The native human saliva obtained through the centrifugation of whole saliva showed characteristic salivary protein complex (SPC) peaks in gel filtration high performance liquid chromatography (HPLC) using Superose 12 column1,2). In the previous study the SPC peaks in chromatography were explored to know their composition and functions by different detection methods, but still the nature of SPCs was not clearly elucidated so far. In this study the SPC peaks were examined by direct antibody interaction in order to target different antimicrobial and protective proteins distributed in the SPCs via gel filtration HPLC. As the SPC peak shape and migration speed can be changed by antibody binding to specific proteins of SPC, it was found that mucin1 is evenly distribution in all SPCs, while PRPs are more abundant in the late dominant SPC than the early dominant SPC and also in the intermediated SPCs. Most of antimicrobial proteins including lysozyme, LL-37, lactoferrin, β-defensin-1, -2, -3, IgA, mucocidin, and α1-antitrypsin were more abundant in the late dominant SPC than the early dominant SPC, while histatin showed relatively even distribution in all SPCs. Therefore, it was presumed that the late dominant SPC containing abundant antimicrobial and protective proteins could be applied as a biomarker to measure the defensive potential of whole saliva in oral diseases.

The investigation of effects on fouling propensity with various viscosity of feed solutions would be better understanding for forward osmosis (FO) performance since the fouling propensity was directly influenced with solution viscosity. Therefore, this study was focused on the FO fouling with model foultants (humic acid, alginate) by altering solution viscosity with change of ionic strength (I.S) and Ca2+ concentrations. In the comparison between humic acid and alginate, as expected, the alginate generally caused more severe fouling (almost 35.8 % of flux reduction) based on the solution characteristics (high viscosity) and fouling patterns (coil and gel layer). However, interesting point to note is that the fouling propensity of alginate was more severe even though it was applied with low viscosity of feed conditions (I.S = 20 mM, Ca2+ = 1 mM). This might be due to that crossed linked gel layer of alginate on the FO membrane surface could be best formed in the condition of Ca2+ presence and higher I.S, and that is more dominant to fouling propensity than the low viscosity of feed solutions.

유가 및 희소 금속을 함유한 폐황산은 제련 산업 공정에서 다량 방출되고 있으며 처리기술 부족으로 중화법을 통해 폐기되고 있다. 본 연구에서는 폐황산에 존재하는 금속들을 경제적으로 회수하기 위해 막분리 공정을 적용하고자 내산성 나노분리막을 제조하였다. 나노분리막은 다공성 지지막 에 aliphatic amine과 trimesoyl chloride (TMC)를 계면 중합하여 제조하였다. 제조한 분리막의 초기 유량 및 제거율은 25 GFD, 95 %의 결과를 나타냈으며, 내산성은 20일 동안 유지 하였다. 또한, FTIR, XPS, FE-SEM의 분석 통해 제조된 막의 특성을 확인하였다.

Pore filling 기술을 적용한 base 분리막은 평균기공이 5㎛정도를 갖는 대기공 MF막으로써 polyester 재질의 braid로 보강된 PVDF 중공사막을 제조하여 사용하였다. 이렇게 제조된 대기공MF막의 기공내에 기능성이 확보된 친수성 고분자를 채워 넣은 후 화학 반응으로 영구 고정시키거나 유동막으로 고정하여 다양한 기능을 가지는 막을 개발하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 친수성 고분자중에서 대표적으로 사용되는 poly viny alcohol을 기공에 채워 넣은 후 Aldehyde로 가교시키는 방법으로 pore filling막을 제조하였다. 이렇게 얻어진 분리막은 입자 제거율은 UF정도 수준으로 되고 투과량은 기존UF 분리막에 비해 1.5배 이상 증가하는 것을 확인하였다.

수처리에 있어 막여과 기술은 안전한 처리수질의 보장, 시스템의 집약화 및 자동화 등의 장점으로 인해 활발히 도입되고 있다. 하지만 핵심 기자재인 막 모듈의 설계나 전체 정수처리 공정의 안정성 부분에 대해서는 아직 기술개발의 여지가 남아 있다. 본 연구에서는 막여과 공정의 연속 운전에 있어서 막오염을 완화시키기 위한 목적으로 수행하는 물리적인 역세척의 효율 향상과 더불어 이 때 발생하는 역세배출수를 막 모듈 외부로 원활히 배출할 수 있도록 한 가압식 막여과 기술과, 이 때 발생한 가압식 막여과 배출수를 이중 구조로 구획된 침지 막조 이용하여 원활히 처리할 수 있는 침지식 막여과 기술을 결합하여 기존 기술에 비해 고회수율의 달성은 물론, 집약적이고 실용적인 2단 막여과 정수처리 시스템을 개발하고자 하였다.

전량여과(dead-end filtration)를 사용하여 계란 난백용액으로부터 라이소자임 효소의 분리정제에 대한 연구를 수 행하였다. 전량여과 시 사용된 한외여과 막의 분획분자량과 난백용액의 pH 변화에 따른 라이소자임의 난백에 존재하는 다른 종류의 단백질인 오발부민과 콘알부민에 대한 막을 통한 투과선택도(permselectivity)를 측정하여 투과선택도가 가장 큰 값을 나타내는 전량여과의 최적 운전조건을 결정하였다. 이 결과 난백용액으로 라이소자임을 효과적으로 투과 분리시키기 위한 최 적 운전조건은 한외여과 막의 분획분자량 30 kDa, 난백용액의 pH 11이었다. 최적 운전조건에서 난백 내 총 단백질에 대한 라이소자임의 투과선택도가 약 83의 가장 큰 값을 나타내었다.

수온 상승에 따른 조류 등 이취미 물질의 증가, 미량 유해물질의 검출로 인해 기존 여과 공정으로 시민들의 수질 기대조건을 충족할 수 없기 때문에 오존+활 성탄 등의 고도정수처리 공정의 도입이 활성화되었으며, 이미 대도시, 광역단위 에는 고도정수처리 공정 도입이 완료된 상황이다. 대부분의 국내 정수장의 여과 공정은 급속 모래여과 공정으로 구성되어 있으며, 10년간 막여과 공정이 등장하여 여과 공정에 따른 후단 오존+활성탄 공정에 미치는 영향을 파악하는 것이 필요하다고 판단되었다. 서울시 Y 정수장에 설치된 고도정수처리 파일럿 플랜트 를 활용하여 고도정수처리 공정에 모래여과수와 막여과수가 유입되었을 경우 수질 및 제거율의 변화와 활성탄 표면 변화를 관찰하였고 이를 통해 막여과 정수처리 공정 도입 필요성을 검토하였다.

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.

본 연구에서는 V. parahaemolyticus를 신속정확하게 고감도로 검출하기 위해 단클론성 항체를 개발하고 이를 이용하여 일반적인 효소면역분석법(ELISA)과 효소면역분석법의 낮은 민감도를 보완할 수 있는 면역선택여과법(ISF)을 개발하여 민감도 및 효율성을 비교분석 하였다. 먼저heat killed V. parahaemolyticus (HKVP)를 준비하여 7주령 BALB/c mouse에 면역한 후 세포융합 및 클로닝을 통해 HKVP 4H9-9번 및 16번 2종의 hybridoma cell을 확보하였다. Western blot을 통해 보다 특이성이 높은 것으로 확인된 HKVP 4H9-9번 항체를 대량 생산정제하여 분석법을 확립한 결과 검출한계가 ID-ELISA법은 106 cell/mL, ISF법은 5 × 101 cell/mL로 나타나 ISF법의 민감도가 매우 높은 것으로 확인되었다. 분석효율성은 ID-ELISA법의 경우분석을 위해 9단계의 과정을 거쳐 총 16시간의 분석시간이 소요된 반면, ISF법의 경우 3단계의 과정을 거쳐 1시간 이내에 분석을 완료할 수 있는 것으로 확인되었다. 교차반응성의 경우 두 분석법 모두 일부 Vibrio spp. (IDELISA법:V. alginolyticus, ISF법: V. vulnificus)과 S. aureus에 반응성이 있는 것으로 확인되었지만 V. parahaemolyticus에 보다 강한 반응성을 나타내었기 때문에 V. parahaemolyticus에 특이적인 분석법인 것으로 확인되었다. 특히 ISF법은 ELISA법 보다 민감도가 높고 분석에 소요되는 시간도 짧아 V. parahaemolyticus를 신속하게 분석하는데 활용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구는 잔류함으로써 문제를 일으킬 수 있는 응집제를 사용하지 않고 물리적인 처리만을 사용하는 막여과 정 수처리의 전처리로 F/A 공정을 구성하고자 하였고 이를 구성하는 여재의 성능을 연구하였다. 특히, 탁질 물질과 유기물 제거 가 가능한 것으로 알려진 Filtralite의 도입 가능성을 검토하였다. Filtralite의 탁도 제거효율은 원수대비 83~84%로 여과사와 비슷한 결과 값을 나타내었으며 여재표면에 잘 발달된 공극 때문에 유기물 제거능은 여과사보다 50% 더 높게 나타났다. 따 라서 F/A 공정을 구성함에 있어 여과사보다 Filtralite가 더 효율적이라 검토되었다. 활성탄과 연계한 F/A 공정을 구성하여 막 여과 처리 시스템의 전처리효율을 실험한 결과, TOC 농도는 TMP의 증가에 큰 영향을 주는 것으로 판단되어 막오염 저감에 유기물 제어가 중요함을 확인하였으며 유기물 제거 효율이 뛰어난 여재 사용이 필요할 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 현재 전량 폐기되는 정수기용 폐 카본블록 필터를 재활용하고자 폐 필터의 특성을 파악한 후 열 처리를 진행하였다. 성능 평가를 위해 실제 정수기에서 사용 후 폐기되는 카본블록 필터 (도레이 케미칼에서 제조)를 회수하여 활성탄의 흡착능을 측정하였다. 대조군으로써 새 필터도 같은 조건으로 진행하였다. 재활용을 위한 열처리의 온도는 400, 550, 및 700℃로 진행하였으며 최적 조건을 찾기 위해 새 필터에 먼저 열처리를 진행하였다. 또한 TGA, DSC, SEM 및 BET를 이용하여 폐 필터의 표면 특성을 분석하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 폐 필터 표면에 막 오염(fouling)과 정도를 확인하였으며, 폐 카본블록 필터의 재활용 및 복원기술 연구를 통한 순환 활용 기술을 확보하고자 한다.

국내 다수의 정수장이 적용하고 있는 전통적인 정수처리 공정만으로는 신규 유해물질이나 미량유해물질의 처리 보증을 할 수 없다. 안정적인 고도정수처리공정으로 막분리공정의 적용과 연구가 진행되고 있다. 원수의 특성에 따른 막여과 고도정수처리공정의 개발과 이에 대한 장기적인 검증이 필요하다. 본 연구에서는 계절에 따라 고농도의 망간이 발현되고 있는 경북 U정수장 내의 막여과 시설을 운영하면서 고도정수처리공정의 개발과 장기 성능 평가를 진행하였다. 막여과시설의 일처리용량은 1,000 m³으로 최적 운영인자 확보와 정수처리성능을 평가하였다.

유가 및 희소 금속을 함유한 폐황산은 제련산업 공정에서 다량 방출되고 있으며 처리기술 부족으로 중화법을 통해 폐기되고 있다. 이에 본 연구에서는 폐황산에 존재하는 금속들을 경제적으로 회수하기 위해 막 분리공정을 적용하고자 내산성 NF 분리막을 제조하였다. 지방족아민 모노머인 piperazine을 이용하여 제조한 막은 산에 취약한 polyamide 구조를 지니고 있어 내산성을 가지는 triazine polymer를 첨가하여 NF 분리막을 제조하였다. 제조한 분리막은 15 wt% 황산에 노출한 후, 75psi 압력의 cross-flow 방식으로 내산성 투과실험을 진행하였으며 내산성은 10일 동안 유지되었다. 또한, FTIR, XPS, FE-SEM의 분석 통해 제조된 막의 특성을 확인하였다.

We have studied ternary polymer blend system (A-B/C), which A and C polymers have attractive interactions. The blend was prepared as thin layer coating on the top of the supporting membrane, such as alumina, by layer-by-layer deposition of each polymer from the diluted solution. By controlling the fraction of polymer, the morphology of the blend showed various states including inter-connected porous structure at a certain condition. In addition, we tried to have the better control in pore size and function by introducing small molecule-containing layers atop of the blended coating. The selectivity of filtering and flux of the coated membrane was studied by filtration experiments with aqueous mixtures of various sized solutes including inorganic and organic compounds. Beneficially, the active layer coating exhibited anti-fouling effect.

침지식분리막 오염을 최소화하기 위한 두 가지 공기세정방식을 비교하였다. 연속적인 공기세정과 단계별 공기량을 증가시키는 방식을 연구하였다. 15분의 여과 중에 세정공기의 증가는 5분마다 단계별로 공기량을 증가시켜주었다. 모의 여과 원수에 분말활성탄을 10 g/L 이하 그리고 카올린은 20 g/L 이하로 준비하였으며, 플러스는 80 LMH로 하였다. 단계별 공기세정방식은 연속적인 공기세정 방식보다 분리막 오염억제에 효과적이었다. 추가적으로 주입된 응집제는 분리막 오염저감을 보다 향상시켰다. 연속적인 공기세정의 오염현상은 공경막힘과 분리막 표면에 지속적인 입자의 축적에 기인하였다.

망간은 수중에서 대체적으로 불용성이나, 지하나 지표에서 여러 가지 반응으로 인해 수중으로 용존되어 유입된다. 용존된 망간은 먹는 물에서 0.1 mg/L 이상일 경우 불쾌한 금속냄새가 나며, 0.02 mg/L 이상에서는 박테리아에 의한 이취미가 발생할 수 있다. 또한, 망간산화물이 급배수관에 피복되어 통수능을 감소시킨다. 최근 강화된 국내 먹는 물 수질 기준치는 0.05 mg/L이다. 이러한 망간 문제를 해결할 수처리 공정 연구가 필요하다. 본 연구에서는 과망간산칼륨(KMnO4)과 차아염소산 나트륨(NaOCl)을 이용하여 망간을 산화물로 변화시키고, 이를 한외여과막으로 제거한 후의 망간제거효율을 연구하였다. 특히, 두 산화제를 복합으로 사용할 때의 효과를 분석하고 실제 적용 가능성을 타진하였다.

본 연구에서는 막여과공정, 오존접촉공정, 활성탄흡착공정, 자외선소독공정 등이 계층형으로 배치된 정수처리 실증시설의 설계 및 운영을 통해 수직형 정수 처리시설의 최적 설계/운영방안을 도출하고자 하였다.

국내 정수장 노후화의 가속과 더불어 신규 위험물질 및 미량유해물질에 대한 안전성 확보를 위하여 정수장의 고도화를 위한 노력이 지속되고 있으며, 막여과 기반의 고도정수처리 공정의 도입이 안전성 확보의 대안으로 자리잡고 있다. 그러나 원수의 특성을 고려한 막여과공정의 구성방안 및 운영방안 마련이 필요한 실정이다. 본 연구는 원수내 망간의 계절적 발현 특징을 나타내는 U정수장을 대상으로 500m³/일 용량의 정밀막여과를 기반으로 한 고도정수처리 테스트베드를 구축하고, 원수의 수질특성을 고려한 운영인자 확립과 더불어 처리효율을 평가하였다.

대부분의 마을 급수 시설의 오염원은 수질 항목의 일부분만이 기준치를 초과하고 있는 실정이므로, 이에 따라 각 오염원에 부합되는 정수처리 공정을 모듈별로 공정화 하여 효율적으로 대처하고자 연구를 진행 하였다. 흡착 모듈의 경우 흡착 메카니즘을 통한 기능성 여재를 적용 중금속을 제거하며, 이온교환모듈은 수지를 통해 이온성 물질을 제거. 막 모듈은Membrane을 채용, 부유물질 등을 제거한다. 소독 모듈은 염소 및 자외선을 통해 세균류를 제거한다. 이러한 설비를 조합하여 사용, 급수시설에서 발생하는 오염물질을 선택적으로 대처한다. 상기 연구 결과를 바탕으로 소규모 마을 급수 시설 혹은 마을 상수도에 모듈별 정수장치를 적용하여, 노후 시설 및 낙후된 지역의 물 복지 실현에 한 단계 앞서 갈 것으로 사료 된다.

물 부족 국가인 우리나라는 수처리 분야에서 전반적으로 지속적인 발전을 하고 있으며, 특히 정수처리의 제반 환경은 끊임없이 변화 및 개선되고 있다. 막여과 고도정수처리공정은 지금까지 개발된 어떠한 정수처리공정보다도 수질의 신뢰성이 높고, 자동화운전의 가능, 부지면적과 화학약품을 줄일 수 있어 21C형 환경 친화적인 공정으로 각광을 받고 있다. 본 시설은 일일 2.5만톤 생산수량으로 2010년 9월부터 시운전을 실시하여 운영조건별(생산수량별, 에너지 최소화, 약품 사용량 절감 등) 최적화 및 운영평가를 수행하고 있다. 설계 및 시공 및 운영기술에 이르기까지 순수 국산 기술을 이용해 엔지니어링 기술을 확보하고 있으며 본 연구에서는 그간 장기운영 자료를 분석 및 평가하고자 한다.