Active clay, bentonite and zeolite were used as porous materials for humidity controlling ceramic boards. The specific area and the pore volume of active clay were higher than bentonite and zeolite. The flexible strength of the gypsum board decreased with an increasing amount of porous material, and the flexible strength was lowest when active clay with a higher specific surface area than others porous materials was added. The specific surface area and total pore volume of ceramic boards containing porous material were highest at 102.25 m2/g, 0.142 cm3/g, respectively, when the active clay was added. In addition, as the amount of added porous materials increased, the specific surface area and total pore volume of the ceramic board increased, but the average pore diameter decreased. The addition of s porous materials with a high specific area and a large pore volume improved the moisture absorptive and desorptive performance of the ceramic board. Therefore, in this experiment, the moisture absorptive and desorptive properties were the best when active clay was added. Furthermore, as the amount of added porous materials increased, the moisture absorptive and desorptive properties improved. When 70 mass% of active clay was added to α-type gypsum, the hygroscopicity was the highest, about 300 g/m2, in this experiment.

In this study, it is estimated that ceramic membrane process which can operate stably in harsh conditions replacing existing organic membrane connected with coagulation, sedimentation etc. . Jar-test was conducted by using artificial raw water containing kaolin and humic acid. It was observed that coagulant (A-PAC, 10.6%) 4mg/l is the optimal dose. As a results of evaluation of membrane single filtration process (A), coagulation-membrane filtration process (B) and coagulation-sedimentation-membrane filtration process (C), TMP variation is stable regardless of in Flux 2 m3/m2･day. But in Flux 5 m3/m2･day, it show change of 1-89.3 kpa by process. TMP of process (B) and (C) is increased 11.8, 0.6 kpa each. But, the (A) showed the greatest change of TMP. When evaluate (A) and (C) in Flux 10 m3/m2･day, TMP of (A) stopped operation being exceeded 120 kpa in 20 minutes. On the other hand, TMP of (C) is increased only 3 kpa in 120 minutes. Through this, membrane filtration process can be operated stably by using the linkage between the pretreatment process and the ceramic membrane filtration process. Turbidity of treated water remained under 0.1 NTU regardless of flux condition and DOC and UV254 showed a removal rate of 65-85%, 95% more each at process connected with pretreatment. Physical cleaning was carried out using water and air of 500kpa to show the recovery of pollutants formed on membrane surface by filtration. In (A) process, TMP has increased rapidly and decreased the recovery by physical cleaning as the flux rises. This means that contamination on membrane surface is irreversible fouling difficult to recover by using physical cleaning. Process (B) and (C) are observed high recovery rate of 60% more in high flux and especially recovery rate of process (B) is the highest at 95.8%. This can be judged that the coagulation flocs in the raw water formed cake layer with irreversible fouling and are favorable to physical cleaning. As a result of estimation, observe that ceramic membrane filtration connected with pretreatment improves efficiency of filtration and recovery rate of physical cleaning. And ceramic membrane which is possible to operate in the higher flux than organic membrane can be reduce the area of water purification facilities and secure a stable quantity of water by connecting the ceramic membrane with pretreatment process.

Ceramic ink-jet printing has become a widespread technology in ceramic tile and ceramicware industries, due to its capability of manufacturing products on demand with various designs. Generally, thermally stable ceramic inks of digital primary colors(cyan, magenta, yellow, black) are required for ink-jet printing of full color image on ceramic tile. Here, we synthesized an aqueous glass-ceramic ink, which is free of Volatile organic compound(VOC) evolution, and investigated its inkjet printability. CoAl2O4 inorganic pigment and glass frit were dispersed in aqueous solution, and rheological behavior was optimized. The formulated glass-ceramic ink was suitably jetted as single sphere-shaped droplets without satellite drops. After ink-jet printing and firing processes, the printed glass-ceramic ink pattern on glazed ceramic tile was stably maintained without ink spreading phenomena and showed an improved scratch resistance.

High membrane costs hinders large scale application of microporous ceramic membranes. Preparation on elements of large specific membrane area are a prospective strategy to overcome this problem. NF membranes with a cut-off of 450 Da were produced for first time in a 163-channel tube geometry of 1.25 m². The membranes were successful tested in drink water production and in treatment of produced water from oil production. Zeolite-NaA-membranes were prepared for the first time inside of 1.2 m long tubes in four channel geometry of 0.9 m². Natural gas is dried by stripping with triethylene glycol (TEG). TEG will be regenerated by distillation at 190°C to 205°C. A pilot plant for TEG drying with Zeolite-NaAmembranes at 120°C for a capacity of 10.000 m³/h natural gas and is running since October 2016.

아민 흡수제를 이용한 CO2 포집용 충전탑 기술의 문제점으로 제기되고 있는 범람, 거품, 과다한 재생 에너지 등을 해결하기 위하여 최근 접촉막 기술이 주목받고 있다. 연구자들 대부분은 고분자 분리막을 이용하여 접촉막 기술을 개발 하고 있으며, 장기 운전 시 팽윤 현상에 의한 성능저하 문제가 제기되고 있다. 세라믹은 고분자 소재에 비해 화학적, 열적안정성이 뛰어나기 때문에 아민 흡수 제에 대한 팽윤 현상을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 세라믹 중공사 접촉막의 기공구조 제어 기술을 개발하고, CO2 포집 특성을 분석하였다.

미세 기공을 갖는 세라믹 중공사막의 기공 크기 및 분포도를 분석하기 위해 gas-liquid displacement porometer(GLDP)와 liquid-liquid displacement porometer(LLDP) 두 가지 측정법을 이용하였다. GLDP와 LLDP를 이용한 기공 크기 측정 및 분석과 관련하여 이론적 고찰을 진행하였고, 10-100 nm의 기공 크기를 갖는 세라믹 중공사막의 기공 크기 및 분포도를 비교 분석하였다. 또한, 서로 다른 기공크기를 가질 것으로 예상되는 세 종류의 세라믹 중공사막의 기공 크기 측정 결과와 수투과도, 배제율 측정 결과를 종합하여 분리막 특성의 연계성을 확인하였다.

제지공정 폐수 내에 포함된 리그닌을 재사용하기 위해 같이 포함되어있는 금속이온을 줄여야한다. 본 연구에서는 세라믹 분리막을 이용하여 제지공정 폐수 내의 금속이온을 제거하는 연구를 진행하였다. 분리막은 DMAc 용매에 PESf 고분자를 용해시킨 뒤 α-Alumina 분말을 넣고 PVP 분산제를 첨가하여 평판형 분리막을 제조하였다. FE-SEM으로 분리막의 단면과 표면을 관찰하고 CFP (Capillary Flow Porometer)장치를 통해 기공크기를 측정하였다. 분리막을 이용 한 금속이온제거 실험을 한 뒤 실험 전, 후의 폐수를 ICP-MS분석을 통해 금속 이온량을 측정하였다.

탄화규소(Silicon Carbide, SiC) 세라믹 멤브레인은 알루미나 원료의 세라믹 멤브레인보다 높은 친수성을 나타내어 동일한 압력 하에 높은 수투과도 유지가 가 능하다. 이러한 탄화규소 세라믹 멤브레인을 혐기성 생물막 반응조(Anaerobic Membrane Bioreactor, AnMBR)에 설치하여 고농도의 생물반응조 운전에도 불구하고 낮고 안정된 운전압력을 유지할 수 있었으며, 막오염 현상의 획기적인 저감이 가능하였다. 본 연구에서는 도시하수와 음폐수를 혼합 처리함에 있어서 탄화규소 세라믹 멤브레인을 적용한 AnMBR의 운전결과를 알루미나 세라믹 멤브레인을 적용한 경우와 비교 평가하였다.

메조포러스 공극구조를 갖는 광촉매 멤브레인은 다양한 환경기술에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 TiO2 층을 형 성시킨 광촉매 반응기용 세라믹 멤브레인을 개발하고 이를 염색용액 처리에 적용하였다. 높은 공극률과 균질성을 지닌 TiO2 광촉매층을 그라프트 공중합체를 사용하여 제조하였다. 멤브레인은 광촉매 반응기와 멤브레인 여과를 결합시킨 하이브리드 광촉매 반응기에 성공적으로 적용하였다. 실험결과 정렬된 구조의 TiO2 층이 Al2O3 지지체에 형성되었다. TiO2 층 형성 후 제조된 세라믹 분리막의 순수 투과도는 형성된 광촉매 층 저항으로 감소하였다. 정렬된 구조의 TiO2 층은 UV 결합 시 5시간 안에 완벽한 염색용액 분해를 달성시킬 수 있었다. 광촉매 멤브레인의 염색용액 분해는 Langmuir-Hinshelwood 흡착 모델로 잘 설명할 수 있었다. 또한 TiO2 층이 고정화된 세라믹 멤브레인의 model Congo Red에 대한 1차 속도상수는 Al2O3 지지체 단독인 경우에 비해 약 6배 정도 큰 값을 나타내었다(0.0081 vs. 0.0013 min-1).

분리막의 기공 크기 및 분포도를 분석하기 위한 다양한 측정법이 있지만 10-50 nm 범위의 한외여과막 기공크기 를 정확하게 측정하기가 까다롭다. 따라서 gas-liquid displacement porometer (GLDP)와 liquid-liquid displacement porometer (LLDP) 기공 특성 측정법 두 가지를 이용하여, 10-100 nm의 기공크기를 갖는 세 종류의 세라믹 분리막(K-100, A-100, A-20) 의 기공 크기 및 분포도를 비교 분석하였다. GLDP는 한외여과막의 최대 기공크기를 측정하는데 적합한 분석법으로 확인되 었고, LLDP로 측정된 평균 기공크기가 분리막의 분리 성능 결과와 더 연계되어 있었다. 또한 LLDP는 10-50 nm 범위의 기 공크기를 측정하는데 적합한 기공 분석법으로 확인되었으나, GLDP 보다 낮은 정밀도와 높은 민감도를 나타내었다. 다양한 기공 특성 분석법 가운데, 최근 상용화된 LLDP 기술은 종래의 측정법으로 알지 못했던 유용한 결과들을 제공할 수 있을 것 으로 기대된다.

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

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.