정삼투막 성능 예측에는 Solution-diffusion model이 지배적으로 활용되어 왔으나, 기존 연구에서 수압과 삼투압이 동시에 작용하는 가압형 정삼투 공정에 대한 예측정확도가 감소하며, 이를 위해 수압이 투과성능에 미치는 영향을 convection과 diffusion을 동시에 고려해야한다는 연구결과가 보고되었다. 본 연구에서는 CTA-ES 및 PA-TFC 정삼투막을 이용하였으며, 활성층 측에는 NaCl 용액을, 지지층 측에는 증류수를 주입하고, 활성층 측에 삼투압과 동일한 수압을 가하여 농도변화에 따른 수투과도 및 염투과도의 변화양상을 평가하였다.

The development of alternative water resources has emerged as an effective method for solving drought of water resources due to extreme weather and increase in water consumption. Recently, in Korea, there has been active research on reverse osmosis desalination technology, wastewater reuse using forward osmosis membranes, and the forward osmosis(FO)-reverse osmosis(RO) hybrid process combining these two technologies. In this study, the basic performance of FO membranes manufactured by three domestic and international manufactures such as Microfilter Co., Ltd., Toray Chemical Korea Inc., and Hydration Technologies Inc., were investigated for wastewater reuse. In addition, as an experiment to select feed solution, the selected membranes were operated 48 consecutive hours using three secondary effluents pretreated by the UF membrane with a pore size of 0.1 μm and auto strainer with pore sizes of 1 μm and 100 μm as feed solution. Although there was not much difference in the operating performance. Thus, the treated water using the 100 μm auto strainer was selected as feed solution applied to the assessment.

지난 10년간 저에너지 측면에서 주목을 받았던 정삼투 공정은 최근 매우 다양한 분야로의 적용이 시도되고 있다. 초기의 MNPs, hydrogel 등의 유도용액의 개발로부터 유도용액의 회수를 필요로 하지 않는 해수와 담수의 삼투희석을 통한 FO-RO hybrid 공정을 비롯하여 식물 재배를 위한 영양 물질을 유도용액으로 사용하는 FDFO(fertiliser drawn FO), 고염도의 셰일가스 생산수의 방류를 위한 처리 등으로 적용이 확대되고 있다. 본 발표는 현재 다양한 분야에 적용되고 있는 FO 하이브리드 공정들에 대한 분석과 이를 통한 효과적이고 성공적인 정삼투 공정의 상업적 적용을 위한 FO 기술의 발전방향을 제시하고자 한다.

정삼투(FO) 공정은 역삼투(RO)와 비교할 때, 고압 장치가 필요하지 않고, 막오염 가능성이 낮다고 보고되었다. 반면, 아직 적절한 유도용질이 부재하고, 유도용질의 분리에 사용되는 에너지가 높아 이에 대한 해결이 필요한 실정이다. 또한, 높은 투과성과 낮은 염투과도를 보이는 FO 전용막 및 모듈 개발이 완성되지 않아 시스템 구성 및 최적화가 요원한 실정이다. 본 강연에서는 FO와 관련된 한계들을 살펴보고, 이의 극복을 위해 현재까지 진행된 극복방안을 제시하고자 한다. 아울러 FO 공정이 가지는 장점중 하나인 막오염과 세정에 관련된 본 연구실의 결과를 소개한다.

각진장미흰깍지벌레, 참식나무흰깍지벌레와 후박나무굴깍지벌레로부터 채집된 Encarsia explorata (Silvestri) [후박굴깍지좀벌 (신칭)] 및 담배가루이로부터 채집된 Encarsia lutea (Masi) [가루이좀벌 (신칭)] 을 국내분포로 처음 보고한다. 또한 이들 종들의 검색표, 식별형질, 사진자료, 분포 및 기주 정보도 함께 제공하였다.

정삼투와 압력지연삼투 공정에서 용매의 투과율은 용매와 막이 접촉하는 방식에 의존한다. 각각의 공정에서 막의 활성층이 고농도 용매와 접촉하는 경우를 압력지연삼투 방식이라 하고, 고농도 용매가 막의 다공성 지지하층과 직면해 있는 경우를 정삼투 방식이라고 한다. 압력지연삼투 방식과 정삼투 방식은 각각 희석형 그리고 농축형의 내부농도 분극 현상을 유발하는데, 동일한 조작 조건에서 정삼투 방식보다 압력지연삼투 방식이 높은 투과율을 나타내는 현상이 실험적으로 관측되었다. 본고에서는 정삼투방식과 압력지연삼투 방식에서 발생하는 본질적인 투과율 불균형을 수학적 귀류법을 이용하여 증명하고, 물리적인 원인을 규명한다.

본 연구에서는 PEI 를 정삼투 공정에 유도용질로 사용하였으며, PEI를 유도용질로 사용하였을 때의 성능을 분자량과 외부 pH 조건 (pH 3 ~11) 관점 에서 분석하였다. PEI가 분리막 표면에서 어떤 메커니즘으로 걸러지고 투과되는지 조사하기 위해, pH 3~11 조건에서 유도 용액의 삼투질 농도, 평균 크기, 점도, 제타전위로 나누어서 설명하였다. 정삼투 성능은 중성 조건에서 다른 pH에 비해 비교적 높은 수투과도 및 낮은 reverse salt flux를 보였으며, 나노여과막을 이용한 유도용질 회수를 위한 염 제거율은 염화 나트륨및 황산 마그네슘에 비해 PEI가 높은 값을 보여주었으며, 이 결과를 바탕으로 PEI가 수처리를 위한 정삼투 및 나노여과 공정에서 유도용질로 사용 가능성을 보여주었다.

역삼투법 해수담수화 기술은 에너지 소모 및 농축수 처리 문제로 인하여 기술 활용의 보급에 제한이 있는 실정이다. 해수·하수를 유도용액과 원수로써 사용하는 정·역삼투 융합공정은 별도의 유도용액이 필요하지 않으며 희석된 해수가 역삼투 공정의 원수로써 사용되기 때문에 일반적인 역삼투법 해수담수화 기술보다 낮은 압력에서 운전된다. 또한 역삼투 공정 후단에 정삼투 공정을 추가시킴으로써 농축수를 희석시킬 수 있으며 이로써 농축수 배출로 인한 문제점을 최소화 시킬 수 있다. 현재 국외에서는 Modern water, Porifera사 주도로 정삼투 모듈 개발 및 실용플랜트 개발이 이루어지고 있으며, 국내의 경우 FOHC 연구단에서 해당 공정의 기본 메커니즘 및 실용화에 관한 연구가 이루어지고 있다.

FO-RO 공정은 해수담수화와 하수재이용 기술이 통합된 방법으로 높은 수질과 낮은 막오염이 장점이나 실제 하수2차처리수(SWWE) 조건에서 정량적 평가는 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 FO-RO 공정의 막오염 제어와 높은 수질을 실제 SWWE를 이용하여 검증하였다. RO의 막오염이 감소된 것을 막오염지수(SDI)를 이용하여 정량적으로 평가한 결과 SWWE를 해수에 직접 혼합하거나 MF로 전처리 후 혼합하는 조건은 SDI 5이상 이였으나 FO로 처리한 삼투희석 조건만이 SDI 1.2로 RO의 운전 가이드라인(SDI<3)을 만족하였다. 이때 막오염 층은 물리적 세척만으로 제거가 되었다. 또한, 최종 처리수가 먹는물 수질기준 59개 항목을 모두 만족함으로써 음용수(DPR)로의 적용 확대 가능성을 확인하였다.

정삼투-역삼투 융합 플랜트 기술 개발 연구단은 국토교통부/국토교통과학기술 진흥원의 지원을 받아 시장지배적인 역삼투 해수담수화 공정기술을 탈피하는 기술선도형 정삼투-역삼투 융합 기술을 개발하고자 한다. 정삼투와 역삼투 기술을 결합시켜 기존 역삼투 해수담수화 기술 대비 톤당 전력량 35% 이상 감소, 톤당 생산단가 25%를 절감하는 기술을 개발하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 정삼투-역삼투 융합 플랜트 엔지니어링 기술, 공정 고도화(시스템 최적화, 막오염 제어 및 예측)기술, 저에너지・고효율의 전처리 기술을 개발한다. 실험실규모에서 개발된 모든 기술은 1,000m3/day 용량의 실증 파일럿 플랜트에 적용된다.

본 논문에서는 현행 표준적인 P.S.C거더 교량의 적정 가로보 수를 위한 매개변수 연구를 수행하였다. 교량의 길이는 P.S.C거더교로서 국내에서 가장 흔히 사용되는 30m의 단순교를 채택하였다. 교량의 해석방법으로는 상부의 슬래브와 거더를 효율적으로 모델링하기 위하여 정밀해석법인 유한요소법을 사용하였다. 본 연구에서 사용된 매개변수로는 크게 두 가지로 분류되는데, 하나는 사용된 가로보의 개수이고 다른 하나는 교량의 사각(Skew)이다. 상부 슬래브는 쉘 요소와 빔 요소를 연결하는데 효율적인 회전자유도를 가지는 쉘 요소로 모델링 하였다. 슬래브와 거더의 중심축이 이격되어 있는 문제를 정확히 고려하기 위하여 편심보 요소를 사용하였다. 해석 모델은 가로보가 각각 7,5,3개 있는 경우를 선정하였다. 이러한 조건하에서 정적 해석을 수행하여 최대 휨모멘트, 전단력, 비틀림 모멘트값을 구하여 현행 시방서에서 규정된 극한치를 만족하는지 검토하였다. 검토결과 현재 사용되고 있는 P.S.C거더 교량에서의 가로보 개수는 과다한 것으로 판단되며 경제적인 설계를 위하여 가로보의 개수를 줄일 수 있을 것으로 제안하였다.

반응성 첨가제로 사용된 HQ-PGE가 DGEBA/MDA계의 기계적 성질에 미치는 영향을 살펴보기 위해서 충격강도와 인장강도를 측정하였다. HQ-PGE의 함량이 25phr일 때 충격 강도는 첨가되지 않았을 때보다 40% 증가하고, 인장강도도 약간 증가하였다. 이것은 HQ-PGE가 합성될 때 생성된 수산기가 자촉매 반응을 하면서 에폭시 수지의 미반응된 에폭시기와 반응한 결과로 사료된다. Young's modulus와 신장율은 HQ-PGE의 함량이 증가함에 따라 크게 변화하지 않았다.

전자빔 증착법을 사용하여 10nm두께의 Ti과 18nm두께의 Co를 Si(100)기판에 증착한 후, N2분위기에서 900˚C, 20초 급속 열처리하여, Co/Ti 이중금속박막의 역전을 유도함으로서 CoSi2박막을 형성하였다. 4점 탐침기로 측정한 면저항은 3.9Ω/ㅁ 었으며, 열처리 시간을 증가해도 이값은 유지하여 열적 안정성을 나타내었다. XRD 결과는 형성된 실리사이드는 기판과 에피관계를 갖는 CoSi2상 임을 보였으며, SEM 사진은 평탄한 표면을 나타내었다. 단면 TEM 사진은 기판위에 형성된 박막층은 70nm 두께의 CoSi2 에피박막과 그위에 두개의 C0-Ri-Si합금층등 세개의 층으로 되어 있음을 보였다. AES 분석은, 기판상의 자연산화막을 형성할 수 있었음을 보여주었다. AES분석은, 기판상의 잔연산화막이 열처리초기, Ti에 의해 제거된후 Co가 원자적으로 깨끗한 Si기판에 확산하여 CoSi2에피박막을 형성할 수 있었음을 보여주었다. 700˚C, 20초 + 900˚C, 20초 이중 열처리를 한 경우, CoSi2결정성장으로 면저항값은 약간 낮아졌으나, 박막의 표면과 계면이 거칠었다. 이 CoSi2에피박막의 실제 소자에의 적용방안과 막의 역전을 통한 에피박막형성의 기제를 열역학 및 kinetics 관점에서 고찰하였다.

근래 해수담수화나 하수재이용에서 정삼투와 역삼투 공정을 결합한 FO-RO 공정에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 역삼투 공정은 기본적으로 까다로운 전처리를 거쳐야하는 경우가 많은데 이를 정삼투 공정으로 대체하는 것이 기본적인 개념이다. 정삼투 공정은 멤브레인은 사이에 두고 염도차가 있는 두 용액을 순환시켜주면 두 용액 사이의 삼투압 차이에 의해 염도가 높은 쪽으로 물이 이동하는 현상을 이용한다. 정삼투 공정의 장점은 역삼투 공정과는 다르게 자연적인 삼투압을 이용하기 때문에 가압이 할 필요가 없다. 그렇기에 역삼투 공정의 운전비용의 많은 부분을 차지하는 전력비를 감소시킬 수 있다. 또한 후단의 역삼투 공정의 부하를 감소시켜주는 효과도 있다. 하지만 역삼투 공정과 마찬가지로 정삼투 공정에서도 농축수가 발생하게 되고, 하수가 농축되기 때문에 적절한 처리 없이 배출하지 못하는 단점이 있다. 본 연구는 실험실 규모의 정삼투 장치를 이용하여 회수율 50%를 기준으로 하수 농축수를 생산하고 수질 분석과 유기물 특성분석을 통해 농축수의 생물학적 처리가 가능한지 알아보았다. COD 22.1 mg/L, BOD 9.7 mg/L 수준의 K시 WWTP 2차 침전지 유출수를 원수로 사용하였고, 농축된 후에는 COD 38.6 mg/L, BOD 7.9 mg/L 의 값을 보였다. 이는 2차 침전지 방류수가 농축되면서 난분해성 유기물이 증가하였다는 것을 보여준다. 또한 FEEM을 이용하여 유기물의 intensity를 측정한 결과 aromatic protein-like, fulvic 과 humic acid-like의 intensity가 크게 증가하였다. 이상의 결과로 정삼투 농축수의 생물학적 처리를 위해서는 난분해성 유기물의 분해가 필요할 것이라고 생각된다.

본 논문은 관통된 터널에서 일정 시간 경과후 지표면 함몰붕괴가 발생한 터널시공사례로서 발생원인과 보강대책에 대하여 분석하였다. 이와같이 터널 관통후 지표면 함몰붕괴는 매우 드문사례로서 붕괴원인을 터널시공 조건, 지질조건과 굴착중 계측결과를 분석하였다. 본 터널의 경우, 토피고는 14m∼22m이고, 지질조건은 붕적토 내에 점토로 피복된 상당한 규모의 핵석(core stone) 및 전석이 존재하는 구간으로 조사되었다. 또한 계측값은 변위가 3mm 이내로 수렴인 상태이다. 붕괴원인은 붕적토내에 국지성 강우가 유입되므로서 핵석과 전석의 점착력이 급격히 약화되면서 붕락이 발생한 것으로 분석되었다.

For the purposed of improving the utilization of natural chemical pigment, carthamin, of Carthamus tinctorius, the effective extraction methods on this compound were pursued in the present study. The best solvent for the extraction was found to be the 1 %(v/v) NaOH solution, at 25 hours. In addition, more carthamin was extracted flowers from main stem than fromb-ranches . The carthamin content of Korean local safflower was shown to be higher than that of Japanese variety used for medicinal uses.