• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2003년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.146-148
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• 2003

Bayer 공정은 가성소다를 이용하여 보오크사이트로부터 수산화알루미늄을 추출하는 공정이다. 그러나 보오크사이트 추출 후 1차 침전공정에서 반응한 보오크사이트 잔사는 침전시킴으로써 깨끗한 공정액을 분리하는 데 이때 침전되지 못한 다량의 분산성 고형물이 공정액 중에 존재하게 되는데 이를 분산성 보오크사이트(레드머드) 미립자라하며 보통 80-100mg/$\ell$의 농도를 나타낸다. 그러므로 이를 제거하기 위해 다음 공정인 입상여과필터 공정을 사용하는데 이때 필터링 효율증대를 위해 보조제로써 다량의 소석회(Ca(OH)$_2$)를 투여하여 공정액 중의 고형물을 농도를 8-100mg/$\ell$에서 5mg/$\ell$로 낮추는 공정을 사용하고 있다. 특히 국내 수산화알루미능 제조회사일 KC(주)의 경우 소석회 사용량이 일 10톤, 년간 약 3,600톤을 사용함으로써 소석회의 사용량에 따라 같은 량의 슬러지가 발생되게 된다. 따라서 여과후 발생되는 슬러지의 처리비용 문제(연간 9천만원)와 소석회의 미립자에 의한 공정액의 2차 오염과 제품 품질 저하(quality claim) 및 소석회 사용량에 따른 연간 원료비(연간 3억원) 등의 상당한 문제점을 나타내고 있는 실정이다. 아울러 최근 고품위 수산화알루미늄의 공급 요구에 따라 여과시 정제기준이 점차 낮아져 이제는 1mg/$\ell$ 이하를 유지하여야 하는 근본적인 문제에 봉착해있는 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 소석회를 사용하는 입상여과법을 대체하기 위한 신공정개발을 추진하였으며, 그동안 카트리지여과법 등의 다양한 실험 결과로부터 최근 필터 보조제를 첨가하지 않는 물리적 여과방법인 세라믹 막 여과법의 적용 가능성을 확인하고 친환경공정인 세라믹 막 여과 실용화 공정 기술을 개발하였다. 세라믹 막 여과 법은 여과 보조제를 사용하지 않으므로 2차적인 슬러지 발생등의 환경문제를 발생하지 않으며, 공정액에 첨가제를 투입하지 않으므로 순환형 친환경공정으로 각광받을 수 있다. 본 연구에서는 고온, 고농도의 NaOH 수용액의 처리에 적합한 막소재와 발생될 수 있는 제반 문제점 등을 파악하였고, 장기간의 실험을 거쳐 최적 투과 압력(Trans membrane pressue), 세정 조건 및 주기, 막재질에 있어서 보강하여야 할 Point, 최적 운전 조건들을 토출해 내었고, 향후 실제 Plant에 적용할 계획이다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1997년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.52-55
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• 1997

여과가 진행됨에 따라 막의 표면에서 발생하여 여과선속을 저하시키는 케이크층의 형성은 막을 이용한 고-액 분리공정에서 발생하는 가장 큰 문제점의 하나로서 이는 막 분리공정의 경제성을 좌우하는 중요한 인자가 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 유체와 막 사이의 상대속도를 증가시켜 여과속도를 향상시키는 십자흐름 여과, 즉 CFF(crossflow filtration)에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 그러나 이러한 심자흐름 여과에서도 막과 유체 사이의 상대속도의 증가에 한계가 있고 또한, 막의 기공보다 작은 입자가 막의 기공 내에 침투하여 막을 오염시키는 현상을 예측하기 어렵기 때문에 여과기의 설계에 있어서 많은 문제점이 발생하고 있다. 이에 오염된 막을 재생시키기 위하여 기계적.화학적인 여러 가지 방법들이 개발되고 여과선속을 향상시키는 방법이 꾸준히 연구되어 분리막 기술의 경제성을 향상시켜 왔다. 본 연구에서는 매우 안정된 유동의 하나로서 막 표면의 전단력을 향상시키는 데에 효과가 있다고 알려진 Taylor와류를 응용한 회전막 여과기를 사용하여 여러 가지 크기의 입자에 대한 여과실험을 수행함으로써 이러한 유동이 케이크의 형성에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 여과선속에 영향을 미치는 여러 매개인자를 알아보고 실험결과를 간단한 모델식에 적용해 봄으로써 막의 저항을 예측할 수 있는 모델식으로의 개선 방향을 제시하고자 한다.

• 멤브레인
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• 제28권3호
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• pp.143-156
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• 2018

본 총설은 다양한 저널 게재 논문으로부터 분리막 및 광촉매의 혼성 정수/하수 처리 공정을 요약하였다. 이 총설에는 (1) 분리막 광촉매 반응기(membrane photoreactor, MPR), (2) 분리막 결합 광촉매 공정에서 막오염 관리, (3) 유기 오염물의 분해를 위한 광촉매 분리막 반응기, (4) 정수처리용 막분리 공정과 광촉매 분해의 결합, (5) 휴믹산 분해를 위한 광촉매 및 세라믹 막여과의 혼성공정, (6) 활성슬러지 여과를 위한 한외여과의 막오염에 이산화티타늄 나노입자의 영향, (7) 정수처리용 광촉매 및 정밀여과의 혼성시스템, (8) 선박 평형수 처리용 한외여과 및 광촉매의 혼성공정 및 (9) 분리막 및 광촉매 코팅 프로필렌 구의 혼성수처리 공정이 포함되어 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.15-27
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• 2013

본 연구에서는 대구 G정수장 막여과 정수처리시설을 계획하기 위해 원수수질 처리에 적합하고 경제적인 시스템을 적용하고자 현장모형실험을 통하여 동절기를 포함한 6개월 동안의 연속운전에 따른 수량과 수질, 그리고 공정의 안정성을 평가하였다. 환경부 막여과 정수시설의 설치기준에 의해 실시된 현장모형실험에서 1계열 목표수질 검증설비와 2계열 막공정 평가설비로 나누어 2계열로 수행되었다. 공정수질은 탁도 0.03 NTU 이하로서, 증류수 수질의 탁도를 나타내었으며 먹는 물 수질기준을 모두 충족하였다. 공정운전에서 99%의 회수율로 안정된 막차압을 나타내어 공정운전에 수질 및 수온 등의 영향에 대비한 공정설계가 되었음을 확인하였다. 따라서 지속적인 기술개발을 통해 설계 및 시공 노하우에 대한 지속적인 경험이 축적되어 막여과 고도정수처리 기술에 대한 엔지니어링 원천기술을 확립하고자 한다.

• 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

• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.161-173
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• 2007

현재 막여과 공정은 정수처리에서 많은 관심을 받고 있다. 그러나 막여과 공정은 저압 운전이 가능한 정밀/한외여과 분리막을 이용할 때는 효과적인 용존성 유기물 제거가 이루어지지 않으며 막오염 현상으로 분리막의 투과도 감소가 일어난다. 고압 분리막을 이용할 경우 양질의 수질은 얻을 수 있으나 고압 운전으로 인하여 운전비용의 소모가 높다. 따라서 최근 분리막의 효율적인 정수처리 적용과 성능 향상을 위해서 다른 물리화학적 공정과 결합한 혼성공정에 대한 다양한 접근이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 혼성공정으로 응집, 흡착, 특정 화학반응, 막표면 코팅 등과 정밀/한외여과 공정을 결합한 경우의 특징, 처리효율, 고려사항 등을 고찰하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권8호
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• pp.837-843
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• 2005

한외여과 공정의 전처리 공정으로 응집을 적용하였으며, 막여과 공정에 미치는 응집공정의 영향을 평가하였다. 예상되는 응집 효과는 수질 개선, 막오염 저감 및 역세척 효율 향상 등이며, 응집 한외여과 막여과 공정을 연속운전을 통해 조사하였다. 이때 적용된 응집제는 황산반토, PACS, 염화제2철이다. 연구 결과 응집을 통해 처리수 수질을 크게 향상 시킬 수 있었으며, 현탁물질 보다는 유기물 제거율에 높은 효과가 있었고, 최대 30.6%의 제거율 향상을 나타내었다. 막오염 저감에 있어서는 세 종류의 응집제 모두 뚜렷한 효과를 관찰할 수 있었으며, 특히 장기운전에 TA어서 PACS가 가장 효과적이었다. 역세척 효율은 철염응집제가 가장 효과적이었으며, 적정 응집제 주입량에 가까울수록 효율이 향상되는 것으로 나타났다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1995년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.41-42
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• 1995

기존의 정수처리 공정은 응집-침전-급속여과처리를 주로 사용하면서 생물 활성탄처리-오존처리 등을 거치는 공정으로 이루어져 왔다. 그러나 응집제의 투여시 최적 응집제량, 최적 응집제 투여위치, 교반시간, pH 조절 등 번거러운 test가 선행 되어야 하며 처리수에 남아있는 응집제에 의해 2차 오염을 일으켜 침전조의 부지 면적에 따른 대형화등을 초래할 단점이 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점을 보완하고 장치의 간소함, 높은 효율의 유지에 따른 후처리 공정의 부하감소 및 운전 조건 인자등의 감소라는 경제적 효과를 기대할 수 있는 막분리공정이 도입되었다. 그러나 분리막 처리공정의 경우 원수에 다량 포함되어 있는 콜로이드 입자들에 의한 flux의 감소 및 fouling 현상으로 인한 막의 수명감소, 처리수량의 감소 및 최적 설계 및 운전 방법등의 새로운 공정에 대한 많은 자료의 확보가 필요하다. 따라서 본 연구는 기존의 정수처리 공정에 있어서 전처리 부분에 해당하는 응집-침전-급속여과처리 공정을 분리막 공정으로 대체 하였을 때 분리막의 재질 및 module의 차이에 따른 처리 능력을 비교하고 각 단위 공정들에 의한 flux 변화, 각 공정별 수질분석, 회복율, 회수율 등을 검토하여 최적 조건의 공정을 확립하여 후처리 공정의 효율을 극대화 하는데 있다.

• 멤브레인
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• 제23권1호
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• pp.12-23
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• 2013

섬진강 수계의 복류수를 대상으로 막여과 정수처리 공정 현장 적용성 평가를 위해 여과막의 공경에 따른 막오염도 예측 및 최적 응집제 주입농도 선정을 통해 파일롯플랜트 규모의 검증실험을 실시하였다. 막공경에 따른 막오염도 평가를 위한 여과저항 평가실험 결과, $0.1{\mu}m$와 $0.01{\mu}m$ 여과막의 비가역적 여과저항 증가율은 각각 $0.44{\times}10^{12}/m^2$, $0.42{\times}10^{12}/m^2$로 나타났으며, Flux-test 실험결과, 적정응집제 주입농도는 Jar-Test 실험결과에 비해 낮게 나타났다. 현장 적용성 평가를 위해 6개월 동안의 파일롯플랜트 운영을 수행하였다. 응집을 실시하지 않은 막여과공정은 여과유속 $1.0{\sim}1.5m^3/m^2{\cdot}day$, 응집을 실시한 막여과 공정은 여과유속 $1.0{\sim}2.0m^3/m^2{\cdot}day$의 조건에서 운전한 결과 두 조건 모두 6개월 이상 막차압이 안정되게 유지되었다. 따라서 섬진강 수계의 복류수를 이용한 막여과 공정 운영에 있어 적정 여과유속으로 운전 시 응집제 사용 없이 안정적인 운전이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2001년도 춘계 총회 및 학술발표회(한국막학회)
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• pp.135-138
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• 2001

본 연구는 acrylic폐수의 COD제거를 위한 전처리 공정 및 전 처리된 acrylic폐수를 한외여과 중공사형 모듈과 역삼투 나권형 모듈에 적용하여 투과 플럭스를 고찰하였다. 이로부터 한외여과 및 역삼투 막의 적정 역세척 시간을 결정하고, 운전시간에 따른 막오염을 고찰하였다. 12시간을 기준으로 한외여과 중공사형 모듈에서의 flux가 급격히 떨어지고 있으며 역삼투 나권형 모듈도 비슷한 경향을 나타내고 있다. C3O 및 활성탄으로 전처리된 처리수의 COD, TDS는 한외여과 및 역삼투 공정만으로는 배출허용기준치 이하로 제거하기 어려우므로 UF/RO 공정 적용을 위한 전처리 공정의 개선이 필요하다.