본 연구는 원심펌프 내부 유동장 특성에 대한 시뮬레이션 및 시각화에 중점을 둔다. 3D 수치해석은 Reynolds Average Navier-stock 코드를 k-Ɛ 표준 2차방정식 난류 모델로 처리하여 수행하였다. 시뮬레이션은 흡입측, 임펠러, 토출측 영역에서 조도로 인한 마찰 손실과 임펠러 웨어링에서 체적 손실을 포함한다. 해석과 실험사이의 성능곡선 비교결과 최대 5 %의 작은 차이를 보이며 동일한 추세를 나타냈다. 최고 효율점에서 속도 벡터는 고르게 나타났지만 비 설계점에서는 현저한 변화가 나타났고, 텅 부근의 임펠러 유로토출부에서 강력한 재순환 영역이 나타났다. 비교적 일정한 압력분포가 텅 부근임에도 불구하고 임펠러 주위에 관찰되었다. 볼류트 내에서 기하학적으로 인해 형성된 나선형 와류가 이 영역에서 유동장이 상대적으로 난류이고 불안정하다는 것을 증명하였다.

Gas hydrate (GH)-based desalination process have a potential as a novel unit desalination process. GHs are nonstoichiometric crystalline inclusion compounds formed at low temperature and a high pressure condition by water and a number of guest gas molecules. After formation, pure GHs are separated from the remaining concentrated seawater and they are dissociated into guest gas and pure water in a low temperature and a high pressure condition. The condition of GH formation is different depending on the type of guest gas. This is the reason why the guest gas is a key to success of GH desalination process. The salt rejection of GH based desalination process appeared 60.5-93%, post treatment process is needed to finally meet the product water quality. This study adopted reverse osmosis (RO) as a post treatment. However, the test about gas rejection by RO process have to be performed because the guest gas will be dissolved in a GH product (RO feed). In this research, removal potential of dissolved gas by RO process is performed using lab-scale RO system and GC/MS analysis. The relation between RO membrane characteristics and gas removal rate were analyzed based on the GC/MS measurement.

부영양화를 일으키는 대표적인 영양물질인 질소와 인을 제거하기 위하여 많은 연구들이 진행되어오고 있다. 본 연구에서는 질소와 인을 제거하기 위하여 해수 및 해수염에 존재하는 마그네슘과 칼슘을 사용하여 스트루바이트와 수산화인회석을 만들어 침전을 시켰다. 실험의 목적은 해수와 해수염을 사용하여 pH와 농도의 변화에 따른 영양염의 제거율을 비교평가 하였다. 하수의 실험조건에서 해수를 사용한 결과 인의 제거율은 90 %, 질소의 제거율은 50 %로 나타났다. 또한 pH 9, 질소와 인의 농도 10 mM, Mg/PO43-, NH4+의 비율 2의 조건에서 해수염을 사용하여 실험한 결과 질소의 제거율은 90 %, 인의 제거율은 70 %로 나타났다. 상대적으로 인의 제거율이 높은 이유는 해수를 사용한 경우 질소와 인의 몰 농도의 차이에서 비롯되었으며, 해수염을 사용한 경우 해수에 포함된 칼슘이 인과 반응하여 수산화인회석으로 침전 제거되었다고 할 수 있다. 수중의 질소와 인을 제거를 위하여 해수와 해수염을 사용한 결과 높은 제거율을 나타내었다.

물 부족 현상을 해결하기 위하여 저에너지 해수담수화가 가능한 정삼투 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 정삼투 시스템의 경우 가압 조건이 필 요하지 않으므로 에너지 비용을 저감할 수 있고, 막 오염 및 파쇄 현상이 역삼투 시스템에 비해 발생하지 않는다는 장점이 있다. 이에 사용되는 유도 용질의 경우 높은 친수성을 가져야 하며, 농도 대비 높은 삼투압을 보여야 한다. 또한 유도용액 후처리 공정에서의 분리가 용이하여야 한다. 최근에는 탄소 양자점 유 도용질, 고분자 전해질을 이용한 유도용질, 온도감응성 고분자를 이용한 유도용 질의 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 물에 대한 용해도가 큰 다가 카복실산계 유도용질을 합성하고 정삼투 공정에서의 성능평가 및 다른 유도용액과 비교 실험을 수행하였다.

역삼투 해수담수공정의 전처리로 CO2 가스하이드레이트를 이용한 급속동결담 수(HIID)공정의 가능성 평가를 목적으로 실험을 진행하였다. CO2 가스하이드레 이트는 가압된 CO2가스를 GUEST로 사용하여 만들어지는 얼음형태의 결정을 의미하며, 이때, 가압된 압력을 상압으로 감압하게 되면 흡열반응이 진행되어 온도가 급감하게 된다. HIID공정은 이 온도감소를 구동력으로 해수를 동결하였다. 이 전처리된 해수를 225psi로 역삼투막을 6시간 저압 운전시 수투과도가 14 LMH이상, 제거율이 98.5-99%로 관찰되었다. 이 실험으로 HIID공정이 역삼투공 정의 전처리로 사용가능함을 확인하였으며, 후단의 역삼투공정에서 운전하는 압력을 기수조건으로 가능하게 하였다. 이를 통해 저비용으로 해수담수가 가능함 을 확인하였다.

해수 담수화에 있어 RO막오염을 방지하기 위한 전처리로 MF 및 UF에 대하여 연구되어 왔으며, MF/UF의 전처리로 오토스트레이너를 사용하여 100μm 이상의 입자를 제거하는 것이 일반적이다. 그러나, 서해안의 경우 남해보다 높은 고탁도 물질이 다량으로 함유되어 있어 정확한 해수 특성분석에 따른 전처리 공정이 선정되어야 할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 서해안 지역의 해수 특성에 대하여 분석하여 적합한 전처리를 선정하기 위한 조건을 도출하고자 하였다. 서해안 지역의 15지점 해수에 대하여 탁도, SS, SiO2, TOC, UV254, 보론, TEP 등 20여개 항목에 대하여 분석하였다. 해수의 탁도는 평균 6.5∼ 11NTU를 나타내었으며 입도분석결과 2∼20μm 입자가 97% 이상 존재하였다.

본 연구는 RO 공정을 통한 해수담수화 플랜트의 에너지 저감을 위한 FO/RO hybrid pilot plant 실증 연구에 관한 것이다. 폐수처리 방류수를 이용하여 FO 공정을 통해 해수를 희석시키고, 희석된 해수는 RO 공정을 통해 담수를 생산하는 공정으로 폐수재이용과 저에너지 담수화를 목적으로 하였다. 이 공정은 RO 공정에 유입되는 해수의 염도가 낮아지기 때문에 담수화 에너지를 획기적으로 낮추는 것이 가능하다. 운전된 system은 유입수 기준 1ton/hr의 처리용량을 가 지는 FO/RO hybrid 공정으로 화력발전소 내의 해수담수화 설비내에서 운전하였다. 이를 통하여 기존 RO system 대비 약 20~30%정도의 에너지 소비 저감 효과 및 RO의 fouling 개선 효과가 있음을 확인하였다.

2025년 세계 국가의 20%, 전세계 인구의 38%가 물 부족에 시달릴 것이라는 예측에 따라 향후 물 부족 문제는 전 세계적인 관심사가 되고 있다. 따라서 지구 물 자원의 97.5%를 차지하고 있는 해수로부터 음용수, 공업용수를 생산하는 정삼투에 대한 관심이 점차 증가하고 있다. 정삼투 시스템의 경우 가압 조건이 필요하지 않으므로 에너지 비용을 저감할 수 있고, 막 오염 및 파쇄 현상이 역삼투 시스템에 비해 발생하지 않는다는 장점이 있다. 이에 사용되는 유도 용질 의 경우 높은 친수성을 가져야 하며, 농도 대비 높은 삼투압을 보여야 한다. 또한 유도용액 후처리 공정에서의 분리가 용이하여야 한다. 본 연구에서는 정삼투 시스템의 유도용질로 Citric acid 금속염을 사용하여 성능평가를 수행하였다.

Membrane distillation (MD) has been researched as one of the promising seawater desalination processes, because of its advantages such as (1) high energy efficiency, high water flux and less fouling sensitivity. [1] Herein, thermally rearranged (TR) polymer membranes are introduced for MD application. The TR membranes were investigated by SEM, contact angle, CFP and LEPw. TR membranes showed a great MD performance with high water flux and long-term stability.

Seawater desalination market after global economic crisis has been stalled due to the market uncertainties and decreased demand in desalination. It is important to review the status of the market and to estimate the appropriate share of Forward osmosis-Reverse Osmosis (FO-RO) hybrid desalination technology by figuring out the outlook of the desalination market. Main part of the desalination market will still be MENA (Middle East and North Africa) in the near future due to the fast population increase and high dependency of fossil fuel in the region. The market for FO-RO hybrid technology, however, might be smaller than the conventional SWRO desalination market anyway because of aesthetic issues from using wastewater as raw water and higher costs associated with capex. Therefore, it is essential to improve FO membrane performance and system operation technologies in order to make the hybrid technology attractive compared to the conventional SWRO technology.