• 대한환경공학회지
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• 제34권9호
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• pp.637-643
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• 2012

본 연구에서는 300 kDa 공경의 세라믹막을 이용하여 재이용 원수인 하수 2차 방류수를 처리하여 가역 및 비가역 막오염비율을 연구하였다. 이를 위하여 운전조건인 막간차압을 변화시킬 때의 각 막오염을 수치적으로 계산하고 F-EEM과 SEC분석을 시행하였다. 또한 탁도, TOC 및 UV254를 측정하여 수질의 안정성을 평가하였다. 막간차압이 낮을수록 비가역 막오염에서 가역 막오염으로의 형성이 증가하였으며, 이는 주로 분자량이 큰 단백질 성분으로 인한 것으로 나타났다. 또한 하수 2차 처리수에는 다양한 분자량의 오염물이 함유되어 있으나 상대적으로 0.5 kDa 이하의 작은 분자량을 가지는 오염물이 가장 많았으며, 그 다음으로는 12 kDa 이상의 물질이 많았다. 300 kDa의 세라믹막은 주로 6 kDa 이상의 물질을 제거하였으며, 막간차압이 낮을수록 12 kDa 이상의 고분자 물질과 1 kDa 이하 물질이 가역 막오염으로 형성되는 것으로 나타났다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1997년도 추계 총회 및 학술발표회
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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)

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1997년도 춘계 총회 및 학술발표회
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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.

• 멤브레인
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• 제25권3호
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• pp.268-275
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• 2015

침지식 분리막 모듈에서 공기강도에 따른 분리막 위치에 대한 오염을 조사하였다. 분리막의 충진밀도가 낮은 곳에서 높은 유체 유속을 나타내었으며, 유체 속도는 기-액 주입률에 비례하였다. 전단응력은 기-액 주입률 및 유체 유속에 비례하였다. 비가역오염($R_{ir}$)은 흡입 압력이 가까운 부분에서 가장 높게 나타났다(position 1). 비가역오염에 대한 저항과 분리막 고유 저항의 비($R_{ir}/R_m$) 및 비가역오염에 대한 저항과 가역오염의 저항의 비($R_{ir}/R_r$)도 position 1에서 가장 높게 조사되었다. 비가역오염($R_{ir}$)은 흡입 압력이 높은 곳인 position 1에 오염물질이 축적되어진 결과이다. 분리막 위치에 따른 오염현상은 모듈 디자인 최적화에 중요한 인자임을 알았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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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

• 한국축산시설환경학회지
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• 제6권3호
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• pp.175-184
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• 2000

Lab-scale의 실험을 통하여 축산폐수의 액비화에 있어서 막 분리 기술의 도입에 따른 막 오염 특성과 투과특성에 대해 살펴본 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. System의 안정적 운전을 위해서는 낮은 투과유속에서의 운전이 효과적이라 사료되며, Tmax가 지수 함수적으로 투과유속에 대해 감소하였다. 이를 통해서 예측식을 수립하여 운전에 있어서의 막 세정 시기를 결정할 수 있을 것으로 사료된다. 2. 전반적인 막 자체에 대한 순수투과저항을 관찰해본 결과 막 오염은 비가역적 영역보다는 가역적 영역에 의해 이루어진다고 사료된다. 3. 투과유속이 낮을 경우 막면 부착물에 의한 여과저항의 상승이 막 오염의 주된 원인이 되는 반면, 투과유속이 증가할수록 농도분극현상이 막 오염의 주된 원인이 된다고 사료된다. 따라서 높은 투과유속에서의 운전을 위해서는 이러한 농도 분극현상을 최소화 하기 위해서는 이러한 농도 분극현상을 최소화 하기 위하여 높은 전단응력을 제공하거나 막표면에 물리적 충격을 주어 농도 분극현상을 제어하는 방법이 추가되어야 할 것이라 사료된다. 4. 중력여과 및 간헐여과를 통한 막 분리 특성을 살펴본 결과 중력여과의 경우 별도의 흡입압력을 부여하지 않고 단지 수위차에 의해 생성되는 위치에너지에 의한 여과에서도 1.7LMH에서 약 3.5일간 안정되게 유지된 것을 확인할 수 있었으며, 간헐여과를 통해 농도 분극현상을 감소시킴으로 해서 연속여과보다 안정된 운전이 이루어졌다. 종합적으로 고찰해 봤을 때, 축산폐수의 액비화에 있어서 막 분리 기술의 도입은 그 유출수의 성상에 있어서 원수의 성상에 상관없이 일정한 질을 보이고 있음을 확인할 수 있었고, 공정의 안정적 유지를 위해서는 낮은 투과유속의 흡입과 정지의 간격이 비교적 긴 간헐여과 방식이 적합하다고 사료되며, 높이차를 이용한 중력여과 또한 추가적인 연구가 진행된다면 동력의 소모면에서 이점이 있을 것이라 사료된다.기는 축사의 난방 보조열원으로서 양호한 열효율을 나타내어 우리나라 축사시설에 적용가능성을 제시하였다. 본 지열교환기 시스템은 지열을 이용하는 환경보전형 에너지 시스템으로서 시설하기 간편하고 경제적이며 반영구적인 냉난방 및 환기시스템이다. 따라서, 우리나라 축산시설에 실용화될 경우에 우수한 대체에너지원으로 에너지 절감효과에도 크게 기여하리라고 전망된다.ble amount of acid mucin, Most of the medium sized and small mucous cells contained neutral mucin and sialomucin, but a few mucous cells contained neutral mucin and strongly sulfomucin or neutral combined with strongly sulfomucin and sialomucin. Most of the esophageal mucous cells pf Bryzoichthys lysimus contained small amount of neutral mucin, while on the other hand a feww mucous cells contained small amount of neutral mucin and minimal amount of sialomucin. But the esophageal mucous cells of Takifugu pardalis contained considerable amount of neutral mucin only.분해가 더욱 촉진되었으며, 30℃에서 교반 처리를 행한 경우가 10℃에서 교반 처리를 행한 경우 보다 지방분해가 더욱 촉진되었다. 산양유 원유는 30℃에서 교반 처리 시간이 연장되어도 지방분해는 뚜렷한 증가를 나타내지 않았다.와 표준체중군 여자에게서 가장 높게 나타났다. 5. 남자의 53.9%, 여자의 83.2%가 체중 조절에 관심이 있다

• 멤브레인
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• 제26권1호
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• pp.70-75
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• 2016

본 연구에서는 하수처리수를 원수로 사용하여 직접 접촉식 막증발법을 적용하여 원수 온도와 원수 유량 변화에 따른 하수처리수의 COD, TN, TP, TOC의 제거율 변화와 여과플럭스의 변화를 측정하였다. 또한 하수처리수에 의한 분리막의 오염 가역성을 평가하기 위해 1차 증류수만을 사용하여 물리세정을 수행한 후 플럭스의 회복률을 측정하였다. 실험결과 원수의 온도 및 유량에 관계없이 원수가 3배 농축될 때까지 여과를 진행하였음에도 불구하고 하수처리수의 주요 오염물질인 COD, TN, TP, TOC에 대한 제거율이 92% 이상으로 높게 나타났다. 또한 비교적 낮은 온도인 $50^{\circ}C$와 $60^{\circ}C$에서 원수의 유량에 따라 최소 13.8 LMH에서 20.3 LMH로 높은 여과플럭스를 나타냈다. 그리고 높은 농축계수까지 여과 실험을 진행했음에도 불구하고 낮은 여과플럭스의 감소를 나타냈으며 1차 증류수를 이용한 짧은 시간 동안의 물리세정만으로 최소 90% 이상의 높은 여과 플럭스 회복율을 나타냈다. 따라서 하수처리수 재이용을 위한 공정으로 막증발법의 적용이 충분히 가능할 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제23권4호
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• pp.267-277
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• 2013

고도정수처리를 위한 관형 세라믹 정밀여과와 이산화티타늄($TiO_2$) 광촉매 첨가 PES (polyethersulfone) 구의 혼성공정에서 역세척 주기(FT)와 역세척 시간(BT)의 영향을 막오염에 의한 저항($R_f$) 및 투과선속(J), 총여과부피($V_T$) 측면에서 기존의 질소 역세척 결과와 비교하였다. FT가 짧아질수록 $R_f$는 감소하고 J와 $V_T$는 증가하였다. 탁도의 처리효율은 물과 질소역세척 모두 NBF (no back-flushing)에서 최대이고, FT가 짧아질수록 처리효율이 다소 증가하였다. 유기물질 처리효율은 물역세척 시 FT 4분에서 최대이었으나, 질소 역세척 시 FT가 짧아질수록 증가하였다. BT가 길어질수록 $R_f$와 가역적 막오염 저항($R_{rf}$)은 감소하고, J와 $V_T$는 증가하였다. 탁도 처리효율은 물 역세척 시 98% 이상으로 거의 일정하였으나, 질소 역세척 시 NBF를 제외하고 BT가 길어질수록 증가하였다. 유기물질 처리효율은 물 역세척시 BT 6초에서 최대이고, 질소 역세척 시 NBF를 제외하고 BT가 길어질수록 증가하였다. BT 30초와 FT 2분에서 최대 $V_T$값을 나타내어서, 본 실험 범위에서 최적 조건은 FT 2분마다 BT 30초이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1999년도 추계학술발표회 초록집
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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.