CO2 포집을 위한 아민흡수기술의 문제점으로 제기되고 있는 과다한 재생에너지의 감소를 위해 최근 접촉막 기술이 주목받고 있다. 하지만 대부분의 기존 연구들은 고분자 분리막을 이용하여 수행되었고, 장기 운전 안정성 문제가 제기되었다. 세라믹 분리막은 고분자 분리막에 비해 화학적·열적안정성이 뛰어나 접촉막 탈거 공정에서의 장기 안정성을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 세라믹 중공사 접촉막 탈거 장치를 고안 및 제작하였고, 아민흡수제를 이용하여 탈거특성을 분석하였다.

세라믹 중공사형 분리막은 열적, 화학적 안정성, 내구성이 우수하며 packing density를 증가 시킬 수 있어 수처리용 분리막으로 적합하다. 중공사형 세라믹분리막은 보통 상전이법에 의해 제조하지만, 생산 속도 및 세라믹 함량 제한이라는 기술적 한계를 갖는다. 뿐만 아니라 세라믹 소재가 갖는 특성인 취성으로 인해 scale-up의 한계가 있는 것으로 보고되었으며 이를 해결하기 위해 고강도 세라믹 중공사형 분리막의 제조가 요구되는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 새로운 제막 방식인 상전이-압출 공정을 통해 생산속도를 높여 세라믹 분리막의 대량 생산에 적합할 것으로 사료되며, 제조 용액 내세라믹 분말의 함량 증가 및 소결 조건을 통해 고강도 세라믹 중공사형 분리막을 제조 할 수 있었다.

최근 먹는물 수질 기준 강화에 따라 정수처리시설에 고분자 나노여과(Nanofilatration, NF)막이 도입되고 있으나, 화학 세정으로 인한 막의 주기적인 교체가 불가피하다. 반면, 세라믹 막은 강한 물리/화학적 내구성을 지니고 있으나, NF막 제조 기술의 한계로 상용화되지 못하고 있다. 연구에서는 알루미나-지르코니아 나노물질을 여과코팅 방법으로 세라믹 막의 평균 공극 크기를 감소시켰고, SEM-EDX, 분획분자량, 자연유기물, 염(CaCl2) 제거를 통해 막의 특성 변화를 분석하였다. 제조된 막은 분획분자량이 400 Da.이고, Suwannee river 자연유기물과 염의 제거율이 각각 92%와 58%였다. 이취미 물질인 지오스민 제거평가 결과, 실험조건에서 65%의 지오스민이 제거됨을 확인하였다.

평관형 알루미나 세라믹 멤브레인을 적용한 실험실 규모의 단독 혐기성 유동상 멤브레인 생물반응기 (Anaerobic Fluidized Bed Ceramic Membrane Bioreactor, AFCMBR) 하수처리 적용 가능성을 평가하였다. 단독 AFCMBR은 25℃에서 395일 간 합성폐수의 평균 유입 COD 260 mg/L에서 연속운전 되었다. 운전기간 동안 약 25 mg/L의 NaOCl 용액을 주입하여 주기적인 유지세정으로 멤브레인 투과플럭스 14.5-17 L/m².hr 달성이 되었다. 투과수의 용해성 COD는 1시간 HRT 에서 23 mg/L 이었고 고형물 발생량은 0.014 gVSS/gCODremoved였다. 단독 AFCMBR 운전 요구 전기에너지는 0.038 kWh/m³ 이었고 생산되는 메탄발생 전기에너지의 약 17%에 해당되었다.

A-B Process는 A 단계에서 에너지 회수능력을 획기적으로 향상시키고, B 단계에서는 에너지 소비를 절감할 수 있는 기술로 구성되는 것을 특징으로 한다. A-B Process는 다양한 단위기술로 구성이 가능하며, 향후 에너지 생산 하수처리 시설을 위해서 필수적이라고 할 수 있다. 대표적으로 A단계는 고속활성슬러지 공법 또는 혐기처리로 구성하여 일반 활성슬러지공법과 대비 높은 COD Capture가 가능하며, A단계에서 제거되지 않은 일부 유기물과 질소는 B단계에서 단축질산화/탈질공정 또는 부분질산화/아나목스 공정으로 에너지를 절감한 형태로 효율적인 제거가 가능하다. 본 연구는 A단계에서 혐기성 세라믹 분리막 생물반응조 공정을 도입하여 하수처리로부터 90% COD Capture가 가능하였다.

연구에서는 펄프공정으로부터 배출되는 리그닌 추출물 내의 금속이온분리를 위한 연구를 진행하였다. α- Alumina 분말에 DMAc (N,N-dimethylacetamide) 용매와 PESf (Polyethersulfone) 고분자를 혼합하고 PVP (Polyvinylpyrrolidone) 분산제를 첨가하여 슬립 캐스팅 방법으로 분리막을 제조하였다. 분리막은 CFP (Capillary Flow Porometer) 장치 를 통해 기공크기를 측정하고 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) 장치를 이용하여 실제 분리막 표면과 단면을 관찰하였다. 플럭스는 분리 실험장치를 이용하여 시간당 여과된 무게를 측정하여 계산하였다. 기공크기측정은 0 psi에 서 30 psi까지 서서히 증가하는 승압조건에서 진행하였다. 분리막의 기공크기는 0.4 μm 크기를 가지며 플럭스는 분리막의 파 울링에 의해 초기 플럭스 값인 6.36 kg⋅m-2⋅h-1에서 1.98 kg⋅m-2⋅h-1으로 감소하여 3시간 이후부터 일정해지는 것을 확인 하였다. 투과 실험 후 막 오염물질은 간단한 세척을 통해 제거 가능하였다. 분리실험을 통해 초기 리그닌 추출물 내에 포함되 어 있던 Na은 69%만큼 줄었고, Fe은 87%, K은 95%, Ca은 93%, Mg은 96%만큼 제거됨을 보였다

The durability degradation of concrete pavement by winter deicer is brought up as a significant risk, and its maintenance brings a high expense. Therefore, a proper repair materials for such concrete pavement are required. In this study, the properties of compressive strength, ability to resist chloride ion penetration, and dry shrinkage of Chemically bonded ceramics(CBC) and Calcium Sulfo Aluminate based ultra rapid harding cement(CSA) were assessed to evaluate its applicability as a repair material of concrete pavement road. As a result, the CBC mortar flow showed a 220㎜, and the initial setting time of CBC was 18 minutes. The compressive strength of CBC mortar was 31.3㎫ in 2 hours, 56.6㎫ in 24 hours, and 79.1㎫ in 28 days, showing a significant level. And the ability to resist chloride ion penetrations of CBC showed 433 Coulombs, which fell under very low level. The drying shrinkage of CBC mortar until 56 days was between 150 × 10-6 with -100 × 10-6, showing a significant very low level. As above, CBC has excellent compressive strength, chloride ion penetration resistance, and volume stability, and showed better performance than CSA. Therefore, CBC in the future could be used in repair of concrete pavement.

Ink-jet printing techniques with ceramic ink, which contains ceramic pigments as colorant, are in increasingly use in the ceramic industry. Generally, ceramic pigments that are produced by conventional method show diameters of several micrometers; these micrometer sized particles in the ink-jet printing process can cause undesirable behavior such as print head nozzle clogging. To prevent this problem, a particle size reduction process is required. In this study, CMYK (cyan, magenta, yellow, black) pigments were synthesized via solid state method. Each pigment particle was milled to submicron size by an attrition mill. The effects of micronizing on the morphology, mechanical property, crystal structure and color property of the CMYK ceramic pigments were investigated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), particle size analysis (PSA), X-ray diffraction (XRD) and CIE L*a*b*.

Recently, there have been many efforts to establish suitable processes for recycling fly ash, which is produced in thermal power plants and which poses serious environmental problems. Use of fly ash as a major ingredient of ceramic tiles can increase fly ash utilization, as well as reduce the cost of raw materials in ceramic tile production. In this study, the effects of fly ash addition on ceramic tile properties such as bending strength, water absorption and porosity were investigated. A manufacturing process of ceramic tile was developed for utilization of fly ash with high carbon content. In this approach, it is important to hold the ceramic tiles at a temperature that is sufficient for carbon oxidation, before the pores supplying oxygen to the inside of the ceramic tile are sealed. Ceramic wall tiles were manufactured with 0-40wt% of fly ash addition. The water absorption and porosity of the fired body were slightly changed with increasing fly ash content up to 30wt% and decreased with greater amounts of fly ash addition. The bending strength of ceramic tile including 10wt% fly ash increased, reaching a level comparable to that of ceramic tile without fly ash.

새로운 알루미나 (Al2O3)와 실리카(SiO2)로 이루어진 규산알루미나질 납석광물을 적용하여 세라믹 지지체를 개발하고 수처리 적용가능성을 평가하였다. 납석 세라믹 지지체의 순수투과도는 약 1370 L/m2.hr.bar 였으며 지표수의 탁도 및 유기물의 제거율은 각각 98 %와 75 %였다. 실 하수처리장 MBR의 MLSS를 취수하여 실험한 결과 완벽한 SS 제거효율을 나타내었다. 모듈간격에 따른 납석지 지체 파울링 현상을 관찰한 결과 모듈간격이 증가할수록 파울링은 감소하였으나 일정 모듈간격(3.5 cm)이상인 경우 파울링은 증가하였고 이는 공기 폭기량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다.

납석광물(Al2Si4O10(OH)2)은 알루미나, 실리카 등으로 조성된 비금속광물로 국내 매장량이 풍부하고 매장상태가 양호하여 산업원료소재로서 가치가 높다. 비금속광물 중 전라남도 A 광산에서 생산되는 납석은 세계 납석가격의 표준이 될 정도로 높은 품질을 보유하고 있으나, 분체기술력의 부족으로 원료만 수출하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 납석 세라믹 분리막 지지체 표면에 알루미나 코팅액을 사용하여 0.3μm의 기공크기를 가진 세라믹 분리막을 개발하였다. 또한, 혐기성 분리막 생물반응조 운전을 통해 세라믹 분리막의 여과 성능을 평가하였으며, 바이오 메탄가스 발생량 측정과 체류시간 변화에 따른 슬러지의 물리화학적 특성변화 조사를 통해 분리막 파울링의 원인을 규명하고자 하였다.

Waste oyster shells create several serious problems; however, only some parts of them are being utilized currently. The ideal solution would be to convert the waste shells into a product that is both environmentally beneficial and economically viable. An experimental study is carried out to investigate the recycling possibilities for oyster shell waste. Bulk ceramic bodies are produced from the oyster shell powder in three sequential processes. First, the shell powder is calcined to form calcium oxide CaO, which is then slaked by a slaking reaction with water to produce calcium hydroxide Ca(OH)2. Then, calcium hydroxide powder is formed by uniaxial pressing. Finally, the calcium hydroxide compact is reconverted to calcium carbonate via a carbonation reaction with carbon dioxide released from the shell powder bed during firing at 550oC. The bulk body obtained from waste oyster shells could be utilized as a marine structural porous material.

새롭게 제조된 납석기반 세라믹 멤브레인의 기본성능을 관찰하였다. 실규모 하수처리 membrane bioreactor (MBR) 미생물 고농도 현탁액을(MLSS : 약 6 g/L) 처리하는 납석기반 멤브레인 파울링 현상을 서로 다른 공기 폭기량과 막 간격에 대해 관찰하였다. 공극크기가 약 1.0 μm인 비코팅 납석기반 세라믹 멤브레인 지지체의 순수투과도의 경우 약 1100 L/m2⋅hr⋅bar로 측정되었으나 알루미나로 코팅된 납석기반 세라믹 멤브레인은 공극크기의 감소로(0.3 μm) 순수 투과도는 두 배가량 감소하였다. 실규모 MBR 미생물 현탁액을 적용한 침지식 여과실험에서 납석 기반 세라믹 멤브레인 지지체의 경 우 투과플럭스 20 LMH에서 공기폭기량을 증가시켰을 때 파울링은 감소하였다. 그러나 공기폭기가 파울링에 미치는 영향은 막간 간격에 상당히 의존하였다. 일정한 공기폭기 유량에서 막간간격의 증가는 파울링을 감소시켰으나 막간 간격을 3.5에서 5.4 cm로 증가시켰을 때 파울링 속도는 오히려 증가하였다. 알루미나 용액으로 표면코팅된 납석기반 지지체의 경우 유사한 결과가 관찰되었으나 파울링 속도는 코팅층이 없는 지지체에 비해 상대적으로 낮았다. 표면코팅에 상관없이 납석기반 지지체 와 멤브레인의 경우 거의 완벽한 SS 제거효율을 나타내었다. 또한 납석 지지체 알루미나 표면코팅은 PEG (분자량 8,000 kDa)을 적용하였을 시 멤브레인의 유기물 배제율을 향상시켰다.

제품은 사용된 소재에 따라 이미지가 달라지며 전달되는 감성 또한 다르게 느껴지기 때문에 적절한 소재의 선정은 매우 중요하다. 세라믹 제품의 표면에 사용되는 소재는 유약과 소지가 있으며 각각이 가진 속성뿐만 아니라 둘의 조합에 따라서도 표면의 촉감과 색상이 달라진다. 본 연구에서는 감성어휘를 통한 평가 방법을 활용하여 세라믹 표 면에 대한 시․촉각적 감성을 알아보고 시각을 활용한 촉감 감성과 촉각을 활용한 촉감 감성을 비교하고자 한다.국내외 유명 세라믹 제품 기업의 홈페이지에 나타난 제품의 마케팅 어휘 중 감성과 관련된 어휘를 중심으로 수집하 여 총 13개의 대표어휘를 선정하였으며 소재의 색상 및 균일도, 광택의 유무에 따라 3개의 유약과 4개의 소지를 조 합하여 총 12개의 자극물을 제작하였다. 촉각을 활용한 실험에서는 응답자(그룹T)가 제시된 자극물을 문지르기, 만 지기, 들어보기의 행동을 거쳐 감성을 평가하였다. 시각을 활용한 실험에서는 촉감 평가에서 유의미한 차이가 나타 나지 않은 자극물 3개를 제외한 9개로 평가를 진행하였으며 응답자(그룹V)는 촉각을 활용하지 않고 눈으로 보는 행동만으로 감성을 평가하였다. 촉각을 활용한 감성평가(그룹T)에서 가장 높은 감성 수치를 보인 표면은 백자와 투 명유의 조합에 대한 ‘순수한’ 감성이었으며 가장 낮은 감성 수치를 보인 표면은 흑토와 투명유의 조합에 대한 ‘순수 한’ 감성으로 나타났다. 한편 시각을 활용한 감성평가(그룹V)에서 가장 높은 감성 수치를 보인 표면도 그룹T와 마찬 가지로 백자와 투명유의 조합에 대한 ‘순수한’ 감성으로 나타났으며 가장 낮은 감성 수치를 보인 표면은 흑토와 청자 유의 조합에 대한 ‘캐주얼한’ 감성으로 나타났다. 두 그룹의 비교결과 촉각을 통한 감성과 시각을 통한 감성이 모두 유사하게 나타나지는 않으나, ‘예술적인’, ‘고급스러운’, ‘감각적인’, ‘낭만적인’, ‘신비로운’ 감성에서는 시각을 활용 하여 촉각을 통한 감성 경험이 가능한 것으로 나타났다.

CO2 포집을 위한 아민 흡수 공정은 현재 가장 상용화에 근접한 기술로 알려져 있다. 하지만 흡수탑 장치의 규모가 크고, 흡수제 재생을 위한 에너지가 과다하게 필요로 한다는 문제점이 제기되고 있다. 이러한 문제를 해결하고, 기존 공정에 비해 고효율-저에너지 기술인 접촉 분리막 공정의 연구가 주목받고 있 다. 본 연구에서는 화학적, 열적 안정성이 높은 세라믹 소재를 이용하여 중공사 막을 제조하고, 이를 모듈화하여 기-액 접촉 분리막 공정에 적용한 실험을 수행 하였다.

최근 원전해체, 원전사고 등으로 인한 수계 내 방사성물질 제거 기술로 고분자 소재의 분리막이 사용되고 있지만 고에너지 광선으로 막의 변형 및 파손이 중요한 문제점 중 하나이다. 무기계열의 세라믹막은 강한 내구성을 지니며, 기 존의 한외여과막 수준의 표면 공극 크기를 나노여과막 수준으로 개질할 경우 방사선 물질 제거에 효과적이다. 본 연구에서는 알루미나-지르코니아 나노물질 을 여과코팅 방법으로 세라믹막 표면을 나노여과막 수준으로 개질을 하였고, SEM-EDX, 분획분자량, 오염 전 투수량을 통해 막의 특성 변화를 확인하였다. 제조된 세라믹 나노여과막의 방사선물질 제거 평가로 우라늄(Uranyl nitrate hexahydrate) 2 mg/L 수용액을 사용하였고, ICP-MS 분석결과 40% 제거율을 확인하였다.

Ceramic membrane technology has been remarkably progressed for water treatment. The advantages were founded on the intrinsic properties of ceramics. Membrane fouling is regarded as a serious obstacles which deteriorate the stable purification process. The surface modification of ceramic membranes would be necessary to relieve the severe membrane fouling and to improve filtration efficiency. We aimed to develop a unique ceramic membrane with resistance to fouling. The ceramic membranes are subjected to chemical modification, and the surface charge effects were extensively investigated.

Single-staged anaerobic fluidized ceramic membrane bioreactor (AFCMBR) was operated at 25oC for the treatment of low-strength synthetic wastewater with chemical oxygen demand averaging 260 mg/L. Tubular ceramic membrane consisting of aluminun dioxide (Al2O3) with 0.5 μm pore size was used. Overall COD removal was achieved as 87-95% with effluent COD concentration of 15-30 mg/L at hydraulic retention time (HRT) ranging from 1 to 3 hr depending upon permeate flux. Maintenance cleaning with NaOCl solution improved GAC scouring to reduce biofouling effectively, which allowed TMP less than 0.15 bar at 20 L/m2.hr. Energy required to operate the AFCMBR was reduced to 0.038 Kwh/m3 at 17 L/m2.hr, which was about 17% of the electrical energy converted by methane produced by AFCMBR.

This work investigated the decomposition of aqueous anatoxin-a originated from cyanobacteria using an underwater dielectric barrier discharge plasma system based on a porous ceramic tube and an alternating current (AC) high voltage. Plasmatic gas generated inside the porous ceramic tube was uniformly dispersed in the form of numerous bubbles into the aqueous solution through the micro-pores of the ceramic tube, which allowed an effective contact between the plasmatic gas and the aqueous anatoxin-a solution. Effect of applied voltage, treatment time and the coexistence of nutrients such as NO3 -, H2PO4 - and glucose on the decomposition of anatoxin-a was examined. Chemical analyses of the plasma-treated anatoxin-a solution using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) and ion chromatography (IC) were performed to elucidate the mineralization mechanisms. Increasing the voltage improved the anatoxin-a decomposition efficiency due to the increased discharge power, but the energy required to remove a given amount of anatoxin-a was similar, regardless of the voltage. At an applied voltage of 17.2 kV (oxygen flow rate: 1.0 L min-1), anatoxin-a at an initial concentration of 1 mg L-1 (volume: 0.5 L) was successfully treated within 3 min. The chemical analyses using LC-MS and IC suggested that the intermediates with molecular weights of 123~161 produced by the attack of plasma-induced reactive species on anatoxin-a molecule were further oxidized to stable compounds such as acetic acid, formic acid and oxalic acid.

세라믹 소재는 고분자 나노섬유 분리막과 비교하여 우수한 열안정성과 고투과 물성을 가짐으로써 지난 10여 년간 많은 주목을 이끌어왔다. 최근 들어 높은 다공도와 유량을 가지는 세라믹 섬유 분리막이 금속 산화물을 이용하여 주로 전기 방사법에 의해 제조되어 왔는데, 이러한 세라믹 분리막의 제조 단가를 감소하며 성능을 향상시키기 위해 나노섬유의 선택층 을 가지는 세라믹 분리막들이 전기방사 공정과 개질 과정을 통해 개발되었다. 본 리뷰에서는 최근 수년간 세라믹 섬유 분리 막의 개발을 위한 연구 동향에 대하여 정리하였다.