분자동역학을 이용한 고분자 주쇄의 길이 변화에 따른 기체 투과 성능 연구 (Investigation of Gas Transport Properties of Polymeric Membranes having Different Chain Lengths Via Molecular Dynamics (MD))

서지정보

· 발행기관 : 한국막학회
· 수록지 정보 : 멤브레인 / 28권 / 1호 / 67 ~ 74페이지
· 저자명 : 박치훈, 강호성

초록

고분자 분리막의 분자동역학 연구에서는 구성 원자 개수가 많고 투과 거동 계산시 긴 시간을 필요로 하기 때문에 적절한 고분자 주쇄의 길이를 선택하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 이러한 고분자 주쇄 길이와 투과 거동 간의 상관 관계가 실제 분자동역학에서 어떻게 나타나는지 조사를 하고자 하였다. 널리 알려진 상용 고분자 Kapton® 폴리이미드 구조를 이용하여 분자동역학을 수행하였고 기체 투과 거동을 분석하였다. 고분자 주쇄의 움직임은 그 길이와 큰 연관성이 없었으 며, 일반적인 인식과 달리 짧은 주쇄 길이를 갖고 있다고 해서 더 활발하게 움직이는 것은 아니라는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 고분자 주쇄의 말단기는 상대적으로 움직이기 쉬울 것이라는 예상과 달리, 말단에 위치하지 않은 경우라도 말단기에 위치한 원자보다 더 높은 움직임을 보이는 경우도 많았다. 최종적으로 기체 분자의 투과 성능에서도 고분자 주쇄의 길이 및 말단기에 따른 영향은 관찰되지 않았다. 이는 기체 투과 전산모사에서 많이 언급되는 말단기 효과를 실제 전산모사에 적용할 경우, 각각의 모델 특성에 따라 제한적으로 적용을 하고 이에 대한 검증 과정을 반드시 수행하여야 한다는 것을 의미한다.

영어초록

In the molecular dynamics study of polymeric membranes, it is very important to select the proper length of the polymer main chain because it requires a large number of constituent atoms and a long time to simulate the permeation behavior. In this study, we tried to investigate how the correlation between polymer main chain length and permeation behavior appears in actual molecular dynamics simulation results. Molecular dynamics were performed using the widely known commercial polymer Kapton® polyimide structure and the gas permeation behavior was simulated. The movement of the polymer main chain was not related to its length and the short main chain length did not act more actively. In addition, unlike the prediction that the end group of the polymer main chain is relatively easy to move, there are many cases where the atoms located at the middle of the polymer main chains have a higher movement than the atoms located at the end groups.
Finally, permeabilities of the gas molecules was not affected by the length of the main chain and the end groups of the polymer, which indicates that the end effect should be carefully mentioned and followed by the verification process.

참고자료

· 없음