• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권4호
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• pp.333-337
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• 2014

본 연구의 목적은 해수담수화 과정 중 생기는 농축수(Concentrated seawater)에서 염소이온은 제거하고 유용미네랄인 마그네슘, 칼슘은 잔존시키는 수질조정 기술로 고경도 농축수 제조 공정 개발에 있다. 기존의 고경도 농축수를 생산하는 일반적인 방법으로 증발법을 사용하고 있는 실정이다. 증발법은 에너지 소비량이 큰 단점을 가지고 있어, 본 연구에서는 에너지 소비량을 줄일 수 있는 막여과법을 사용하여 고경도 농축수를 제조하였다. 연구에 사용한 막은 나노여과막으로서, 제품의 사양, 농축 차수, 압력 등의 인자에 따라 고경도 농축수를 다양하게 만들 수 있었다. 본 연구의 실험 결과로 나노여과 막을 이용하여 고경도 농축수를 제조한 실험 결과, 압력은 15 bar~20 bar, 농축차수는 2차~3차에서의 결과 값이 경제성 등을 고려하였을 때 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 실험을 통하여 나노여과막을 이용한 고경도 농축수 제조에 경제적인 효과를 얻을 수 있을 것으로 사료되어진다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권1호
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• pp.9-14
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• 2015

바닷물 속에는 다양한 종류의 이온들이 존재한다. 바닷물을 음용수로 사용하기 위해서는 특정 성분은 농축하고 또 다른 특정 성분은 제거되어야 한다. 이러한 특성을 갖기 위해서는 바닷물의 수질을 조정하는 것이 필요하다. 특히 2가 양이온인 칼슘과 마그네슘은 인체에 유용한 물질이므로 이를 농축하는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 나노막을 거친 농축수를 전기투석 장치를 이용하여 칼슘과 마그네슘을 농축하는 고경도수 제조기술을 연구하였다. 나노막을 이용하여 2가 이온 성분을 농축한 처리수를 얻은 후 이를 전기투석 장치에 적용시켜 1가 이온인 염화나트륨성분을 제거하였다. 이와 같이 전기투석 장치를 이용하여 고경도수를 제조할 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제37권6호
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• pp.442-448
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• 2021

Seawater desalination is a technology through which salt and other constituents are removed from seawater to produce fresh water. While a significant amount of fresh water is produced, the desalination process is limited by the generation of concentrated brine with a higher salinity than seawater; this imposes environmental and economic problems. In this study, characteristics of seawater from three different locations in South Korea were analyzed to evaluate the feasibility of crystallization to seawater desalination. Organic and inorganic substances participating in crystal formation during concentration were identified. Then, prediction and economic feasibility analysis were conducted on the actual water flux and obtainable salt resources (i.e. Na2SO4) using membrane distillation and energy-saving crystallizer based on multi-stage flash (MSF-Cr). The seawater showed a rather low salinity (29.9~34.4 g/L) and different composition ratios depending on the location. At high concentrations, it was possible to observe the participation of dissolved organic matter and various ionic substances in crystalization. When crystallized, materials capable of forming various crystals are expected. However, it seems that different salt concentrations should be considered for each location. When the model developed using the Aspen Plus modular was applied in Korean seawater conditions, relatively high economic feasibility was confirmed in the MSF-Cr. The results of this study will help solve the environmental and economic problems of concentrated brine from seawater desalination.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권4호
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• pp.227-238
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• 2013

본 연구의 목적은 해수담수화 과정 중 황산이온과 염소이온은 제거하고 유용미네랄인 마그네슘, 칼슘은 잔존 시키는 미네랄 수질 조정 기술로 먹는물 수질기준에 맞는 고경수 제조 공정 개발에 있다. 역삼투막(RO)에 통과시켜 농축수(Concentrated deep seawater)와 탈염수(desalted deep seawater)를 제조하고, 나노여과막(NF)를 사용하여 염화나트륨이 제거되지 않은 1차 미네랄 농축수(Mineral enriched deep seawater)를 제조하여, 전기투석 이온교환막(ED)을 가동하여 염화나트륨을 제거한 탈염 미네랄농축수(Mineral enriched desalted water)를 제조하여 이를 RO 탈염수와 희석하여 고경도 먹는해양심층수를 제조하였다. 역삼투막은 해수(해양심층수) 원수에서 용존물질과 담수를 분리할 수 있으며, 2차에 걸쳐 역삼투막을 사용하면, 용존성분 중 99.9% 이상 제거되고, 경도 1이하, 염소이온의 농도 2.3 mg/L인 용존물질이 완전히 제거된 탈염수(순수)를 제조할 수 있었다. 나노여과막 (NF 막)의 간극은 $10^{-9}$ m으로 마그네슘과 칼슘은 50%정도 통과시키며, 염소이온과 나트륨 같은 일가이온은 95%이상 통과한다. 나노여과막은 마그네슘과 칼슘과 같은 경도 성분과 나트륨과 염소이온과 같은 염분성분을 분리 농축할 수 있지만, 완벽하게 분리하지는 못한다. 전기투석막(ED)은 전기전도도에 따라 경도성분의 이가이온과 염분성분인 일가이온이 분리된다. 전기전도도 20 mS/cm 이상에서 경도성분(마그네슘이온, 칼슘 이온 등)은 제거되지 않는 반면, 염분성분 (나트륨이온, 염소이온 등)은 지속적으로 제거되었다. 따라서, 나노여과막을 이용하여 마그네슘과 칼슘과 같은 경도 성분을 농축하고, 전기투석막을 이용하여 경도농축수에서 염분성분을 분리하여 경도농도 12,600 mg/L, 염소이온 농도 2,446 mg/L의 염분성분이 배제된 고경도 농축수를 제조할 수 있었다. 이러한 고경도수를 역삼투막을 이용하여 용존물질이 모두 제거된 2차 RO 생산수로 10배 희석하면 염소이온 농도 244 mg/L 로 먹는물 수질기준에 적합하면서 경도농도 1,260 mg/L 인 고경도 수 제조도 가능하였다. RO/NF/ED 또는 NF/ED 연계공정은 해수의 증발 없이 역삼투막, 나노여과막과 전기투석막만을 이용하여 염소이온과 나트륨, 칼륨, 황산이온과 같은 염분성분을 제거하면서 마그네슘과 칼슘과 같은 경도성분은 농축할 수 있어서 먹는물 수질기준에 적합한 고경도수 제조가 가능하였으며, 이 과정 중 소모되는 에너지를 줄일 수 있었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제5권3호
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• pp.221-233
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• 2014

Simulations were conducted to predict supersaturation along Reverse Osmosis (RO) modules for seawater desalination. The modeling approach is based on the use of conservation principles and chemical equilibria equations along RO modules. Full Pitzer ion interactive forces model for concentrated solutions was implement to calculate activity coefficients. An average rejection rate for all ionic species was considered. Supersaturation has been used to assess scaling. Supersaturations with respect to all calcium carbonate forms and calcium sulfate were calculated up to 50% recovery rate in seawater RO desalination. The results for four different seawater qualities are shown. The predictions were in a good agreement with the experimental results.

• 수산해양기술연구
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• 제58권1호
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• pp.59-67
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• 2022

This study assessed the levels of water qualities and microbials contamination of inland olive flounder farms in Jeju in the summers from 2015 to 2017. Three farms (A-C) located in a concentrated area using mixing coastal seawater and underground seawater and one farm (D) located in an independent area using only coastal seawater were selected. Total ammonia nitrogen (TAN) reached a maximum of 0.898 ± 1.024 mg/L as N in the coastal seawater of A-C, which was close to the limit of the water quality management goal of the fish farm. TAN in the influent from A-C was up to three times higher than that of D, so that the discharged water did not spread to a wide range area along the coast and continued to affect the influent. TAN of the effluent in A-C increased by 2.7-4.6 times compared to the influent, resulting in serious self-pollution in the flounder farm. Heterotrophic marine bacteria in the influent of A-C was about 600 times higher than D, and the discharge of A-C was increased by about 30 times compared to the influent.

• 환경영향평가
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• 제27권1호
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• pp.17-32
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• 2018

다양한 수자원 확보 측면에서 해수담수화의 필요성이 증가하고 있으나 해수담수화 시설에서 배출되는 농축수에 대한 환경적 영향에 대한 고찰은 미흡하다. 본 연구에서는 국내 외 사례 조사를 통하여 고염분 농축수로 인한 환경적 영향 및 배출 규제를 고찰하였다. 국내에서는 독성평가 중심의 연구가 진행되었으며 식물플랑크톤, 동물플랑크톤 유생, 녹조구멍갈파래가 고염농축수에 영향을 받는 것으로 관측되었다. 또한 넙치 치사율이 염분 증가에 따라 선형관계를 보였으며 송사리는 60 psu 이상의 농도에서 100% 사망하였다. 국외에서는 독성평가뿐만 아니라 모니터링 사례도 있었으며 이들 사례를 저서생물군집, 연체동물, 극피동물, 어류, 해조 해초류로 분류하여 정리하였다. 전반적으로 농축수가 배출되는 인근지역에서는 종풍부도가 저하되었으며 고염분의 농축수가 해양생물에 영향을 주는 것으로 나타났다. 그러나 이동성이 강한 성어의 경우는 염분에 노출되면 회피하고 염분에 대한 내성을 가진 해양생물들은 고염분의 해수환경에도 생존하였다. 농축수에 대한 규제기준은 염분 한계와 배출구에서의 거리로 표현되는 준수지점으로 제시되고 있었다. 국가별, 해수담수화 시설별로 규제기준에 차이가 있었으며 최근의 경향은 규제기준을 강화하는 추세이다. 특히 california water boards에서는 일일 최대 염분농도가 배출구 주변 100 m 이내에서 주변 염분농도보다 2 psu를 초과하지 못하도록 규정개정을 실시하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제1권1호
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• pp.13-37
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• 2010

The performance of an electrodialyzer for concentrating seawater is predicted by means of a computer simulation, which includes the following five steps; Step 1 mass transport; Step 2 current density distribution; Step 3 cell voltage; Step 4 NaCl concentration in a concentrated solution and energy consumption; Step 5 limiting current density. The program is developed on the basis of the following assumption; (1) Solution leakage and electric current leakage in an electrodialyzer are negligible. (2) Direct current electric resistance of a membrane includes the electric resistance of a boundary layer formed on the desalting surface of the membrane due to concentration polarization. (3) Frequency distribution of solution velocity ratio in desalting cells is equated by the normal distribution. (4) Current density i at x distant from the inlets of desalting cells is approximated by the quadratic equation. (5) Voltage difference between the electrodes at the entrance of desalting cells is equal to the value at the exits. (6) Limiting current density of an electrodialyzer is defined as average current density applied to an electrodialyzer when current density reaches the limit of an ion exchange membrane at the outlet of a desalting cell in which linear velocity and electrolyte concentration are the least. (7) Concentrated solutions are extracted from concentrating cells to the outside of the process. The validity of the computer simulation model is demonstrated by comparing the computed results with the performance of electrodialyzers operating in salt-manufacturing plants. The model makes it possible to discuss optimum specifications and operating conditions of a practical-scale electrodialyzer.

• 한국축산식품학회지
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• 제40권6호
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• pp.980-989
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• 2020

The objective of this study was to compare the effects of various salts on the physicochemical properties of pork emulsion sausages. Pork sausages were prepared using two different salts, sodium nitrite (SN) and sodium chloride (SC), and concentrated seawater (CSW). The CIE L*, CIE a*, and CIE b*, and chroma values of cooked and uncooked sausages with added CSW were significantly higher than those of the sausages with added SC (p<0.05). However, uncooked and cooked sausages with added SN and CSW had similar CIE a* values (p>0.05). The residual NO₂^- content of sausages with added CSW was significantly lower than that of sausages with added SN. Addition of CSW to sausages resulted in a higher cooking yield compared to the other treatments (p<0.05). Addition of SC resulted in significantly higher volatile basic nitrogen (VBN) and thiobarbituric acid (TBA) values compared to the other treatments. Furthermore, addition of CSW enhanced important physicochemical properties, including CIE a*, CIE b*, residual nitrite content, cooking yield, VBN, TBA, textural properties, and cross-sectional area.

• 자원리싸이클링
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• 제25권4호
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• pp.32-41
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• 2016

본 연구에서는 마그네슘 이온이 포함되어 있는 해수로부터 황산마그네슘 고체를 얻기 위한 실험을 진행하였다. 석출 실험은 마그네슘 회수의 3 단계(침전, 용출, 석출) 과정의 마지막 단계이다. 해수 대비 4배 농축된 마그네슘 용액에 아세톤을 주입하여 석출을 진행하였다. pH가 높을수록, 그리고 아세톤 주입 비율이 높을수록 생성효율이 높아졌다. 용액의 pH가 1.0 ~ 1.5이고, 용액 :아세톤 = 1 : 1.5 (v:v)일 때 99% 이상의 마그네슘이 황산마그네슘 수화물($MgSO_4{\cdot}6H_2O$)로 석출되었다. 석출공정에 사용된 아세톤은 분별증류에 의하여 회수하였다.