• 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

• 청정기술
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• 제16권3호
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• pp.172-181
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• 2010

CFC 세정제의 제3 세대 대체세정제로 평가되는 수소불화에테르(hydrofluoroether; HFE)는 불소분자를 함유하고 있어 표면장력이 낮고 습윤지수가 커서 미세입자제거와 불소계 오염물 제거에 우수하고 인화점이 없고 건조성이 뛰어난 물성을 가지고 있지만, 유기물의 용해력은 떨어져 유기 오염물 제거에는 효율적이지 못하다. 본 연구에서는 $C_5$계 HFE인 HFE-7100 [$CF_3CF_2CF_2CF_2OCH_3$]와 HFE-mec-f[$CF_3CHF=CF_2OCH_2CF_3$]에 유기물질의 용해력이 비교적으로 뛰어난 isopropyl alcohol (IPA), ethyleneglycol monoether (EG), propyleneglycol monoethylether (PM)를 인화점이 나타나지 않는 최대량을 각각 첨가하여 $C_5$계 HFE 기반의 배합세정제를 제조하여 물성과 여러 종류의 플럭스, 비수용성 절삭유, 불소계 오일에 대한 세정성 평가를 수행하였다. 실험 결과 $C_5$계 기반의 배합세정제는 단일 불소계 세정제의 여러 가지 물리적 성질의 장점을 가지는 것으로 나타났다. 그리고 $C_5$계 기반의 배합세정제는 첨가된 용제에 따라 약간의 차이는 있지만 대체적으로 플럭스, 비수용성 절삭유, 불소계 오일에 우수한 세정력을 나타내어 여러 산업세정 분야에 적용가능성을 보여주었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.641-647
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• 2017

디젤 엔진은 가솔린기관에 비해 강력한 파워와 연료의 경제성 및 $CO_2$ 배출양이 적어 상용차뿐만 아니라 일반승용차에서도 시장의 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 디젤 엔진의 연소특성상 국부적인 고온반응 영역에서 질소산화물과 확산연소 영역에서 입자상물질이 많이 배출되므로 엄격해진 배기규제를 충족시키기 위해서 자동차와 선박등 촉매후처리장치 장착의 비중이 점차 증가하고 있다. 그 중 입자상물질 저감장치로써 입자상물질필터가 장착되어 왔으나 PM중 약 50%가 연료와 엔진오일에서 석출된 재 성분이 침적되면 필터를 손상시키므로 고온의 연소방식이 아닌 세정제를 이용한 제거기술이 절실히 필요하다. 이 연구의 목적은 디젤 엔진용 촉매코팅된 디젤입자상물질필터에 침적된 재를 세정을 함에 있어서 촉매의 물질의 물리화학적인 특성을 연구하는 것이다. 30분 동안 세정제에 담근 S4 샘플은 침투력이 강한 성분으로 인하여 입자들끼리 응집되고 수축되었다. 재에 침투력이 강한 침투제와 물과 기름을 혼합시켜주는 계면활성제 성분이 적절하게 제조된 S1 샘플의 세정특성이 가장 좋았다. 침투제인 수산화칼륨과 규산나트륨 성분이 첨가된 S4 샘플의 와쉬코트 손실률은 약 13%로 증가하였다. 촉매코팅된 디젤입자상물질필터의 와쉬코트 손실률이 약 13% 이하조건에서 유해가스 성분을 저감시킬 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.739-744
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• 2011

선택적환원 반응용 활성탄 촉매는 액정디스플레이 제조 공정에서 배출되는 붕소를 포함하는 배가스 중의 $NO_x$를 제거하는데 사용되는데, 붕소가 촉매의 세공을 막거나 활성점에 침적되어 촉매 비활성화가 발생하게 된다. 폐촉매는 다양한 계면활성제를 포함하는 수용액 중에서의 세정, 건조 및 소성에 의해 재생이 가능하였다. 세정 과정의 조건, 계면 활성제 종류, 소성 조건 등을 변화시키면서 재생 전과 후의 폐촉매의 물리화학적 성능 비교를 위하여 질소 흡착 실험, ICP에 의한 원소 분석을 수행하였다. 암모니아를 사용하는 선택적환원 반응은 고정층 촉매 반응기를 사용하여 $120^{\circ}C$에서 수행하였다. $90^{\circ}C$의 수용액에서 비이온 계면활성제를 사용하여 세정하고, 질소 분위기에서 $550^{\circ}C$에서 소성하여 재생한 활성탄 촉매는 붕소가 가장 많이 제거되어 신규 활성탄과 유사한 수준의 표면적과 $NO_x$ 제거 효율을 회복하였다.

• 상하수도학회지
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• 제25권1호
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• pp.41-49
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• 2011

The diffuser which is conventionally adapted to MBR, has problem that decreasing the cleaning effect of membrane module by inflexible air supply due to the occlusion of sludge from diffuser hole. To solve this problem, diffuser structure of submerged module should be improved to discharge sludge which is flow into the diffuser for prevent occlusion in the diffuser. In this study, the structure of the diffuser was reformed to open lower part for preclusion the blocking. And the outlet diameter of the diffuser was drawn through the condition for the depth of water and air rate, to prevent air-leak condition of improved diffuser. Moreover, application is evaluated by comparing test with occlusion effect of the conventional and improved diffuser. From the results, air-water boundary changes are steady with changes of water depth and it shows linear relation about air rate. By using this linear numerical formula, the height of diffuser's outlet can be decided. Also, it displays that it can prevent the occlusion effect during the comparing test. Hereafter, if this diffuser is applied to practical MBR process, the occlusion problem of diffuser will be disappeared.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.4032-4038
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• 2014

식물성지방산 고형비누는 검화법 제조 후 수분증발 및 경도를 위한 건조과정이 필요하며, 주로 천연성분의 첨가물을 혼합하여 제조하고 있으나 그동안의 연구는 식물성고형비누의 사용성에 관한 연구가 대부분으로 천연성분이 혼합된 식물성 지방산 고형비누의 물리적 특성과 관련된 연구는 미비한 상태이다. 이에 본 연구는 고형비누가 건조되는 기간과 첨가물(tea tree E.O, $TiO_2$)에 따른 비누의 물성 변화(pH, 표면장력, 임계미셀농도, 세정력)를 pH paper, Du Nouy 측정법, 침전법과 초음파 세척기를 이용하여 비교 관찰하고자 하였다. 식물성지방산 고형비누는 첨가물의 혼합여부와 상관없이 pH가 동일하게 나타났으며, 건조 2주~12주까지 pH8로 변화가 없었다. 또한, 표면장력과 CMC 측정결과 $TiO_2$가 첨가된 비누만 건조기간과 상관없이 62.5mg/L로 일정한 값을 보였으며, 다른 비누시료는 건조 4주째만 CMC가 25mg/L로 낮아졌다. 세정력 측정 결과 4주간 건조한 Tea tree E.O, $TiO_2$를 혼합한 식물성지방산 고형비누의 제거효율은 4.50~4.65%로 첨가물이 없는 식물성지방산 고형비누의 제거효율 3.62~3.92%보다 세정력이 높게 나타났다.

• 멤브레인
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• 제26권4호
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• pp.273-280
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• 2016

가압형 정삼투(pressure-assisted forward osmosis, PAFO) 공정은 기존의 정삼투(forward osmosis, FO) 공정의 단점인 낮은 수투과도 및 유도용질의 역확산을 극복하여 전체 공정 효율을 향상시킨다. 하지만 가압에 의한 추가적인 수리학적 압력의 작용은 파울링을 가속화 시킨다는 단점이 있다. 본 연구는 PAFO의 간헐적 운전방법인 간헐적 가압형 정삼투(Intermittent pressure-assisted forward osmosis, I-PAFO)의 파울링 저감 가능성을 평가하기 위해 수행되었다. 비교를 위해 FO 및 PAFO를 동시에 운전하여, 세 가지 운전에서의 파울링 거동을 관찰하였다. 파울링 실험을 위한 오염물질로 콜로이드 실리카 입자를 사용하였고, 분리막 및 입자의 정전기적 상호작용 에너지 변화가 파울링 거동에 미치는 영향도 확인하였다. 실험결과, I-PAFO 운전에서, 용액 pH 변화에 관계없이 가압구간, 압력완화 구간에서 각각 PAFO, FO보다 높은 수투과도를 유지하였다. 파울링 실험 후, PAFO에 비해 I-PAFO운전에서 더 적은 수투과도 감소가 관찰되었고, 이로 인해 물리세정 후 향상된 수투과도 회복률 또한 관찰되었다.

• 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.

• 상하수도학회지
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• 제25권3호
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• pp.399-405
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• 2011

In a desalination technology using RO membranes, chemical cleaning makes damage for membrane surface and membrane life be shortened. In this research cleaning technology using direct osmosis (DO) was introduced to apply it under the condition of high pH and high concentration of feed. When the high concentration of feed is injected to the concentrate side after release of operating pressure, then backward flow occurred from treated water toward concentrated for osmotic pressure. This flow reduces fouling on the membrane surface. Namely, flux of DO was monitored under pH 3, 5, 10 and 12 conditions at feed concentrations of NaCl 40,000 mg/L, 120,000 mg/L and 160,000 mg/L. As a result, DO flux in pH 12 increased about 21% than pH 3. DO cleaning was performed under the concentrate NaCl 160,000 mg/L of pH 12 during 20 minutes. Three kinds of synthetic feed water were used as concentrates. They consisted of organic, inorganic and seawater; chemicals of SiO2 (200 mg/L), humic acid (50 mg/L) sodium alginate (50 mg/L) and seawater. As a result, fluxes were recovered to 17% in organic fouling, 15% in inorganic fouling and 14% of seawater fouling after cleaning using DO under the condition of concentrate NaCl 160,000 mg/L of pH 12.

• 상하수도학회지
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• 제31권2호
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• pp.169-175
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• 2017

This study applied microbubbles to reduce membrane fouling in wastewater reuse membrane processes, evaluated and compared the transmembrane pressure with or without the application of microbubbles and the cleaning efficiency with the application of aeration and microbubbles. In addition, this study analyzed foulants removed from the membrane surface. Changes in the transmembrane pressure of membranes with the presence or absence of microbubbles were observed. As a result, transmembrane pressure (TMP) increasing rate decreased twofold when applying microbubbles to realize stable operations. This study compared and evaluated cleaning efficiency applying aeration and microbubbles. As a result, the cleaning efficiency was 5% higher on average when applying microbubbles. In turbidity and total organic carbon (TOC), foulants were discharged when applying microbubbles twice as much as applying aeration. It is thought that particulate foulants precipitated on the membrane surface were more likely to desorb because the adhesion between the membrane surface and particle was weakened by microbubbles. Therefore, it is considered possible to effectively control membrane fouling because of the increase in cleaning efficiency when applying microbubbles to wastewater reuse membrane processes.