Water treatment process simulator is the tool for predicting sequential changes of water quality in a train of unit processes. This predicts the changes through governing equations that represent physicochemical performance of each unit processes with an initial and boundary conditions. Since there is no operational data for the design of a water treatment facility, there is no choice but to predict the performance of the facility by assuming initial and boundary conditions in virtual reality. Therefore, a simulator that can be applied in the design stage of a water treatment facility has no choice but to be built as a numerical analysis model of a deductive technique. In this study, we had conducted basic research on governing equations, inter-process data-flow, and simulator algorithms for the development of simulators. Lastly, this study will contribute to design engineering tool development research in the future by establishing the water treatment theory so that it can be programmed in a virtual world and suggesting a method for digital transformation of the water treatment process.

이온전도도가 높은 상온 이온액을 이용하여 저온, 고온 상분리에 의한 multi-stage phase separation process로 새로운 고정화 이온액 전해질 막(supported ionic liquid electrolyte membranes, SILEMs)을 제조하였다. PVDF와 imidazolium계 이온액을 각각 분리막 소재와 전해액으로 사용하였다. 이온전도도 특성을 알아보기 위해 SILEMs을 LCR meter를 이용 해 30℃부터 130℃까지 실험하였다. 가습조건에서 cast Nafion 막의 이온전도도는 30℃부터 100℃까지는 직선적으로 증가하였으나 그 이후에는 감소하였다. 그러나 SILEMs의 경우 운전온도의 증가에 따라 이온전도도가 증가하였다. 또한 SILEMs의 이온전도도 거동은 가습과 관계없이 거의 같았다. SILEMs의 이온전도도는 30℃에서 2.7×10 -3 S/cm이었고 온도가 130℃까지 증가함에 따라 2.2×10 -2 S/cm까지 거의 직선적으로 증가하였다. SiO2를 이용하여 SILEMs의 물리적 성질에 대한 무기첨가제의 영향에 관하여 연구하였다. SILEMs에 SiO2의 첨가는 비록 약간의 이온전도도 감소는 있으나 SILEMs의 기계적 강도를 향상시킬 수 있었다.

Membrane Bioreactor 공법(MBR process)은 기존 활성슬러지 공법에 분리막 공정을 적용하여 하수를 처리하는 고도하수처리공정이다. 분리막과 생물반응조를 결합해 생물반응조에서 하수가 처리되고 분리막에 의해 처리된 하수가 여과되어 과정이 이루어진다. MBR 공법의 장점으로 미생물 농도를 높게 유지해 처리 수질을 기존의 생물학적 처리장보다 향상 시킬 수 있고, 처리 수질을 향상시켜 처리수를 중수도로 이용가능하다. 하수를 재이용함으로써 현재 물 부족 상황에 대처하기 위한 방법 중 하수 재이용에 대한 현실적인 대안이 될 수 있다. 그러나 MBR 공정에서 분리막에 생기는 Fouling은 공정의 효율성을 떨어뜨리는 가장 큰 문제가 되고 있다. 현재 MBR 공정에서 발생하는 Fouling을 해결하기 위해 화학세정방법 및 계면활성제를 이용하고 있다. Rhamnolipid는 미생물로부터 생성되는 효소의 일종으로 화학적 계면활성제와 유사한 특성을 가진다. Rhamnolipid는 또한 생분해성으로 박테리아에 의해 무기물로 분해되어 환경에 대한 위해성과 독성이 거의 없으므로 환경복원에 유용하게 쓰일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 MBR공정 운전에서 Rhamnolipid의 주입 방식과 투입량에 따른 분리막 세정 효과 및 막 오염 제어 가능성을 알아보았다.

원위치에서 공학적 정수의 산정을 위하여 지반특성에 따라 표준관입실험(SPT), 동적 콘관입실험(DCPT), 정적 콘관입실험(SCPT) 등 다양한 실험방법들이 적용되어 왔다. SPT 및 DCPT의 경우 실험방법이 간단한 반면 결과의 신뢰도는 낮으며, SCPT의 경우 실험결과의 신뢰성은 높으나, 대상현장에 따라 관입장비의 적용에 한계가 있어 왔다. 본 연구에서는 계장화된 동적 콘관입기(Instrumented Dynamic Cone Penetrometer, 이하 IDCP)를 개발하여 CPT의 적용이 어려운 현장의 지반특성을 파악하고자 하였다. IDCP는 원추형 선단부와 연결롯드, 그리고 두부로 구성되어 있으며, 선단부 및 두부에는 변형률계와 가속도계를 설치함으로써, 각 부분에서의 힘, 속도, 변위, 그리고 전달된 에너지를 측정할 수 있도록 하였다. IDCP의 관입을 위한 해머 및 관입장비는 대상현장에 따라 SPT 및 DCPT와 동일한 방식으로 적용되었다. IDCP를 이용한 실내 및 현장적용 실험결과, 동적관입에 따라 측정된 선단의 저항력은 두부로부터 선단으로 전달된 에너지의 손실에 대한 영향없이 대상지반의 강도분포를 우수하게 나타내고 있음을 보여주었다. 본 논문에서 개발된 IDCP는 기존 실험법의 한계점을 보완함으로써, 현장적용성이 우수하고, 정량적인 강도분포의 도출이 가능한 지반조사장비로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.