• 멤브레인
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• 제28권3호
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• pp.169-179
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• 2018

본 연구는 역삼투막의 물리-화학적 표면 개질을 통하여 친수성 증가에 따른 내오염성 및 내염소성을 향상하고자 하였다. 자외선조사로 상용막 표면을 활성화한 후 실란 커플링제를 sol-gel법으로 개질하여 염소에 대한 민감도를 낮춰 폴리아마이드 활성층을 보호하여 내염소성을 향상시켰다. 또한, 에폭사이드의 개수가 다른 PGPE, SPE 두 종류의 에폭시로 코팅 후 에폭사이드의 개환반응으로 내오염성을 향상시켰으며, 표면 개질 조건은 접촉각과 FT-IR, XPS 분석을 통해 최적화하였다. 실란-에폭시 개질막의 오염성 평가 결과 투과도 감소율이 상용막보다 약 1.5배 감소하였고, 내염소성 평가 결과 $20,000ppm{\times}hr$에서도 염제거율이 90% 이상 유지되었다.

• 멤브레인
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• 제28권3호
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• pp.196-204
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• 2018

하수처리 혐기성 유동상 생물반응기(Anaerobic Fluidized Bed Bioreactor : AFBR)는 높은 표면적을 갖는 입상활성탄을 유동 메디아로 적용함으로써 생물막 형성 및 유지에 유리하며 이로 인해 우수한 유기물 제거 효율을 나타내나 처리된 유출수 내의 질소와 같은 영양염류의 잔존이 여전히 문제로 남아있다. 본 연구에서는 AFBR에 의해 처리된 유출수 내의 질소 배제를 위하여 정삼투막(FO membrane)을 유도용액의 종류와 농도에 따라 적용하였다. 실험결과 유출수의 총질소 배제 효율은 FO막에 적용하는 유도용액(draw solution : DS)의 종류 및 농도에 크게 의존하였다. 유도용액 농도가 증가함에 따라 FO막의 수투과량이 증가하였으며, 1 M의 NaCl을 유도용액으로 사용한 경우 총질소 배제 효율은 55%이었으나 1 M의 glucose를 유도용액을 사용한 경우 거의 완벽한 총질소 배제 효율을 나타내었다. AFBR 유출수를 FO막으로 24시간 동안 여과를 진행하였으나 파울링에 의한 수투과량의 감소는 관찰되지 않았다.

• 상하수도학회지
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• 제31권4호
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• pp.303-310
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• 2017

Pressure retarded osmosis(PRO) has attracted much attention as potential technology to reduce the overall energy consumption for reverse osmosis(RO) desalination. The RO/PRO hybrid process is considered as the most logical next step for future desalination. The PRO process aims to harness the osmotic energy difference of two aqueous solutions separated by a semipermeable membrane. By using the concentrated water(RO brine) discharged from existing RO plants, the PRO process can effectively exploit a greater salinity gradient to reduce the energy cost of processing concentrated water. However, in order to use RO brine as the draw solution, PRO membrane must have high water flux and enough mechanical strength to withstand the high operational pressure. This study investigates the development of a thin film composite PRO membrane and spiral wound module for high power density. Also, the influence of membrane backing layer on the overall power density was studied using the characteristic factors of PRO membranes. Finally, the performance test of an 8-inch spiral wound module was carried out under various operating conditions(i.e. hydraulic pressure, flow rate, temperature). As the flow rate and temperature increased under the same hydraulic pressure, the PRO performance increased due to the growth of water permeability coefficient and osmotic pressure. For a high performance PRO system, in order to optimize the operating conditions, it is highly recommended that the flow pressure be minimized while the flow rate is maintained at a high level.

• 멤브레인
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• 제28권1호
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• pp.75-82
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• 2018

정삼투법을 이용한 해수담수화는 역삼투 공정에 비해 에너지 절감이 가능하여 해수담수화 차세대 기술로 주목받고 있다. 막을 기반으로 하는 수처리 분야에서 분리 성능을 향상시키고 새로운 기능을 부여하기 위해, 고분자 매트릭스에 필러인 나노물질을 삽입하는 박막 나노복합체 분리막(thin film nanocomposite, TFN) 개발에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 딥 코팅(dip coating) 방법을 기반으로 한 다층박막적층법(Layer-by-layer, LBL)을 이용하여 산화그래핀(graphene oxide, GO)의 나노 적층구조를 제어하여, 정삼투 공정에서의 높은 안정성 및 높은 수투과도 및 염 제거, 낮은 염 역확산을 갖는 그래핀 나노복합체 분리막을 개발하고자 하였다. 정삼투 공정의 성능 향상을 위한 산화그래핀의 환원 반응시간과 LBL 딥코팅 적층 수의 최적화를 통해, 수투과도 2.51 LMH/bar, 물분자 선택성 8.3 L/g, 염 제거율 99.5%를 갖는 나노복합체 분리막을 개발하였다. 이는 상용화된 CTA FO 분리막보다 수투과도는 10배, 물분자 선택성은 4배 높게 향상되었으며, 염 제거율은 비슷한 수준으로 나타났다.

• 멤브레인
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• 제29권2호
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• pp.111-121
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• 2019

정삼투 공정에 유용한 유도용질로서 diethyl malonate를 사용한 citrate 계열의 유기 화합물을 합성하였다. 최종적으로 얻은 potassium pentane-1,3,3,5-tetracarboxylate는 $^1H-NMR$과 $^{13}C-NMR$을 통하여 확인하였다. 유도용질의 물성을 확인하기 위해 삼투압, 용해도, 수투과도, 역염 투과도를 측정하였다. 합성한 유도용액을 사용하여 정삼투 공정을 진행한 결과, 동일한 citrate 계열인 trisodium citrate 및 tripotassium citrate보다 높은 수투과량을 나타내었으며 염의 역확산 정도는 NaCl에 비하여 매우 낮은 값을 나타내었다. 합성된 유도용질의 삼투압은 NaCl보다 약 25% 낮았으나 물에 대한 용해도는 NaCl의 8.8배인 317 g/100 g water의 값을 나타내었다. 정삼투 종료 후 유도용질의 회수를 위해 상용화된 나노여과막을 사용하였고, 낮은 압력에서 효율적으로 회수가 가능하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.1002-1007
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• 2010

This study evaluates the electro-osmotic hydraulic conductivity for the clay specimen by applying the series of the voltage gradient simultaneously with different stress conditions. The test results shows that the shrinkage of voids corresponds to the linear decrease in the electro-osmotic seepage velocity, and the changes of electro-chemical characteristics in the specimen induces the gradual decrease of the electro-osmotic seepage velocity with the constant voltage gradient.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1994년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.60-61
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• 1994

복합막은 기존의 비대칭막에 비해서 극히 얇은 표면층을 형성할 수 있다. 이러한 복합막은 배제율도 우수할 뿐만아니라 투과속도 또한 매우 큰 특징을 가지고 있으며, 해수의 담수화를 비롯하여 초순수 제조 등 각종 산업분야에서 많이 응용되고 있다. 우수한 분리막을 제조하기 위해서는 막의 표면층을 보다 더 치밀하고 얇게 형성할 수 있어야 한다. 이렇게 하기 위해서는 지지막 또한 매우 중요한 요인으로 작용한다. 표면층이 치밀하고, 가능한 한 porosity가 큰 지지막을 제조해야한다. 따라서 본 연구에서는 고분자 물질로 Polyethersulfone을 사용하여 지지막을 만들었다. 이 지지막위에 계면중합법으로 NF/RO용 복합막을 제조하였다. 높은 투과 속도 및 염의 배제율이 우수한 복합막을 제조하기 위해서 먼저 Polymer 농도, 첨가제 종류및 농도 등에 의한 각종 제막조건에 따른 지지막의 성능을 조사하였다. 여기에 Monomer 농도를 변화시켜서 계면중합으로 복합막을 제조하여 그 성능 변화를 측정하였다.

• 멤브레인
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• 제17권1호
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• pp.44-53
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• 2007

본 연구에서는 나노여과막과 역삼투막의 표면 개질을 통하여 유량의 향상 및 내오염성을 향상시키는 제조 방법을 개발하였다. 실란 화합물이 코팅된 복합막의 표면 성질이 막 오염 지수 MFI 값에 미치는 영향을 살펴보았다. 상용화된 역삼투막(RE1812-LP)과 나노여과막(ESNA 4040-LF) 복합막을 기저막으로 사용하여 실란 커플링제의 농도를 달리하여 개질 복합막을 제조하였다. 실란 커플링제 aminopropylmethoxydiethoxysilane은 아민 관능기와 3개의 알콕시 관능기를 가지며 아민 관능기가 가지는 친수성 특성이 개질막의 투과 수량 및 내오염성에 미치는 영향을 조사하였다. 개질막의 실란층의 안정적인 형성을 확인하기 위하여 FE-SEM, 접촉각 측정 및 제타 전위값 등의 표면 특성 변화를 살펴보았다. 특히 개질된 나노여과막의 2가 이온 수용액을 공급수로 할 경우 염제거율에 대한 영향 없이 내오염성이 현저히 증가함을 확인하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제8권3호
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• pp.279-292
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• 2017

This study was aimed at ultrafiltration (UF) as a pretreatment before reverse osmosis (RO) within the scheme of hybrid reverse osmosis-multistage flush (RO-MSF) desalination. Seawater at elevated temperature (after MSF heat-exchangers) was used as a feed in this process. The pretreatment system was represented as a set of functionally-linked technological segments such as: UF filtration, backwashing, chemical- enhanced backwashing, cleaning, waste disposal, etc. The process represents the sequences of operating cycles. The cycle, in turn, consists of the following unit operations: filtration, backwashing and chemical-enhanced backwashing (CEB). Quantitative assessment was based on the following indicators: normalized permeability, transmembrane pressure, specific energy and water consumption, specific waste generation. UF pre-treatment is accompanied by the following waste streams: $W1=1.19{\times}10$ power of $-2m^3$ (disposed NaOCl with 0.0044% wt.)/$m^3$ (filtrate); $W2=5.95{\times}10$ power of $-3m^3$ (disposed $H_2SO_4$ with 0.052% wt.)/$m^3$(filtrate); $W3=7.26{\times}10$ power of $-2m^3$ (disposed sea water)/$m^3$ (filtrate). Specific energy consumption is $1.11{\times}10$ power of $-1kWh/m^3$ (filtrate). The indicators evaluated over the cycles with conventional (non-chemical) backwashing were compared with the cycles accompanied by CEB. A positive impact of CEB on performance indicators was demonstrated namely: normalized UF resistance remains unchanged within the regime accompanied by CEB, whereas the lack of CEB results in 30% of its growth. Those quantitative indicators can be incorporated into the target function for solving different optimization problems. They can be used in the software for optimisation of operating regimes or in the synthesis of optimal flow- diagram. The cycle characteristics, process parameters and water quality data are attached.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.547-553
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• 2018

제철공정에서 물 사용량은 조강 생산량 당 $4.2m^3$/톤으로 많으며 폐수의 성상에 있어서 철, 망간 등 물질을 포함하고 있다. 특히 동남아시아의 일부지역은 다른 지역에 비해 실리카의 농도가 높다. 실리카는 물 재이용을 위한 막 처리과정에서 막 폐색의 주된 요인으로 작용하기 때문에 물 재이용에 있어 제한요소이다. 실리카 농도가 높은 제철폐수의 경우 철 이온과 실리카에 의한 규산제일철 형성에 의한 막 폐색 발생우려가 높다. 본 연구는 두 가지 경우에 대하여 파일럿 테스트를 실시하였다. 제철폐수 처리수의 경우 RO 파일럿 테스트는 플럭스 15.9LMH 및 18.8LMH로 112일 동안 수행하였다. 실험결과 플럭스의 변동 및 차압(TMP, trans membrane pressure)이 크게 나타났으며, 최소 투과율은 78%로 낮아 막 폐색 가능을 확인할 수 있었다. 오탁수 처리수를 이용한 RO 파일럿 테스트는 플럭스 18.8LMH로 46일 동안 수행하였으며, 철 이온 농도는 0.11mg/l으로 폐수 처리수보다 낮았다. 실험결과 철 이온 등의 농도가 낮은 오탁수 처리수는 플럭스 및 TMP의 변동이 작아 RO 막 폐색현상이 폐수 처리수보다 저감됨을 알 수 있었다. 유입수 조건이 실리카, 철 및 망간 농도가 높은 경우 MF 전처리를 통해 RO 막 폐색현상을 저감시킬 수 있었다.