• 멤브레인
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• 제28권4호
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• pp.271-278
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• 2018

본 연구에서는 활성탄소섬유를 이용하여 축전식 탈염공정에 적용할 탄소전극을 제조하였다. polyvinylidene fluoride (PVDF)를 바인더로 사용했으며 적절한 용매에 활성탄소섬유를 배합한 후 상용의 그라파이트 시트에 캐스팅하여 탄소전극을 제조하였다. 이 때 활성탄소섬유의 입자 크기를 달리하였고, 용매, 고분자 바인더 그리고 활성탄소섬유를 80 : 2 : 18, 80 : 5 : 15의 배합비율로 전극을 제조하였다. 그런 다음 염 제거 효율을 흡착전압과 시간, 탈착전압과 시간, NaCl 공급액의 농도와 유속 등에 운전조건에 대하여 염 제거 효율을 측정하였다. 대표적으로 활성탄소섬유의 입자크기가 $32{\mu}m$ 이하이며 80 : 2 : 18의 배합비율에서 1.2 V, 3분의 흡착조건, -0.1 V, 1분의 탈착조건, NaCl 100 mg/L, 15 mL/min의 공급액 조건에서 53.6%의 염 제거 효율을 보였다.

• 보존과학회지
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• 제32권4호
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• pp.449-457
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• 2016

2013년 인천 영흥도선에서 출수된 도기병은 해양생물과 주변 물질들이 단단하게 굳어져 표면 전체를 덮고 있던 상태였다. 표면과 구연부의 이물질을 물리적, 화학적인 방법으로 제거하니 표면에 파도무늬가 나타났으며 내부에서 황갈색 투명한 고체물질도 확인되었다. 이 논문은 도기병의 보존처리 과정과 내부 물질을 확인하는 분석과정을 설명했다. 도기병은 이물질 제거, 탈염, 복원 등의 순서로 보존처리를 진행했고, 없어진 구연부를 복원하여 원래 형태를 더 잘 이해할 수 있게 했다. 또한 내용물의 성분을 확인하기 위해 문헌을 토대로 통일신라(8~9세기)에 유통 가능했던 재료들을 푸리에변환 적외분광분석(FT-IR)과 가스크로마토그래피-질량분석기(GC-MS)로 비교분석하였다. 분석 결과 FT-IR과 GC-MS 모두 황칠과의 유사성을 확인하였다. 보존처리 후에 드러난 도기병의 파도무늬와 분석결과 확인된 황칠과의 유사성을 통해 영흥도선은 통일신라시대에 황칠을 싣고 가다가 난파된 선박임을 추측해볼 수 있다.

• 상하수도학회지
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• 제30권6호
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• pp.755-764
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• 2016

Pressure retarded osmosis (PRO) processes can be implemented on a number of water types, using different technologies and achieving various power outcomes. In this study, Sewage facility effluent was used for feed solution of PRO and synthetic NaCl water for draw solution. This study was conducted to investigate effect of water quality of pretreatment on power density and flux decline in PRO process. The results show that organic and particulate foulants have to be removed for more stable operation. Flourescence technique with EEM enables to investigate the chemical properties of aquatic organic matter by extracting spectral information. Humic/fulvic matters and soluble microbial by-products were analyzed as the most affecting factors on the PRO performance. As a result of analyzing the whole system based on the energy consumption of the unit process, specific energy consumption(SEC) of the applicable technology for PRO pre-treatment should be about $0.2kWh/m^3$ or less.

• 농업생명과학연구
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• 제46권2호
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• pp.169-178
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• 2012

새만금 지역의 담수수자원의 활용과 고부가가치 창출을 위해 새만금 담수호를 활용한 요구수질별 용수공급을 위한 최적의 수처리 시스템을 선정하고 이에 대한 비용분석을 통해 요구수질별 담수수자원의 활용방안을 제시하고자 하였다. 다양한 수처리 기법들의 종류, 주요 특성 및 오염인자 제거효율, 공법의 장단점 등의 비교분석을 통해 수질오염인자별 유리한 처리공법을 제시하였으며, 최적의 수처리시스템을 도출하여 새만금 지역 내 요구수질별 수처리 비용을 분석하였다. 연구결과를 통해 SS(Suspended Solid), BOD(Biochemical Oxygen Demand), 탁도 제거를 위해 FDA(Filter Disinfection Adsorption)여과기, 대장균 제거를 위한 UV(Ultra-Violet)처리공정, T-P(Total Phosphorus), T-N(Total Nitrogen) 제거를 위한 FNR(Ferrous Nutrient Removal)공법, 그리고 저농도 염처리 공정을 위해 전기투석법이 유리한 공법으로 조사되어 최적의 수처리시스템의 요소기술로 각각 선정되었다. 각 요구수질별 선정된 수처리공정에 따른 비용분석과 적용사례를 제시하여 새만금지역 담수 활용도를 높이고 부족한 상수원 해결의 대안으로 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.315-326
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• 2021

리튬 이온 배터리(LIB) 수요는 화석 연료에 대한 부담을 줄이기 위해 전 세계적으로 매년 증가하고 있다. LIB는 전기 자동차, 고정식 저장 시스템 및 기타 다양한 응용 분야에 사용된다. 리튬은 해수, 염수, 염호에서 구할 수 있으며 환경 친화적이고 저렴한 방법으로 추출하면 리튬 채굴의 부담을 크게 줄일 수 있다. 주로 나노여과(NF)와 같은 막 분리 공정은 용액에서 리튬 금속을 분리하는 효과적인 방법이다. 전기투석 및 전기 분해는 리튬 분리에 사용되는 다른 분리 공정이다. 역삼투압(RO) 공정은 이미 해수 담수화를 위한 잘 정립된 방법이다. 따라서, 리튬 금속을 목적으로 사용되는 개질된 RO 분리막은 용액속에 존재하는 다른 금속 원소의 간섭에 의한 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안 방법이다. 적합한 NF 막을 찾거나 개발하여 리튬을 선택적으로 제거하는 것은 도전적일 수 있지만 흥미로운 연구 영역이다. 이 총설에서는 나노여과, 전기투석, 전기분해 및 기타 공정을 이용한 리튬 회수에 대해 자세히 설명한다.

• Korean Journal of Chemical Engineering
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• 제35권11호
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• pp.2241-2255
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• 2018

RSM methodology was applied to present mathematical models for the fabrication of polyvinylidene fluoride (PVDF) dual-layer hollow fibers in membrane distillation process. The design of experiments was used to investigate three main parameters in terms of polymer concentration in both outer and inner layers and the flow rate of dope solutions by the Box-Behnken method. According to obtained results, the optimization was done to present the proper membrane with desirable properties. The characteristics of the optimized membrane (named HF-O) suggested by the Box-Behnken (at the predicted point) showed that the proposed models are strongly valid. Then, a morphology study was done to modify the fiber by a combination of three types of a structure such as macro-void, sponge-like and sharp finger-like. It also improved the hydrophobicity of outer surface from 87 to $113^{\circ}$ and the mean pore size of the inner surface from 108.12 to 560.14 nm. The DCMD flux of modified fiber (named HF-M) enhanced 62% more than HF-O when it was fabricated by considering both of RSM and morphology study results. Finally, HF-M was conducted for long-term desalination process up to 100 hr and showed stable flux and wetting resistance during the test. These stepwise approaches are proposed to easily predict the main properties of PVDF dual-layer hollow fibers by valid models and to effectively modify its structure.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.20-29
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• 2024

분리막 기술은 해수담수화, 기체분리 등 산업용 분리 정제 공정을 비롯하여 우리 주변의 생활용품, 의료 및 헬스케어 제품 등에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 최근 지속가능한 친환경 분리막 제조 기술 또한 환경오염을 줄이기 위해 연구되고 있으며, 특히 polylactic acid (PLA), polybutylene adipate terephthalate (PBAT), polybutylene succinate (PBS) 등 생분해성 소재를 활용한 분리막 제조기술이 보고되어 왔다. 기존 분리막 소재와 마찬가지로 생분해성 고분자 소재들 또한 상분리 공정을 통해 다공성 분리막을 제조하는 연구가 이루어지고 있다. 본 총설을 통해 대표적인 생분해성 고분자인 PLA 기반의 상분리 공정을 활용한 분리막 제조 기술 개발 동향을 살펴보고 향후 연구 개발 및 적용 가능성에 대해 고찰해보고자 한다.

• 멤브레인
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• 제25권2호
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• pp.132-143
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• 2015

인구의 급속한 증가, 한정된 식수 자원의 오염 등으로 인하여 인류에게 필수적인 물이 점점 부족해지고 있다. 깨끗한 물을 얻기 위해 분리막 공정을 이용한 수처리 방식이 널리 사용되고 있으며, 분리막 공정 중 하나인 정삼투 공정은 고압펌프 없이 구동이 가능하다. 정삼투 공정이 높은 수투과도를 가지기 위해서는 내부 농도 분극 현상 및 Reverse salt flux를 적게 일으키는 유도 용질 개발이 필요하며, 희석된 유도 용액에 포함된 유도 용질의 경제적인 회수 방법 개발 또한 필요하다. 현재까지는 $60^{\circ}C$ 가량에서 회수가 가능한 $NaHCO_3$와 같은 무기 유도 용질, 음료수 생산이 가능한 sucrose와 같은 유기 유도 용질, 자기장을 이용해 회수가 가능한 magnetic nanoparticle과 같은 유도 용질들이 개발되어 보고되었다. 또한, 이러한 정삼투 원리를 이용하여 해수 담수, 폐수처리, 단백질 정제, 압력 지연 삼투 이용한 에너지 생산, 관개를 위한 농축된 비료 희석, 바이오 연료를 위해 폐수로부터 조류를 키우는 공정과 같은 분야에 적용될 수 있다. 본 논문에서는 정삼투 공정에 영향을 주는 유도용액의 특성과 이상적인 조건, 여러 가지 유도 용질 및 유도용질의 회수 방법, 정삼투 공정의 적용 분야를 여러 논문 내용들을 바탕으로 정리하였다.

• 멤브레인
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• 제26권4호
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• pp.239-252
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• 2016

최근 2차원 나노 물질을 응용하여 수처리 막의 성능을 향상시킬 수 있는가에 대한 연구가 활발하다. 그 노력의 한 가운데에 원자 두께를 가지고 있으면서 손쉽게 구할 수 있고 층으로 쌓을 수도 있는 2차원 물질인 그래핀이 자리하고 있다. 이 총설에서 우리는 그래핀으로부터 만들 수 있는 두 가지 막 구조에 관한 기초 물질 전달 현상을 최근 연구 성과를 중심으로 다룬다. 그 물질 자체로 이미 물질 전달 차단성을 갖는 그래핀에 정확히 제어된 크기의 구멍을 뚫을 수 있다면 아마도 원자 크기 수준으로 얇은 두께 때문에 그래핀 막은 같은 기공 크기의 어느 막보다도 빠른 궁극적 투과도를 나타낼 것이며, 이로부터 선택도를 담보할 수 있다면 다양한 막 분리 공정에 적용할 수 있을 것이다. 그 한 예로, 나노미터 이하의 기공을 가정한 초박막 침투성 그래핀 막에 대한 분자동역학 연구와 몇몇 초기 실험 결과들이 해수담수화 막으로서의 가능성을 보인 점은 주목할 만하다. 그래핀 물질로부터 다른 구성을 가진 막을 설계할 수 있는데, 이 막은 적당히 산화된 그래핀 마이크로 판들을 무작위로 적층함으로써 구현할 수 있다. 그래핀 판 적층 간격을 나노미터 이하로 쉽게 제어할 수 있기 때문에 이 구조 역시 수처리 및 해수담수화 막으로서의 가능성을 시사한다. 기존 막기술에 존재하지 않던 구조와 물질 전달 성질을 가짐으로써 두 종류의 그래핀 막은 앞으로 수처리 기술을 비롯한 다양한 막 기술의 응용분야에서 효과적으로 기여할 가능성이 충분하다.

• 자원리싸이클링
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• 제25권4호
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• pp.3-10
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• 2016

전 세계적으로 해수로부터 자원을 회수하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 해수 중 붕소농도는 약 4.5ppm로 낮지만 해수 전체의 용량을 고려하면 용존량이 약 5조 4천억 톤에 이른다. 붕소는 300여종의 산업에 필수적으로 사용되는 자원으로 현재 우리나라는 붕소를 전량 수입하고 있고 연간 700억 원 이상을 붕소수입에 지출하고 있다. 본 글에서는 폐수와 해수로부터 붕소를 제거하거나 회수하는 국내 외 연구동향과 관련기술을 소개하였다. 대부분의 연구는 해수담수화 과정에서 붕소를 제거하는 목적으로 진행되었으며, 붕소의 회수는 주로 폐수나 염수에서 이루어졌다. 용존 붕소를 회수하는 기술은 이온교환법이 대표적이며, 흡착-여과막 공법(Adsorption Membrane Filtration, AMF), 용매추출법 등이 있다.