• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.34 no.9
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• pp.637-643
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• 2012

This study was carried out to investigate how reversible and irreversible fouling were distributed in the filtration using ceramic membrane of 300 kDa pore size for secondary effluent of wastewater. It was performed by calculating fouling as numerical method for diverse TMPs and measured F-EEM and SEC for raw water, treated water and backwashed water. Water quality was also checked to know whether treated water quality was stable or not. The results showed that reversible fouling formation was increased when lower TMP was applied and it is caused by protein like organic matters having higher molecular weights. The secondary wastewater effluent had diverse molecular weight materials, especially contaminants lower than 0.5 kDa and bigger than 12 kDa. Decreasing TMP induced contaminants above 12 kDa and below 1 kDa to become reversible fouling.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1997.10a
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• pp.101-104
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• 1997

1. 서론 : 한외여과(ultrafiltration; UF)는 장치 및 조작이 간단하고, 열의 사용없이 물질을 분리 정제를 할 수 있기 때문에 생물제품 등을 비롯한 거대분자들의 분리에 널리 활용되고 있다. 그러나 한외여과 공정의 운전시 가장 큰 문제점은 막에 의해 분리된 물질들이 필연적으로 막표면에 가역적으로 누적되는 농도분극(concentration polarization)과 이 누적된 물질이 막과의 상호작용에 의해 막표면에 비가역적으로 침적되는 막오염(membrane fouling)현상을 유발시킨다는 것이다. 일반적으로 한외여과는 막세공과 분리 대상물의 크기차에 의한 sieve effect에 의해 분리가 이루어지는데 막오염이 발생되면 세공의 일부 또는 전체가 막히게 되어 결국에는 투과선속(permeate flux)이 감소하고, 막의 세공분포가 달라져 막 본래의 분리성능에 변화가 초래된다.(생략)

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1997.04b
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• pp.45-47
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• 1997

정밀여과 및 한외여과에 의해 단백질 등과 같은 거대분자 물질을 분리정제할 경우 피할 수 없는 문제점은 막에 의해 분리된 거대부자들이 막표면에 쌓이는 농도분극(concentration polarization)현상과 이 누적된 거대분자가 막과의 상호작용에 의해 막표면 또는 막세공 내에 비가역적으로 침적되는 막오염(membrane fouling)현상이 일어난다는 점이다. 특히 막표면 또는 막세공 내에 분리대상 물질이 비가역적으로 침적되어 발생되는 막오염은 상대적으로 가역적 침적 과정인 농도분극보다 제어 또는 억제가 어려워 최근의 막분리 분야 연구의 상당 부분이 막오염 유발요인의 해석, 막오염을 효율적으로 제어 또는 억제하기 위한 방법의 연구에 집중되고 있다. 본 연구에서는 단백질 용액의 정밀여과시 단백질 변성이 막오염에 미치는 영향을 체계적으로 규명하기 위한 연구의 일환으로서 BSA를 분리대상 물질로하여, BSA용액을 미리 기계적 Shear(펌프 및 sonification), 열, 화학적 방법(pH 및 변성제)으로 변성시킨 후, 이 용액을 대상으로 회분식 정밀여과 실험을 수행하여 단백질 응집체 형성이 막투과량 감소에 미치는 영향을 실험적으로 검토하였으며, 각각의 막투과량 감소 특성을 아래의 4가지 blocking filtration law로서 해석하였다: complete blocking law, intermediate blocking law, standard blocking law, cake filtration law.

• Membrane Journal
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• v.25 no.3
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• pp.268-275
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• 2015

Effects of aeration intensity on local fouling were investigated in submerged membrane modules. Higher liquid velocities were observed at the section with the lower fiber packing density. The liquid velocity is increased with increasing the gas-liquid injection factor. The high shear stress coincided with the high liquid velocity. The shear stress increases with the increasing of gas-liquid injection factor and the liquid velocity improves with the increasing of gas-liquid injection factor. Irreversible fouling resistance ($R_{ir}$) of the fiber position is significant in a local region of high suction pressure near the suction point of the fiber (position 1). The ratio of $R_{ir}/R_m$ and $R_{ir}/R_r$ of position 1 was highest compared to the position 2 and 3. Irreversible fouling resistances results confirmed the preferential deposition of foulants near the suction part of the fiber where the local suction pressure is the highest and correspondingly, more particles are accumulated to the membrane surface. The effects of local fouling along the fiber length are significant factors to optimize the design of submerged modules.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.327-327
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• 2021

하수재이용에서 전처리 막여과 공정은 완벽한 고액분리로 인해 후단 역삼투막 손상을 줄일 수 있는 공정으로 각광을 받고 있다. 일반적으로 막여과 공정은 여과->물리세정->충진->여과 와 같은 제막사에서 제공하는 운전 사이클에 맞춰 적용하고 있으며 유지세정 역시 1회/일 또는 1회/주 단위로 정해진 범위에서 수행되고 있다. 이러한 운전 방식은 시시각각 변화하는 막 유입수질에 적절하게 대응하지 못해 장기적으로 막오염 발생에 따른 생산수량 감소는 물론 막오염 제거를 위한 화학세정 주기가 짧아져 전체적인 생산수량이 감소하는 원인이 되고 있다. Raffine(2012)에 따르면 가역적 막오염의 경우 Flux 증가에 큰 영향이 없으나 비가역적 막오염은 Flux 증가에 따라 급격히 증가한다고 보고하고 있으며 이는 제한된 분리막 면적당 처리수 생산량을 증가시키기 위해 비가역적 막오염의 발생량을 줄이는 것이 필요하며 이를 위해 주기적인 강화역세(Chemical Enhanced Backwashing, CEB)가 도입되고 효율적인 유지세정 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 당사에서는 일산에 있는 I 수질복원센터내에 25 m³/일 규모의 막여과 하수재이용 파일롯 플랜트를 설치하고 막여과 하수재이용 공정의 운영 효율을 높이기 위하여 W사에서 개발한 IntelliFluxControl(IFCr) 소프트웨어를 이용하여 하수재이용 막여과 성능을 확인 하였다. IFCr은 실시간으로 변화하는 수질에 따른 막오염 정도에 따라 역세 강도 및 빈도와 CEB 적용 정도를 변화시켜 분리막 운전의 효율을 높일 수 있는 운영 소프트웨어이다. I 수질복원센터의 하수 방류수를 막여과 유입수로 적용하여 40 LMH를 기준으로 IFCr을 적용하지 않은 경우 23.7일 운전 가능하였으나 IFCr을 적용한 경우 50일 연속 운전이 가능하였다. 또한 역세척수를 운전 기간 동안 약 50 m³을 사용한 반면 IFCr을 적용한 경우 이에 절반 수준인 24.1 m³ 만 사용하여 회수율이 91%에서 95%로 증가한 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구의 결과는 기존의 제막사에서 제시하는 막 공정 운영방법을 탈피하여 분리막이 갖고 있는 성능을 최대한 끌어 올릴 수 있는 연구 결과라고 판단되며 향후 스케일 업 연구를 통해 실제 플랜트에 적용 가능성이 확인 될 경우 시설의 설치 막모듈 개수와 유지관리비를 동시에 절감할 수 있는 기술이 될 수 있을 것이다

• Journal of Animal Environmental Science
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• v.6 no.3
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• pp.175-184
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• 2000

A lab-scale MF membrane reactor was installed to investigate the membrane permeability, characteristics of membrane fouling at each conditions, and quality of permeate (liquid livestock manure) in the separation of solid-matters using membrane. Experiment was divided three filtration type such as follows; continuous filtration, gravity filtration, and intermittent filtration. As a result of experiment, flux 1 LMH was maintained for 7days, and trans-membrane pressure(TMP) was increased gradually under 10cmHg, but it was increased immediately after 10cmHg, respectively. However, the flux was increased, the Tmax was decreased exponential more and more. During the pure-flux test, most of the fouling of membrane was reversible. At the gravity filtration, permeate could be obtained as 1.75 LMH for 3.5days without any other electronic pressure. As an investigation of membrane surface, this study could be decided that the reason of fouling at the lower flux (Run 1 and 2) was attached matters in membrane surface, but at the higher flux (Run 4-6) was concentration polarization.

• Membrane Journal
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• v.26 no.1
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• pp.70-75
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• 2016

The reuse of wastewater is being diffused to manage and develop the water resources. Generally, the treated wastewater is discharged to the river after being treated to meet the effluent quality standard or reused for diverse uses through the reprocessing. And recently, as the reuse of the treated wastewater is activated, the technologies to utilize for the high quality water resources such as industrial water by reusing the wastewater with Membrane Distillation (MD) are under development. In this study, the direct contact membrane distillation (DCMD) process has been applied to treat sewage discharge water for water reuse. The laboratory scale experiment was performed by using a hydrophobic PVDF membrane with the pore size of $0.22{\mu}m$. The influence of operating parameters, such as feed temperature, feed flow rate, feed concentration, on the permeate flux and rejection has been investigated. All filtration tests were conducted till the feed volume reached a concentration factor of 3.0. Thus, the operating period ranged between 19 hr and 49 hr depending on filtration performance. The results showed that above 92% of TN, TP, COD and TOC in the feed could be rejected regardless of an operating condition. The water flux was ranged from 13.8 to 20.3 LMH. The lowest flux was obtained at the operating condition with the feed temperature of $50^{\circ}C$ and feed flow velocity of 500 mL/min while the highest one was measured with $60^{\circ}C$ and 900 mL/min. When the concentration factor reached 3.0, water flux declined by approximately ranged from 14.5% to 33.3%. But the fouling in MD is almost fully reversible, with more than 90% recovery of permeate water flux following a DI water rinse without the addition of chemical cleaning reagents.

• Membrane Journal
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• v.23 no.4
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• pp.267-277
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• 2013

The effect of water back-flushing period (FT) and water back-flushing time (BT) was compared with the previous study of nitrogen back-flushing in viewpoints of resistance of membrane fouling ($R_f$), permeate flux (J), and total permeate volume ($V_T$) in hybrid process of tubular ceramic microfiltration and PES (polyethersulfone) beads loaded $TiO_2$ photocatalyst for advanced drinking water treatment. As FT decreasing, Rf decreased, but J and $V_T$ increased. Turdity treatment efficiency was the maximum at NBF (no back-flushing) and increased a little as FT decreasing in both water and nitrogen back-flushing. Organic matter treatment efficiency was the maximum at FT 4 min in water back-flushing, but increased as FT decreasing in nitrogen back-flushing. As BT increasing, Rf and resistance of reversible membrane fouling ($R_{rf}$) decreased, but J and $V_T$ increased. The turdity treatment efficiency was almost constant beyond 98% in water back-flushing, but increased as BT increasing except NBF in nitrogen. The organic matter treatment efficiency was the maximum at BT 6 sec in water back-flushing, but increased as BT increasing except NBF in nitrogen. The $V_T$ was the maximum at BT 30 and FT 2 min, and optimal condition was BT 30 sec per FT 2 min in this experimental range.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.1-2
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• 1999

시간과 공간의 구애를 받지 않는 양질의 음성, 화상, 문자정보의 교환을 위한 노력으로 디지털 휴대폰과 휴대용 컴퓨터가 등장하면서 음성과 문자정보의 교환분야에 커다란 진보를 이룩하였다. 그러나 현재는 휴대폰이 음성정보에 문자정보교환이 추가된 상황이기 때문에, 아직도 관련 정보교환기술 및 기기개발이 진행되고 있다. 앞으로 휴대폰과 휴대용 컴퓨터의 기능을 통합하고 화상정보까지 결합된 휴대용 정보기기를 위해서는 전자회로의 집적화 및 통신속도 증대가 필수적이다. 또한 이들 휴대용 정보기기를 구동시키기 위한 전력도 증가될 것으로 예측되기 때문에, 현재 전원으로 사용되는 2차전지보다 에너지 밀도가 더욱 증패된 전지가 요구될 것으로 예상된다. 그리고 내연기관의 배기에 의해 발생되는 환정오염문제를 해결하기 위한 방법중의 일환으로 전기자동차 개발이 진행되고 있으며, 이들 전기자동차에 2차전지를 장착하기 위해서 경제성이 있고, 고속충전이 가능하고, 안전성이 높은 고에너지 밀도의 2차 전지 개발이 요구되고 있다. 현재 2차전지는 음극재료나 양극재료에 따라 낚축전지, 니켈/카드륨(Ni/Cd) 전지, 니켈/수소(Ni/MH) 전지, 라륨 2 차전지등이 있으며, 전극재료의 고유특성에 의해 전위와 애너지 밀도가 결정된다. 특히 리튬 2차전지는 리튬의 낮은 산화환원전위와 분자량으로 인해 에너지 밀도가 높기 때문에 앞에서 언급한 휴대용 전자기기의 구동전원으로 많이 사용되고 있다. 리튬 2차전지는 음극 재료가 금속리튬인 경우는 리튬금속으로, 탄소재료인 경우는 리튬이온이라 하며, 한편으로 전해질이 고체 고분자이거나 혹은 역체 유기용매와 리튬염을 고분자와 혼성시킨 겔(gel)인 경우는 고분자로, 전해짙이 리튬염이 전리되어 있는 유동성 액체일 경우는 고분자를 생략하여 구분하고 있다. 즉 리튬금속 2 차전지(LB), 리튬이온 2 차전지(LIB), 리튬금속 고분자 2차전지(LPB), 리튬 이온 고분자 2차전지(LIPB)로 크게 구분된다. 금속리듐을 음극으로 사용하고 전해질로는 리튬염이 전리되어 있는 액체유기용매 를 사용한 리튬금속 2차전지는, 금속리튬전극이 충방전 과정을 반복하면서, 전리된 리튬이 균일하게 산화환원되지 못하고 표변에서 양극방향으로 성장하는 수지상 (dendrite) 현상으로 인해 안전성 확보에 문게가 있었다. 리튬과 알루미늄 합금형태로 음극에 사용한 동전형 전지는 상용화 되었지만, 이러한 단점을 개선하기 위해 리튬이온이 금속으로 석활되는 환원반응전위보다 높은 전위에서 전극재료가 충전되면서 리튬이온이 저장되고, 방전되면서 배출되는 탄소를 음극재료로, 그리고 리튬이온이 충방 전시 가역적으로 삼입 탈리되는 층상의 리튬금속산화물을 양극으로 구성하고, 엑체 전해질과 다공성 고분자 분리막을 사용한 것이 LIB이다. LIB에서 리튬이온의 이동이 가능한 액체전해질의 가능을 고분자 전해질이 대신함으로서 보다 높은 안정성을 확보 한 전지가 LIPB 이다. 또한 고분자 전해질을 사용한 경우 금속리튬상에서의 수지상 성장이 저하되는 현상이 관찰됨으로서, 이론용량이 3,860mAh/g 에 달하는 리튬금속 혹은 합금을 고분자 전지에서 음극으로 사용하고자 하는 2 차전지가 LPB 이다. 리튬 2차전지는 비록 1989년 액체전해질을 사용한 금속리튬 2차전지의 실패전력을 안고있지만 궁극적으로는 이론적으로 최대의 에너지밀도를 가지고 있는 LPB를 지 향할 것으로 예상되지만 가까운 장래에 실현되기는 어려울 것이다. 따라서 향후의 라튬 2차전지의 전개방향은 현재의 LIB를 고분자 전해질을 채용하는 LIPB로 진행시커면서 저가의 전극재료개발을 지속적으로 추진할 것으로 예상된다. 현재 리튬 2차전지는 소형전지에 국한되고 있지만 전기자동차나 전력저장용으로 이를 대형화시커기 위해서는 열적특성이 우수하고 저가인 전극재료개발이 선행되야하기 때문에, 저가의 탄소재료와 코발트산화물을 대신할 수 있는 철, 망칸 또는 니켈산 화물의 개발이 필요하다.