및 실험예에서는 마이크로 스케일의 미세 패턴을 적용한 이온교환막 표면을 제작하고 마이크로 전기투석 디바이스를 만들어 전기 와류를 관찰하였다. 이를 위해 기존의 수작업 대신 비전도성 필름에 UV nanosecond 레이저 가공을 적용해 마이크로 스케일 (~300 ㎛)의 패턴을 제작하고 이를 이온교환막 표면에 전사하였다. 특히, 미세 패턴 제작을 위해 UV nanosecond 레이저 공정 변수를 알아보았고, 열 영향부를 최소화하는 등 공정 조건을 최적화하였다. 또한, 비전도성 패턴 간격에 따른 전기 와류의 유동특성 변화를 확인하기 위해 세 가지 (Reference, L P , L S = 1500 ㎛, L P , L S = 300 ㎛) 타입의 이온교환막을 제작하여 실험을 수행하였다. As described above, in the examples and experimental examples of the present invention, an ion exchange membrane surface applied with a micro-scale fine pattern was fabricated, a micro electrodialysis device was created, and electric vortices were observed. To this end, instead of the conventional manual work, a UV nanosecond laser process was applied to a non-conductive film to fabricate a micro-scale (~300 ㎛) pattern, which was then transferred to the ion exchange membrane surface. In particular, the UV nanosecond laser process variables for fabricating the fine pattern were investigated, and the process conditions, such as minimizing the heat affected zone, were optimized. In addition, in order to confirm the change in the flow characteristics of the electric vortex according to the non-conductive pattern spacing, three types (Reference, L P , L S = 1500 ㎛, L P , L S = 300 ㎛) of ion exchange membranes were fabricated and experiments were performed.

상기 본원 발명에 대한 실시예 및 실험예를 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 비전도성 패턴 필름 제작 시 열 영향부의 폭을 줄이기 위해선 높은 주파수와 빠른 스캔 속도를 사용해야 한다. 둘째, 비전도성 패턴을 이용하면 이온교환막 표면에 발생하는 전기 와류의 성장을 억제하거나 크기를 조절할 수 있다. 본 실시예에서 수행한 실험 결과들은 이온교환막 표면의 물리적인 가공과 관련된 연구에 좋은 참고자료가 될 것으로 보이며 비전도성 패턴 이온교환막을 활용한 전기와류의 새로운 공학적 응용 연구에 도움이 될 것을 기대한다.Through the examples and experimental examples of the above invention, the following conclusions could be obtained. First, in order to reduce the width of the heat-affected zone when producing a nonconductive pattern film, a high frequency and a fast scan speed should be used. Second, by using a nonconductive pattern, the growth of electric eddies occurring on the surface of an ion exchange membrane can be suppressed or the size can be controlled. The experimental results performed in this example are expected to be good reference materials for research related to the physical processing of the surface of an ion exchange membrane, and are expected to be helpful for new engineering application research of electric eddies using a nonconductive patterned ion exchange membrane.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in various different forms, and a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential characteristics of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

Claims (6)

(a) 비전도성 필름 상에 레이저 광을 조사해 소정의 간격으로 다수의 개구 패턴을 형성하는 단계; 및
(b) 상기 비전도성 필름을 이온교환막의 일면에 접합하는 단계;를 포함하는
비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막의 제조방법.
(a) a step of irradiating laser light on a non-conductive film to form a plurality of aperture patterns at predetermined intervals; and
(b) a step of bonding the non-conductive film to one surface of the ion exchange membrane;
A method for manufacturing an ion exchange membrane comprising a non-conductive pattern.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a)에서,
상기 레이저 광의 주파수, 스캔 속도 및 스캔 횟수를 조절해 개구 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는,
비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막의 제조방법.
In the first paragraph,
In the above step (a),
characterized in that the aperture pattern is formed by controlling the frequency, scan speed and scan number of the laser light.
A method for manufacturing an ion exchange membrane comprising a non-conductive pattern.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a)에서,
상기 레이저 광은 UV(ultraviolet)의 파장 대역을 가지며 펄스 폭이 나노초(nanosecond) 또는 펨토초(femtosecond)인 펄스파(pulsed wave)인 것을 특징으로 하는,
비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막의 제조방법.
In the first paragraph,
In the above step (a),
The above laser light is characterized in that it has a wavelength band of UV (ultraviolet) and is a pulsed wave with a pulse width of nanoseconds or femtoseconds.
A method for manufacturing an ion exchange membrane comprising a non-conductive pattern.
제1항에 있어서,
상기 비전도성 필름은 비전도성 기재 및 점착층을 포함하는 것을 특징으로 하는,
비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막의 제조방법.
In the first paragraph,
The above non-conductive film is characterized by including a non-conductive substrate and an adhesive layer.
A method for manufacturing an ion exchange membrane comprising a non-conductive pattern.
제4항에 있어서,
상기 단계 (b)에서,
상기 점착층을 매개로 상기 비전도성 필름을 이온교환막의 일면에 접합하는 것을 특징으로 하는,
비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막의 제조방법.
In paragraph 4,
In the above step (b),
Characterized in that the non-conductive film is bonded to one surface of the ion exchange membrane via the adhesive layer.
A method for manufacturing an ion exchange membrane comprising a non-conductive pattern.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는, 비전도성 패턴을 포함하는 이온교환막.An ion exchange membrane comprising a non-conductive pattern, manufactured by a method according to any one of claims 1 to 5.
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