수처리 공정에서 분리막의 막오염은 투과 성능 저하와 수명 단축을 야기하는 주요 문제입니다. 본 발명은 이러한 문제 해결을 위해 내오염 특화 패턴 구조를 가지는 박막 복합체 분리막 및 그 제조 방법을 제안합니다. 특히, 샤크렛(sharklet) 패턴이 적용된 지지체와 최적화된 중간층 형성 및 한계계면중합 공정을 통해, 분리막 표면에서의 미생물 부착 및 오염물 침전을 획기적으로 억제합니다. 실제 실험 결과, 본 기술이 적용된 분리막은 기존 분리막 대비 최대 1.8배 높은 내오염 성능을 보여주며, 오염도는 12.9%로 현저히 낮아 수처리 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이는 해수담수화, 하·폐수처리 등 가혹한 수질 조건에서도 분리막의 안정적인 운영과 수명 연장을 가능하게 하여, 분리막 기술의 상용화와 다양한 산업 분야로의 확장에 기여할 것입니다.

기존 기체 분리막은 높은 에너지 소비와 제조 시 발생하는 박피 현상으로 인해 상용화에 어려움이 있었습니다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 폴리이미드 및 할로겐기 포함 폴리설폰계 고분자를 활용한 다중층 중공사막과 그 제조 방법을 개발했습니다. 이 중공사막은 층간 박피 현상 없이 고압 조건에서도 안정적인 기체 분리 성능을 발휘하며, 제조 공정이 간소화되어 경제적 효율성을 제공합니다. 기체 분리 효율을 극대화하여 다양한 산업 분야에 적용 가능한 혁신적인 해결책을 제시합니다.

본 발명은 기존 기체 분리막의 낮은 에너지 효율, 가소화 및 노화 현상 문제를 해결합니다. 불소를 함유하는 유리질 고분자 매트릭스와 사다리형 폴리실세스퀴옥산을 포함하는 하이브리드 고분자 중공사막 및 이를 열분해하여 제조되는 탄소 분자체 중공사막을 제공합니다. 이 기술은 사다리형 폴리실세스퀴옥산의 내노화 및 내가소 효과로 고분자 사슬의 이완을 지연시키고, 다공성 지지체의 붕괴를 최소화하여 뛰어난 기체 투과도와 선택도를 구현합니다. 특히, 탄소 분자체 중공사막의 CO2 투과도를 546% 증가시키고 물리적 노화 현상을 억제하여 고 에너지 효율 및 대용량 기체 분리에 최적화된 솔루션을 제공합니다.

기존 ZIF 물질은 이산화탄소(CO2) 흡착에 한계가 있으며, 다른 CO2 포집 기술은 높은 비용과 낮은 산업 적용성을 가집니다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 합성후개질(PSM) 방식을 이용하여 ZIF-8에 아민기를 성공적으로 도입하는 기술을 제공합니다. 이 혁신적인 방법을 통해 ZIF의 핵심 구조를 유지하면서도, CO2에 대한 선택적 흡착 능력을 기존 ZIF-8 대비 최대 2.5배까지 향상시킬 수 있습니다. 아민기 도입으로 게이트 크기를 정밀하게 조절하고 화학적 상호작용을 증대하여 N2 및 CH4에 대한 CO2 선택성을 현저히 높였습니다. 또한, 도입된 아민기를 통해 추가적인 화학적 개질이 가능하여, 촉매 반응, 분자 검지, 가스 저장 등 다양한 응용 분야로 확장이 용이합니다. 이 기술은 친환경적인 CO2 포집 및 가스 분리 기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

기존 기체 분리막의 한계를 뛰어넘는 초고성능 AZIF 하이브리드 막 기술을 소개합니다. 본 기술은 제올라이트 이미다졸레이트계 나노입자(AZIF)를 고분자 매트릭스에 고르게 분산시켜 탁월한 기체 분리 성능과 장기 안정성을 제공합니다. 특히 C3H6/C3H8, CO2/CH4 등 분리 난이도가 높은 혼합 기체들을 효과적으로 분리하여 산업 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이 혁신적인 기술로 차세대 분리막 시장을 선도합니다.

천연가스에 함유된 질소를 제거하는 기존 방식은 비용과 효율성 측면에서 한계가 있습니다. 본 발명은 불소를 함유하지 않는 고분자와 사다리형 폴리실세스퀴옥산을 결합한 신개념 하이브리드 탄소 분자체 분리막 및 그 제조 방법을 제공합니다. 이 분리막은 질소/메탄 분리 선택도를 최대 28배까지 향상시키며, 기존 분리막의 문제점인 노화 현상을 억제하여 장기 안정성을 확보합니다. 본 기술은 천연가스 정제 효율을 극대화하여 에너지 산업의 비용 절감 및 생산성 향상에 기여합니다.

기존 합성가스 기반 C2-함산소화합물 제조 방식은 고온/고압 조건과 촉매 선택성의 문제점을 안고 있습니다. 본 기술은 루테늄 나노입자를 지지체에 담지시킨 새로운 불균일계 촉매를 개발하여 이러한 한계를 극복합니다. 이 촉매는 귀금속인 루테늄의 사용량을 현저히 줄이면서도 아세트산 및 에탄올 등 C2-함산소화합물의 우수한 전환율과 선택도를 제공합니다. 또한, 물 첨가 및 반응 조건 최적화를 통해 생산 효율을 극대화하며, 촉매의 장기적인 안정성을 확보하여 C2-함산소화합물 제조 공정의 경제성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 혁신적인 해결책입니다.

방사성의약품 생산 과정에서 1회용 카세트의 조립 불량은 생산 실패와 경제적 손실을 초래합니다. 기존에는 생산 완료 후 불량 여부를 확인하여 사전 예방이 어려웠습니다. 본 기술은 이러한 문제점을 해결하고자, 방사성의약품 카세트의 조립성을 생산 전 단계에서 정확히 검사하는 장치를 제안합니다. 제1 카메라로 수평 조립 부품의 정렬 및 루어 조립 적정성을, 제2 카메라로 수직 조립 부품의 체결 깊이(콕 높이)를 평가하여 불량품을 신속하게 판별합니다. 이 시스템은 듀얼 카메라 영상 분석을 통해 카세트의 정확한 체결 깊이와 정렬 상태를 확인함으로써, 방사성의약품 생산 수율을 획기적으로 향상시키고 경제성을 높이는 데 기여합니다.

기존 폰 노이만 아키텍처는 높은 전력 소모와 발열 문제가 있으며, 기존 이진 신경망(BNN) 구현 방식은 집적도와 신뢰성에서 한계를 보였습니다. 본 기술은 나노 전기기계 메모리(NEM) 소자를 활용하여 이러한 문제를 해결하는 이진 신경망 및 그 동작 방법을 제시합니다. NEM 셀을 이용한 XNOR 연산을 통해 시냅스 어레이의 셀 개수와 전력 소모를 크게 줄일 수 있습니다. 또한, 최소한의 NEM 셀로 이진 신경망 어레이의 집적도를 높이고, 우수한 내구성과 신뢰성을 바탕으로 안정적인 시스템을 구현합니다. 이 기술은 차세대 저전력 고집적 인공지능 반도체 개발에 기여할 것입니다.

기존의 특정 물질 감지 기술은 높은 비용과 긴 분석 시간으로 인해 실시간 활용에 어려움이 있었습니다. 본 발명은 광결정 복합 구조물을 활용하여 특정 물질의 흡수량에 따른 부피 변화를 광학적(색) 변화로 극대화하고, 식별 영역별로 특정 물질의 통과 특성을 달리하는 부가 커버층을 통해 다차원 식별을 가능하게 하여 이러한 한계를 극복합니다. 이 기술은 휘발성 유기 화합물(VOC) 검출 센서, 지폐나 보안 카드의 진위 식별 등 보안 분야에 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 고속 응답성과 명확한 색 변화를 통해 정밀하고 신뢰도 높은 물질 식별 및 진위 판별이 가능합니다.

본 발명은 기존 전기기계 스위치의 높은 구동 전압 문제를 해결하는 데 중점을 둡니다. 캔틸리버의 탄성에너지를 효과적으로 활용하고, 동적 슬링샷 제어 기술을 통해 풀백 및 풀인 전압을 정밀하게 제어하여 구동 전압을 획기적으로 낮추는 방법을 제시합니다. 이 기술은 MEMS(미세전기기계시스템) 및 NEM(나노전기기계시스템) 소자의 구동 효율을 극대화하며, 재구성 가능 로직(FPGA)과 같은 차세대 반도체 분야에서 필수적인 저전력, 고성능 스위치 구현에 기여합니다. 특히, 캔틸리버의 물리적 이동에 맞춰 슬링샷 신호를 동기화함으로써 안정적이고 효율적인 저전압 구동을 실현합니다. 본 기술은 인공지능, 데이터 분석 등 확장된 어플리케이션에 적용 가능합니다.

기존 바이러스 진단 방식은 높은 비용, 전문성 요구, 혹은 낮은 민감도 등 여러 한계에 직면해 있었습니다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA) 및 폴리스티렌 나노입자(PSNPs)를 포함하는 수화젤 센서를 적용한 바이러스 감염 진단 키트를 제안합니다. 이 혁신적인 수화젤 센서는 바이러스 스파이크 단백질과 같은 항원 단백질의 고정력을 획기적으로 높여, 친수성 및 소수성 단백질 모두에 대한 검출 민감도를 극대화합니다. 결과적으로, 기존 진단법 대비 빠르고 정확한 현장 진단(POCT)을 가능하게 하여, 바이러스 감염 여부를 더욱 신뢰성 있게 진단할 수 있습니다. 본 기술을 통해 정밀하고 신속한 바이러스 진단의 새로운 기준을 경험하시길 바랍니다.