본 연구에서는 하수 재이용을 위한 역삼투막 공정에서 전처리 정밀여과막(MF) 손상에 대한 누출되는 다양한 수 질변화로써 막 손상 검지 방안을 제시하였다. 이를 위하여 역삼투막 유입수질 적합성 평가지표인 SDI (silt density index)를 3에서 5의 범위 내에서 막 손상 시 검지 감도를 정량화하기 위하여 전처리 분리막이 1에서 3가닥 파단에 따라 SDI는 1.92에 서 6.11까지 증가한 결과를 확인할 수 있었다. 일반적으로 3을 기준으로 역삼투막 유입수질로 설정하였을 때 분리막이 3가닥 까지 파단이 되어야만 막 손상 검지가 가능하다는 것을 의미하며 역삼투막의 오염은 잠재적으로 가속화되어 효율을 저하시 킬 수 있다. 또한 이때 누출되는 입자성과 유기물질에 대하여 0.45 μm 이상의 크기만 걸러주는 입자계수는 입도분포별 막 파 단 개수에 따라 일정한 패턴을 확인할 수 없었으며, TOC 농도는 약 2배의 변화패턴으로써 SDI와의 상관관계로써 TOC가 막 손상 수질지표로써 신뢰성이 높은 것으로 확인되었다. 수질분석결과와 더불어 USEPA에서 제시하는 막 손상 검지 방법 중 압력손실시험과 이를 기반으로 LRVDIT 모델의 적합성 평가를 한 결과 막 손상 또는 역삼투막 공정으로 유입되는 막오염물질 을 신속하게 확인할 수 있는 SDI 및 TOC를 포함한 LRVDIT 모니터링과 UCL 설정을 병행해야 한다.

본 연구는 분리막 성능 저하로 기능을 상실한 역삼투막의 힐링을 통한 복원의 가능성을 알아보고자 하는 데에 목적이 있다. 손상된 막은 양이온고분자인 poly(styrene sulfonic acid) sodium salt (PSSA)와 음이온고분자인 polyethyleneimine (PEI)를 염석법을 이용하여 이중으로 코팅했으며 또한 소재의 순서를 바꿔 코팅을 수행했다. 그리고 농도, 시간, 이온세기 등 에 따라 코팅된 역삼투막의 투과도와 배제율을 측정하여 손상된 막으로부터 복원된 정도를 알아보았다. 또한 역삼투 평막에서 복원이 우수한 조건을 가정용 정수기 모듈에 적용하여 손상된 역삼투막 모듈에 또한 대하여 복원 가능성을 알아보았다. 이로부터 PEI 30,000 ppm (IS = 0.1)/PSSA 20,000 ppm (IS = 0.7) 코팅 조건에서 역삼투막 모듈에 적용했을 때 염 배제율은 69%에서 86% (손상 전 모듈의 경우 90%)까지 복원되었다.

본 연구에서는 차아염소산 나트륨에 노출시켜 손상된 RO membrane을 PSSA/PEI 용액으로 코팅하여 투과성능을 회복시키는 연구를 진행하였다. 코팅에 사용된 고분자로는 PEI(Polyethyleneimine) 와 PSSA(Polystyrene sulfonic acid)을 사용하였으며, 막은 3,450ppm의 차아염소산에 용액에 노출시켜 손상시켰다. PSSA와 PEI의 농도, 코팅시간, 이온세기를 달리하여 NaCl 100 ppm에서 투과성능을 비교하였다. 코팅을 통한 막의 투과성능을 비교하였을 때 ,제거율이 약 15%정도의 회복률을 보였다. 또한 SEM 분석을 통해 차아염소산에 손상 전과 후 그리고 코팅된 막의 표면을 관찰하였다.

다양한 활용용수 생산을 위한 막 소재 및 막여과 공정개발이 고도화됨에 따라 점차적으로 유지관리 측면의 연구개발 필요성이 부각되고 있다. 그 중에서 유지관리 측면의 막 손상 검지와 수명예측은 제도적으로 정립이 미흡한 실정이며, 막여과 공정 운영에서 경제성과 안정성을 고려한 막 손상 검지 기술개발은 막 특성 및 시설규모에 따른 오차보상이 불가피하게 수반되어야 하는 연구이다. 따라서 분리막의 물리/화학적 노출강도에 따른 특성 변화를 관찰하여 내구년한 산정 및 수명예측 알고리즘을 구축하고자 한다. 또한 분리막의 특성과 모듈의 배열에 따라 최적화된 막 손상 검지를 위한 기체-액체 치환율을 기반으로 물리적 한계도출과 병행하여 이를 극복하기 위한 센싱융합 기술을 소개하고자 한다.

In the present study, the impact of RO polyamide layer by long-term chemical exposure was evaluated. Basic cleaning chemicals such as NaOH increased the pure water flux and salt passage of RO membrane up to 1.6 times and 2 times, respectively. In contrast, membranes exposed to acidic chemicals such as HCl have experienced no discernible change of permeability, which indicated that basic chemicals caused the more serious damage to RO polymeric layers. However, XPS analysis showed that both membranes were experienced significant damages on cross-linking of polyamide structures. It can be concluded that basic cleaning chemicals induced the enlarged pore structure due to electrostatic repulsion between damaged polymers, while acidic chemicals caused less performance deterioration by shrinkage of the polyamide structure.

본 연구에서는 사용 후 손상된 정수기용 RO 여과막을 코팅하여 복원시키는 연구를 진행하였다. 사용된 고분자로는 PEI (Polyethyleneimine) 와 PSSA (Polystyrene sulfonic acid)을 사용하였으며, 계면중합을 코팅을 통해 진행하였다. 손상된 막은 3,450 ppm의 NaOCl 용액에 노출시켰고, NaCl 100 mg/L의 공 급액에서 NaOCl 노출전과 후, 코팅된 RO막에 대한 투과도와 제거율을 비교하였다. 실험은 PSSA, PEI 코팅용액의 농도와 코팅시간, 이온세기를 달리하여 실험 을 진행하였다. NaOCl 노출 전과 코팅 후 막의 성능을 비교했을 때, 염 제거율 이 3% 정도 감소되었는데, 이의 결과로 RO막 복원을 통하여 재사용이 가능할 것으로 사료된다.

중공사형 정밀여과(MF)와 한외여과(UF)를 포함한 가압식 막여과 시스템은 높은 수준의 병원균 제거 효율로 인해 음용수 처리에 점점 더 많이 사용되고 있다. 그러나 가압식 막여과 시스템에서 분리막의 손상으로 인한 막완결성의 문제가 발생 시 병원체가 유출될 수 있으므로, 효과적인 온라인 또는 오프라인 방식의 막 완결성 모니터링 방법을 통해 수질의 안정성을 보장하여야 한다. 최근 막 완결성 시험 중 하나 인 압력손실시험(pressure decay test, PDT)이 가압식 분리막 모듈을 이용한 음용수 처리 시설에 적용되고 있다. 이 논문에서는 PDT의 기체 주입방법에 따른 세 가지 조건으로 원수 측, 여과수 측, 원수 여과수 양 뱡향 측 세 가지 조건을 선정 후 이에 따른 감지감도를 이론값과 실험값을 적용하여 비교하였다. 실험결과 가압되는 측의 부피와 감도는 반비례함을 확인하였고, 주입부의 반대방향에 부압을 형성 시에도 감도가 증가함을 확인할 수 있다. 즉 막 손상의 감 지감도는 주입되는 부분의 체적이 작아질수록, 분리막을 경계로 유입과 여과 측의 압력차가 클수록 높아짐을 알 수 있었다.

내염소성 원생동물인 크립토스포리디움, 지아디아 등 병원성 미생물의 제거에 대한 신뢰성을 확보하기 위해 정수 처리 공정에서 막여과 시스템이 각광받고 있으며, 이러한 신뢰성을 보증하기 위해 막 완결성에 대한 연구가 중요시되고 있다. 막 완결성 시험은 크게 직접법과 간접법으로 분류되는데, 직접법 중 압력기반의 시험은 버블포인트 이론을 근간으로 병원성 미생물의 최소 크기인 3 μm 크기 이상을 감지할 수 있는 감도로 USEPA Guidance Manual에서 제시하고 있다. 간접법은 온라 인 상태에서 연속적인 운전이 가능하다는 점에서 널리 사용되지만, 직접법에 비해 현저히 낮은 막 손상 감지 감도를 가지고 있 으며, 손상 부위를 특정 지을 수 없는 한계가 있기에 이러한 감지 감도를 개선해야 할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 압 력 손실 시험에 의한 막 완결성 시험을 통해 막 파단 형태별, 파단 개수, 초기설정압력값에 따른 압력손실률과 LRVDIT 신뢰 성 범위를 상호 비교함으로써 막 손상에 따른 감도의 결과를 정량화하여 UCL 기준을 나타내어 비교 평가하였다.

본 연구에서는 상용화 된 피페라진 기반 나노여과막인 Toray Chemical Korea 회사의 NE70 분리막을 선정하여, 높은 산성 조건에서 산 노출 뒤의 투과 특성 변화를 고찰 하고자 한다. 투과 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 황산 pH 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 2에서 7, 14, 28, 42, 60일에 노출 시킨 나노여과막의 수투과도 및 1가 이온인 NaCl, 2가 이온인 MgSO4의 염 제거율을 측정하여 1가/2가 이온의 selectivity를 측정하였다. 위와 같은 투과 특성 평가를 바탕으로 손상 된 뒤의 나노여과막은 일정 패턴의 limiting selectivity를 가짐을 확인하였다.

PTEF membranes are used for roofing materials of membrane structures. PTEF is the abbreviation of Poly-tetra Fluotide-ethylene. These materials are consisted of fiberglass weave and polyetrfluoroethylene coating. Also, PTEF membranes have some problems of structural capacity by wind or snow load, etc. In this study, sensor housings using lead switches are bonding in PTFE membranes, Monitoring to changes tension and tear damages are studied using radio frequency. If tension is received on edged membranes, bonded lead switches of sensor housings will be destroyed by changes tension, and these become to send signals of damages at the connected radio frequency system with increased tension. Study of these functional membrane materials will be contributed to prevent water leakage and long-term maintenance of membrane structures.