최근 정삼투 기술 연구는 정삼투막 물질이동, 다양한 분야 적용과 관련된 연구가 주로 수행되었다. 정삼투 공정 실용화를 위해서는 공정설계와 관련 된 파일럿 규모 연구가 추가적으로 필요하다. 본 연구에서는 평판형 정삼투 모듈을 이용하여 운전조건(유도용액 및 유입수 유량과 농도, 모듈 개수)에 따른 모듈 성 능을 분석하고, 이를 바탕으로 정삼투 공정 설계 방안을 제시하고자 하였다. 직렬로 연결된 평막 모듈의 개수가 증가함에 따라 운전압력이 증가하였으나, 나권 형 모듈에 비해 압력 증가량이 낮아 평막 모듈 형태가 정삼투 공정 스케일 업에 적합하다고 판단된다. 유입수 유량대비 막면적은 삼투압차를 근거로 예측한 회수율을 얻는 주요 인자임을 제시하였고, 이를 바탕으로 정삼투 공정설계 연구 결과를 나타내었다.

셰일가스전 폐수는 총용존고형물이 10에서 200g/L로 높아 기존의 역삼투 공정으로 처리하기에 기술적 한계가 있다. 본 연구에서는 정삼투막을 이용한 고염폐수(TDS 70g/L) 농축을 다루고 있다. NH3-CO2 기반의 유도용액을 사용하여, 8인치 나권형 정삼투 모듈의 배열에 따른 농축 효율을 연구하였다. 유도용액 공급이 원활하면서 공급수 농축율을 높이기 위한 조건을 파악하기 위해 공급수 및 유도용액의 흐름을 직렬 및 병렬 연결을 적용하였다. 정삼투 모듈 개수 증가에 따른 성능 영향을 실험함으로써 정삼투 시스템 디자인에 활용 가능한 결과를 도출하고자 하였다. 정삼투 모듈에서 NH3-CO2 유도용액 염 역확산과 공급수염 제거율을 측정함으로써 정삼투 시스템 운영상 문제점 및 해결방안을 제시하고자 한다.

폐수는 농도 및 성상에 따라 처리 방법이 다양하지만, 증발식과 역삼투식이 고농도 폐수 농축시 적용되고 있다. 물론, 역삼투식으로 처리한 후에도 배출되는 브라인은 증발식으로 최종 처리하고 있다. 결국, 증발식이 적용되기 전에 최대한 폐수의 부피를 줄이는 것이 에너지 소비 측면에서는 유리하다. 따라서, 본 연구에서는 고농도 폐수 농축에 정삼투 기술을 적용하였다. 특히, 나권형 막모듈의 경우 구조적인 문제로 인해 직렬 연결시 압력강하가 심하게 커지는 단점이 있어, 본 연구에서는 평판형 막모듈을 사용하였다. 실험 결과는 유도용액과 원수의 농도, 두 용액간의 삼투압차, 두 용액의 유량, 막 면적 등이 농축에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 결국, 이런 파라미터들의 최적화가 정삼투 공정에서는 절대적으로 중요하였다.

압력지연삼투(pressure retarded osmosis; PRO) 공정은 염도차가 있는 두 종류의 물과 에너지 변환을 위한 멤브레인과 터빈을 이용하여 에너지를 생산하는 공정이다. PRO용 멤브레인의 전력밀도(W/m2)가 에너지 생산을 위해 가장 중요 하지만, PRO공정에는 멤브레인 외에도 여러 핵심 장비가 존재한다. 따라서, 본 연구에서는 시스템의 경계를 펌프와 터빈 등을 포함하는 영역으로 확장하여 여러 영향 요소들에 따른 순 에너지의 크기를 비교 분석하였다. 결과에 따르면 멤 브레인을 통한 저염도수의 투과율, 저염도수의 유량 분율, 멤브레인 양측의 압력차, 멤브레인 모듈에서 저염도수 측의 압력강하, 모듈의 멤브레인 면적, 에너 지회수장치의 효율 등의 변화에 따라 PRO공정의 순 에너지가 크게 영향을 받았다.

최근 셰일가스 산업의 호황과 더불어 셰일가스전에서 배출되는 폐수처리가 중요한 환경문제로 부각되고 있다. 셰일가스전 폐수는 총 용존고형물의 농도가 10에서 200g/L로 높기 때문에 역삼투 담수공정을 적용하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 셰일가스전 폐수를 처리하기 위해 저압에서 운전 가능한 정삼투 공정(FO)의 적용 가능성을 연구하였다. 특히 대표적으로 널리 활용되고 있는 유도용액인 NaCl과 NH3-CO2를 사용하여 셰일가스전 폐수에 포함되어 있는 2가 양이온이 FO공정에 미치는 영향을 알아보았다. FO공정 유도용액의 역확산은 막의 플럭스와 스케일로 인한 막오염에 중요한 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 이를 통해 FO공정의 폐수 성상에 따라 유도용액 종류 선택 및 공정 디자인의 중요성이 입증되었다.

염도차가 있는 두 용액을 멤브레인을 통해 혼합시 염도차에너지를 생산할 수 있다. 특히, 삼투현상을 기본으로 하는 압력지연삼투(PRO) 공정을 사용하면 염도차에너지를 수력에너지로 변환할 수 있다. 이 압력지연삼투 기술의 핵심은 PRO 멤브레인으로, 이 멤브레인의 성능에 따라 생산되는 전력량이 결정된다. 본 연구에서는 개발중인 PRO 멤브레인 모듈의 성능인 물플럭스 기반의 전력밀도(W/m2)를 분석하여 평가를 수행하였다. PRO 멤브레인 모듈의 성능은 삼투압차가 클수록 커지지만, 삼투압차에 비례하지는 않았다. 이론적으로는 삼투압차의 절반 정도에서 최고의 전력밀도를 보이지만, 실제로는 멤브레인의 특성에 따라 최적 압력은 영향을 받는 것으로 보였다. 삼투압차와 압력차외에도 두 용액의 유량은 성능에 영향을 미쳤다.

최근 셰일가스전 산업이 발전함에 따라 시추 용수 공급 및 폐수처리가 셰일가스전 개발의 중요한 과제로 부각되고 있다. 셰일가스전 폐수는 총용존고형물의 농도가 10에서 200g/L로 높아 기존의 폐수처리 공정으로 처리하기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 정삼투막을 이용하여 셰일가스전 폐수를 농축하는 공정을 다루고 있다. 260g/L의 NaCl을 유도용액으로 사용하고, 폐수 및 유도용액의 농도 변화에 따른 정삼투막의 플럭스를 측정하였다. 정삼투막 내,외부 농도 분극 현상을 감안한 모델식은 실측된 정삼투 플럭스와 유사함을 확인하였으며, 이를 바탕으로 정삼투 모듈의 성능을 예측하였다. 정삼투 공정은 유도용액을 희석시켜 시추 용수로 재이용하며, 발생폐수의 부피를 줄여 폐수 운반비용을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

작업과 관련된 근골격계 질환은 선진국에서는 1970년대부터 문제가 제기되어 왔다. 특히 좋지 않은 작업자세, 손가락의 반복사용에 의한 목, 어깨, 손목 등의 누적된 근골격계 질환이 문제가 되고 있다. 우리나라에서도 작업과 관련된 근골격계 질환에 연구가 최근에 많이 진행되고 있으나 주로 외국의 연구이론을 적용하고 있으며 국내의 기초 데이터는 매우 부족한 형편이다. 본 연구는 근골격계 질환을 유발시키는 작업유형 가운데 유발율이 상대적으로 높은 국내 H 회사의 맨홀작업의 근골격계 질환의 실태를 알아내고 이를 유발시키는 여러 인자를 찾아내었다. 또한 신체의 아픈 부위와 정도에 따른 작업내용과 작업환경 조건과의 관계도 규명하였다. 이러한 연구 자료는 효과적인 예방 프로그램을 계획하고 실행하는 데 많은 도움을 줄 수 있을 것이다.

산업안전을 평가하는 지수개발은 안전 프로그램의 발전 방향에 크게 기여하기 때문에 매우 중요하다. 한국에서는 현재 사업장의 안전평가를 위해서 산업재해 평가지수로서 재해빈도를 나타내는 도수율과 재해 강도를 나타내는 강도율을 주로 사용하고 있으며 그외에 연천인율, 종합재해지수등도 사용되고 있다. 이러한 산업안전평가지수들은 근로자들이 느끼는 주관적 안전의 정도를 나타내지 못한다. 근로자들이 느끼는 안전의 정도를 도수율과 강도율의 함수로 나타낸 평가지수인 동의안전지수(동의안전지수=0.2*도수율10.8*강도율)가 최근 개발되었다. 본 논문은 동의 안전지수를 이용하여 업종별 분석을 실시하여 업종별 근로자가 느끼는 위험의 정도를 알아내고, 이를 근거로 업종별 효과적인 안전관리 방안을 제시하고자 한다.

한국에서는 많은 산업재해로 인해 물질적 손실뿐만 아니라 국가 신뢰도에도 영향을 미치고 있어 선진국이 되기 위해서는 산업재해를 획기적으로 줄여야만 한다. 산업재해 예방을 위해서는 여러 방법 중 각 사업장의 안전관리를 담당하고 있는 산업안전관리자를 좀더 효율적으로 양성할 필요가 있다. 효율적인 안전관리자를 양성하기 위해서는 이들의 교육과목이 체계적으로 연구되어 각 과목들의 상대적 중요성의 분석이 필요하다. 본 논문에서는 이들 교과목의 상대적 중요도를 분석하였고 이의 타당성을 평가하였다. 안전관리자를 위한 상대적 중요도 분석은 AHP(Analytical Hierarchy Process)를 이용하였다. 분석결과 안전관리분야(W=0.355), 인간공학 및 시스템안전분야(W=0.242), 기계안전분야(W=0.13), 건설안전분야(W=0.12), 전기안전분야 (W=0.091), 화공안전분야(W=0.062)순으로 안전관리분야와 인간공학 및 시스템 안전분야의 상대적 중요성이 높게 평가되었다. 이러한 결과는 학교 교과목뿐만 아니라 산업안전공단이나 산업안전협회 등의 안전교육 계획수립 시에도 많은 도움이 될 것이다.

In the high precision robot systems, the most popular tasks may be handling of micro-scale objects on a surface such as a micromanipulation robot system. In handling of micro-scale objects, the stiction effect becomes a fundamental issue since the micro-contact mechanics dominates the micromanipulation robot system. In the paper, a theoretical non-stick condition derived from the micro-contact mechanics is carried out for the propose of micro-scale object manipulation. To verify the non-stick condition, a micro-manipulation robot system equipped with a high precision stage system and a microscope system is developed. Experimental results show that the proposed non-stick condition guarantees successful micro-scale object manipulation.