연구에서는, 전기방사법을 이용하여 산화철-산화그래핀(Fe3O4/GO, metallic graphene oxide; MGO)이 도입된 PVdF/MGO 복합나노섬유(PMG)를 제조하였으며, 이를 활용하여 비소제거에 대한 특성 평가를 진행하였다. MGO의 경우 In-situ-wet chemical 방법으로 제조하였으며, FT-IR, XRD분석을 진행하여, 형태와 구조를 확인하였다. 나노섬유 분리막의 기 계적 강도 개선을 위하여 열처리과정을 진행하였으며, 제조된 분리막의 우수한 기계적 강도 개선 효과를 확인할 수 있었다. 그러나, PMG 막의 경우, 도입된 MGO의 함량이 증가할수록 기계적 강도가 감소되는 경향성을 보여주었으며, 기공크기 분석 결과로부터, 0.3~0.45 μm의 기공크기를 가진 다공성 분리막이 제조되었음을 확인할 수 있었다. 수처리용 분리막으로의 활용 가능성 조사를 위해, 수투과도 분석을 실시하였다. 특히, PMG2.0 샘플의 경우 0.3 bar 조건에서, PVdF 나노섬유막(91 kg/m2h)에 비해 약 70% 향상된 결과값(153 kg/m2h)을 나타내었다. 또한, 비소 흡착실험 결과로부터, PMG 막의 경우, 비소3 가와 5가에 최대 81%, 68%의 높은 제거율을 보여주었으며, 흡착등온선 분석으로부터, 제조된 PMG 막의 경우 비소3가, 5가 모두 Freundlich 흡착거동을 따른다는 것을 확인하였다. 위 모든 결과로부터, PVdF/MGO 복합 나노섬유 분리막은 비소제거 및 수처리용 분리막으로 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

제올라이트 분리막은 알루미나 등 다공성 지지체 표면에 3차원적으로 서로 연결된 주기적인 미세기공을 갖는 제올라이트 층을 치밀하게 코팅한 복합 소재이다. 현재 LTA, FAU, CHA 제올라이트 분리막이 투과증발 분야에서 상업화되었고 이는 PVA 판형 막에 비하여 현저한 물 투과도와 물/알코올 선택도를 갖기 때문이다. 국내의 경우도 ㈜파인텍에서 LTA 제올라이트 분리막과 시스템이 사업화되었다. 최근 제올라이트 분리막을 이산화탄소 포집, 수소 회수 등 기체분 리에 이용하려는 연구가 시도되고 있다. 제올라이트 분리막은 고분자 분리막에 비하여 가격이 비싸다고 알려져 있으나 원자재 측면에서 보면 오히려 저렴할 수 있다. 대량 생산, 생산 공정 개선 등이 이루어진다면 폴리머 분리막과 대등 한 가격경쟁력을 가질 것이 예상된다.

접촉막은 기존 흡수 공정과 분리막의 장점을 결합한 하이브리드 공정으로써, 고효율-저에너지 공정으로 주목받고 있다. 접촉막에 사용되는 분리막은 물질전달 저항을 최소화하기 위하여 높은 소수성과 기공도가 확보되어야하며, 화학 흡수제에 대한 내성이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 화학적, 열적 안정성이 뛰어난 세라믹 소재의 중공사막 제조하고, 소수성으로 개질하여 모듈화하였다. 또한, 세라믹 중공사막 모듈을 이용하여 CO2 흡수 성능을 평가하고 분석하였다.

분리막 수처리 공정에서는 완결성 테스트를 통해 막 손상을 감지하고, 수작업으로 손상부분을 찾아내어 해당 부분을 보수하는 방식이 사용된다. 이러한 방법으로 보수하는데 많은 시간과 전문 인력이 필요하므로 이에 대한 개선이 필요 한 시점이다. 당사에서는 산업통상자원부/한국산업기술진흥원의 지원을 받아 예일대학교와 국제공동연구를 통해 차세대 분리막 복원기술을 개발하였다. 본 기술은 분리막의 손상된 부위에 Healing agent를 침적시키고, Cross-linker를 주입하여 손상된 부분에 큰 고분자를 형성시켜 보수하는 기술이다. 현재 Lab 테스트를 통해 효과 를 확인하였고, 실규모 막모듈을 이용하여 검증평가를 진행한 후 상용화를 준비 할 예정이다.

역삼투 기반 해수담수화 기술은 전 세계 물 부족 문제 해결의 대안으로 주목 받아왔다. 최근에는 에너지 효율의 한계를 극복하기 위한 차세대 저에너지 기술들이 연구되고 있다. 정삼투 공정의 해수 희석을 통해 역삼투 공정에 필요한 에너지를 낮추는 FO-RO 공정, 그리고 압력지연삼투를 통한 에너지 회수와 막증발 기술을 통한 고수량 확보의 MD-PRO 공정이 미래의 해수담수화 기술들이다. 하지만 수처리 분야에서는 현재 시행 가능하며 역삼투 기술 본연의 효율을 극대화시키는 기술을 필요로 하고 있다. 이에 KORAE 연구단은 세계 최고 수준의 저에너지 3.3 kWh/m3 해수담수화 플랜트 구축을 목표로 하여 적조 및 고염 대응 전처리, 역삼투막 및 모듈 시스템 개발을 진행하며 해수담수화 기술의 최적화를 연구 중이다.

분자 전산모사는 다양한 화학물질들을 원자 및 분자 수준에서 모델화하여 전산모사를 수행하는 방법으로서, 실험적으로 분석하기 어려운 화학 구조상의 특 징들이 그 물질의 특성에 미치는 영향을 파악하는데 도움을 줄 수 있다. 특히, 고분자 분리막의 경우 화학구조가 복잡하고, 이런 복잡한 요소들이 전체 특성에 영향을 미치기 때문에 원자나 분자들의 개별적인 영향을 파악하기 매우 어렵기 때문에, 분자 전산모사 기술이 유용하게 활용되어질 수 있다. 본 발표에서는 다양한 분자 전산모사 기술의 장단점 및 가능성/한계 등을 소개하여 분리막 연구 자 들이 분자 전산모사 기술을 활용하는 데에 있어서 도움을 주고자 한다.

본 연구에서는 MF/UF/RO/MD와 같은 다양한 종류의 막여과 공정에 대하여 에너지 사용량을 분석하기 위한 기법을 개발하기 위하여 수행되었다. 에너지 흐름 분석을 위하여 공정모사 모델을 개발하였으며 이를 이용하여 각 단계별 유효에너지와 에너지 손실을 계산하였다.

향후 물 산업은 국민소득 증가, 깨끗하고 안전한 물에 대한 수요 증가, 기후변화에 따른 물부족 심화, 인구밀집형 Mega City 부상으로 물재이용 시장이 급성장하는 등 물 전문기업의 서비스 시장 확대가 예상됨에 따라 Membrane 방식의 수처리 선진기술을 보유하고 있는 업체를 중심으로 시장이 재편될 것으로 예상할 수 있다. 또한, 물 산업은 수자원, 상하수, 지하수, 폐수 등 매체별로 분산된 시장이 아니라 토털솔루션을 요구하는 시장으로 변화되고 있는 만큼 물관련 기업의 역할이 매우 높아질 것으로 기대된다. ㈜효성은 지난 20년 가까이 분리막 소재 및 제막 기술에 대한 연구를 진행하여 왔고 이번 발표를 통하여 상업화된 분리막 연구 결과와 실제 적용사례, 이를 바탕으로 차세대 분리막 개발내용까지 소개하고자 한다.

국내 물산업의 경우 하수분야에서 점진적으로 상수분야로 전환되고 있으며, 그 일환으로 유수율제고를 통한 맑은물 공급을 목적으로 노후정수장 개량과 상수관망 정비사업에 필요한 「지방상수도의 노후도 실태평가 및 정비사업 타당성조사」를 수행중에 있다. 그중 환경부는 2008년부터 정수처리시설의 투자확대를 목적으로 20년 이상 노후화된 정수장의 Retrofitting이나, 기존 정수장 고도처리도입시 막여과공정 우선적으로 도입하는 계획을 수립하고 예산지원 등을 통하여 보급확대에 노력하고 있으나 시장의 활성화가 이루어지지 않고 있다. 따라서 국내 막여과 수처리사업의 정책방향과 사업추진현황 분석을 통하여 시장활성화를 위한 방안을 제시하고자 한다.

We have studied ternary polymer blend system (A-B/C), which A and C polymers have attractive interactions. The blend was prepared as thin layer coating on the top of the supporting membrane, such as alumina, by layer-by-layer deposition of each polymer from the diluted solution. By controlling the fraction of polymer, the morphology of the blend showed various states including inter-connected porous structure at a certain condition. In addition, we tried to have the better control in pore size and function by introducing small molecule-containing layers atop of the blended coating. The selectivity of filtering and flux of the coated membrane was studied by filtration experiments with aqueous mixtures of various sized solutes including inorganic and organic compounds. Beneficially, the active layer coating exhibited anti-fouling effect.

전세계적으로 화석연료의 과다한 사용으로 인한 지구온난화 및 고유가 시대에 직면하고 있다. 이에 따라 세계 각국은 신재생에너지 개발 및 적용을 통해 지구온난화문제와 에너지 자립화를 위한 노력을 기울이고 있다. 바이오 메탄은 실현 가능성이 가장 높은 분야의 하나로, 대부분 음식물 쓰레기 처리장, 매립지, 축산폐수 및 하폐수 처리시설에서 혐기성소화공정을 통해 얻어진다. 발생된 메탄가스를 정제하여 고순도로 이용하는 기술은 설치비가 저렴하고 운전이 편리하여 유럽을 비롯한 전세계에서 상용화되어 왔으며 IEA 자료에 의하면 고순도화 플랜트의 설치사례가 2011년 이후 급격히 증가되었다. 본 발표에서는 전세계 정제플랜트의 시장규모, 국내외 기술현황, 화학연구원에서 개발중인 분리막 정제기술의 연구를 소개하고자 한다.

HFCs, PFCs 및 SF6 등으로 대표되는 불화가스는 반감기가 길고 지구온난화지수(GWP)가 높아서 그 발생량에 비해 지구온난화에 미치는 영향이 상대적으로 높다. 특히 반도체/LCD 제조공정에서 발생하는 폐 PFCs는 저농도로 분리농축공정의 경우 공정 특성 상 정압제어가 가능한 기술이어야 한다. 본 연구에서는 이를 고려한 분리·농축 시스템으로 분리막시스템과 혼성시스템(분리막+흡착)을 설계, 제작하여 비교연구를 수행하였다. 그 결과, 불화가스 농축도는 분리막시스템이 혼성시스템에 비해 높았으나, 회수율은 낮았으며 혼성시스템의 경우 대체적으로 농축도는 낮은 반면, 회수율은 높은 결과를 보였다.

MBR 기술은 지난 20여 년 동안 처리성능과 효율성 그리고 비용절감 측면에서 빠른 속도로 발전하고 있다. 또한 안정적인 하수처리와 하수재이용관점에서 핵심기술로 널리 인식되고 있다. 본고에서는 MBR 기술의 개발과 상업적 응용에 관한 발전과정을 재조명하고 세계 시장의 전망을 제시하고자 한다. 주요 적용기술에 대해 다음 5가지 측면에서 검토하여 제시하였는데 1) MBR 기술의 진화, 2) MRBs의 상업용 기술, 3) 대용량 MBR 플랜트 설치 사례, 4) MBR 시장의 성장, 5) 기술의 발전방향 순으로 제시하였다. 마지막으로 MBRs에 대한 경제적, 환경적, 그리고 기술적 측면에서 향후 발전방향을 1) 초기투자비, 2) 처리 수질, 3) 분리막 소재/모듈, 4) MBR 장비와 공정, 5) 운영비용, 향후 6) 혐기성 MBRs 공정과 같은 차세대 기술 분야로 나누어 제시하였다.

본 연구를 통하여 나노입자를 분리막의 표면에 함침시킴으로써 MBR 공정상에서 가장 큰 문제인 막 오염 문제를 해결하고자 하였고 실제 제작된 분리막의 현장적용 테스트를 거쳐서 개발된 분리막의 막 오염 저항성질을 확인하였다. 실험과정은 본 연구를 통한 티타니아가 함침된 분리막 제품과 국외의 타사 제품과의 장시간 현장적용 테스트를 통해 본 연구 제품의 우수성을 확인할 수 있었다. 본 연구 제품은 활성슬러지의 농도가 7,000∼13,000 mg/L의 고농도인 조건에서 20∼25 L/m 2 ⋅hr의 투과유량을 꾸준하게 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 아울러 막과 막사이의 배치거리, 막과 산기관의 배치거리, 산기관의 홀 크기, 세정액의 농도 및 처리 방법 등에 따른 분리막의 투과유량의 거동 등을 살펴보았다. 즉 이들 부수적인 변수들의 최적화를 통해 분리막의 물성을 극대화할 수 있는 방법을 모색해 보았다.

원자력 발전의 고온 가스로(high temperature gas-cooled reactor, HTGR)의 냉각제로 사용되는 He가스의 열에너지를 이용하여 물을 분해해서 수소를 생산하는 "열화학적 수소제조 IS프로세스"에 대해 설명하였다. 특히, 분리막 기술의 이용에 관한 연구를 중점으로 정리하였다. 고온 원자력 열에너지를 이용한 열화학적 수소 제조법은 실현 가능한 단계까지 왔다고 생각되며, 아직 연구 개발 과제가 많이 남아 있지만, 미래의 청정에너지 중의 하나인 수소를 대량 생산할 수 있는 가능성을 갖고 있다.

본 총설에서는 지구온실기체인 배가스내의 이산화탄소의 분리기술중 가장 잠재성이 큰 막분리기술에 관해 기술하였다. 고분자막에 대한 기체투과(용해확산)이론과 이산화탄소/질소의 물리적인 특성을 배경으로, 많은 문헌에서 발표된 고분자소재의 투과데이터를 분석하고 이를 통해 고분자막의 물리화학적인 구조와 이산화탄소/질소의 투과선택성의 상관관계를 설명하였다. 상업적으로 기체분리에 가장 널리 사용되는 중공사막모듈의 및 분리막공정의 동향에 대해 소개하였다. 마지막으로 국내외에서 발표된 이산화탄소/질소 분리막에 대한 현재까지의 연구동향과 앞으로의 전망에 대해 기술하였다.

폐수를 한외여과할 경우 발생하는 막오염 현상을 최소화하기 위하여 세척수로 주기적으로 역세척 하였을 때 그 효과와 최적 조건을 조사하는 것이 본 연구의 목적이다. 폐우우유팩을 재셍히여 화장지를 생산하는 A 회사 및 골판지를 재생하는 B회사의 응집 침전 처리수를 대상으로, 평균기공의 크기가 0.02μm인관형 알루미나 세라믹 한외여과막으로 처리하면서 역세척 주기의 변화가 막오염과 투과수의 수질에 미치는 영향을 조사하였다. 이 대 역세척 시간은 모든 경우에 3초식 일정하게 행하였다. 원수 및 투과수의 부유 고형물 및 총용존 고형물, 화학적 산소요구량을 분석한결과, A회사의 폐수는 역세척 주기가 15초로 가장 짧은 경우 부유 물질의 배제율이 가장 우수하였다. 그러나, 화학적 산소요구량의 배제율은 A회사 및 B회사의 폐수가 모두 역세척 주기가 30인 경우 가장 높았다. 한편, 총용존 고형물의 배제율은 A회사 폐수가 역세척 주기 30초와 60초에서 유사한 ？을 보였고, B회사 폐수가 역세척 주기 60초에서 가장 탁월하였다. 운전시간에 다른 투과 플럭스의 변화로 역세척이 막오염의 진행에 미치는 영향을 조사한 결과, A회사 및 B회사의 응집 침전 처리수 모두 역세？을 하였을 때 투과플럭스가 서서히 감소하였고, 정상 운전시 보다 높은 값을 나타내었다. 그러나, 가장 높은 투과플러스를 유지하는 조건은 A회사 폐수와 B회사의 폐수가 차이를 보였는데 수질조사 결과 A회사 폐수는 부유 고형물 및 화학적 산소요구량이 높았으나 B회사 폐수는 종용존 고형물이 상대적으로 많기 때문에 발생한 결과로 추정된다.Energy)를 구해본 결과, μc-Si:H의 Ea 가 가장 낮은 것을 관찰 할 수 있었다.s derived by combining the numerous rainfall-runoff data. The conclusions are as follows; 1)The oscillations in the derived unit hydrograph are reduced by combining the data from each flood event. 2) The reciprocals of the minimum eigenvalue of XTX, 1/k and the condition number CN are increased when the oscillations are active in the derived unit hydrograph. 3)The parameter estimates are validated by extending the model to the Soyang river Dam site with elimination of the autocorrelation in the disturbances. Finally, this paper illustrates the application of the multiple regression model to drive an optimal unit hydrograph dealing with the multicollinearity and the autocorrelation which cause some problems. 우선적으로 고려하여 사용할 농약을 선