본 연구의 목적은 상용화 된 DOW FILMTECTM과 Toray Chemical Korea Inc.의 폴리아마이드 기반 해수담수화 분리막을 양쪽성 이온의 특성을 지니는 화합물인 SBMA를 이용한 표면 개질 후 성능 및 특성 평가에 대한 고찰이다. 표면개질 방법으로 원자 이동 라디칼 중합(ATRP) 반응을 이용하여 진행하였으며, FT-IR, XPS 및 Contact angle 등의 표면 분석 평가를 통해서 SBMA가 분리막 표면에 합성이 되었음을 확인하였고, 성능 테스트 또한 진행하였다. SBMA가 표면에 개질 되면서 양쪽성 이온의 특성을 통해 분리막은 높아진 친수성으로 개질되기 이전 분리막 대비 해수담수화 시스템 운전시 발생 되는 큰 문제점 중 하나인 막 오염 현상을 개선 시켜 줄 것으로 판단된다.

Growing demands for reducing energy consumption have raised interest to design advanced materials for thin film composite (TFC) desalination membranes with high permselectivity and low fouling. Here, we synthesized a star-shaped polymer as a new building block material, which can be assembled into selective layer of the TFC membrane via a facile interfacial polymerization (IP). Star polymer with compact globular structure and high density amine functional groups enabled to fabricate higher permselectivity and lower fouling propensity membrane compared to commercial membranes. In addition, star polymer assembled TFC membrane can function as either nanofiltration or reverse osmosis membrane by simply adjusting IP process conditions, which cannot feasible in conventional materials, demonstrating remarkable versatility of our star polymer.

The ultimate goal of seawater reverse osmosis brine management is to achieve minimal liquid discharge while recovering valuable resources. The suitability of an integrated system of membrane distillation (MD) with sorption for the recovery of rubidium (Rb⁺) and simultaneous SWRO brine volume reduction has been evaluated for the first time. Polymer encapsulated potassium copper hexacyanoferrate (KCuFC(PAN)) sorbent exhibited a good selectivity for Rb⁺ sorption. The integrated MD-KCuFC (PAN) system with periodic membrane cleaning, enabled 65% water recovery. A stable MD permeate flux was achieved with good quality permeate. KCuFC (PAN) showed a high regeneration and reuse capacity. Ammonium chloride air stripping followed by resorcinol formaldehyde resin filtration enabled to recover Rb⁺ from the desorbed solution.

최근 국내에서 연구개발중인 SWRO-PRO 복합해수담수화 기술은 SWRO 해수담수화 플랜트에서 발생하는 고염도 농축수와 저염도 하수처리수를 각각 PRO 시스템의 유도용액과 원수로 사용하여, 두 용액의 농도차에 의해 발생되는 삼투에너지를 압력교환장치를 통해 회수하여 RO 고압펌프에서 필요한 에너지를 줄이거나, 터빈 형태의 에너지 회수장치 적용을 통해 전력을 생산하는 기술이다. PRO 시스템을 통해 회수된 에너지는 해수담수화 운영비를 절감할 수 있고, 고농도 농축수 방류로 인한 해양생태계 영향을 최소화 시킬 수 있다. 또한, 농축수 처리 비용 및 해수담수화 전력시설 비용을 절감시키는 효과를 기대할 수 있다.

21세기밀레니엄 식품으로 미국 FDA는 하루 콩 단백질 25g을 섭취하면 관상동맥질환이 예방될 만큼 기능성이 우수하다고 평가되고 있으며, 콩은 세계적인 식품으로 1,000여 가지의 용도로 이용되고 있다. 콩을 가공하여 만들어지는 두부는 콩 분말, 즉 Mesh 형태에 따라 두부의 종류가 분류되며, Nano기술을 도입하여 국산기계를 제작한 생산시스템으로 국산 콩 300 Mesh분말에 비소를 제거한 심층 해양수를 이용하여 단백질이 응고되는 원리와 침지과정이 생략되고 수용성 단백질과 불용성 단백질과 섬유소 기타 영양성분을 손실 없이 제품화 할 수 있는 전두부 제조 및 생산과정과 콩 분쇄기는 유분이 많은 국산 콩 뿐만 아니라 수입 콩 일반적인 농산물의 분쇄가 가능하여 두부식품발달에 미치는 영향을 연구하였다

In this study, the effect of chemically enhanced backwash(CEB) coping with algal(Heterosigma Akashiwo) inflow was evaluated in the seawater desalination pretreatment process using ceramic membrane. In order to confirm the possibility of long-term filtration operation, the recovery rate of transmembrane pressure(TMP) due to the CEB using NaOCl was examined. When the membrane flow rate was 83.3 LMH, the TMP was maintained within 200 kPa for 84 hours in seawater influent. As the algal counts of 30,000 cell/mL were injected into the influent of seawater, however, the TMP rapidly increased and exceed maximum value. Membrane fouling caused by the algae was very poorly recovered by usual physical backwash. The CEB was performed for 30 min(3 min circulation / 27 min immersion) with 300 mg/L of NaOCl. As a result of the CEB application, it was possible to maintain a stable operating of filtration during 10 days and the average recovery rate of TMP by the CEB was 98.1%. It has been confirmed that the CEB using NaOCl is very effective in removal of membrane fouling by algae, resulted in stable membrane filtration for the long-term operation.

본 연구는 비료를 이용한 정삼투식 해수담수화에서 가장 적합한 유도용액을 찾기 위한 연구이다. 이를 위하여 삼 투압, 용해도 및 pH를 고려하여 20종의 혼합 비료를 선정하고, 수투과선속과 질소, 인 및 칼륨의 역용질선속과 비역용질선속 을 측정하여 각 혼합비료 유도용액의 성능을 평가하였다. KCl을 함유한 혼합비료의 수투과선속이 다른 혼합비료에 비해 높게 나타났다. NO3 -를 함유한 혼합비료 유도용액의 질소 역용질선속과 비역용질선속은 NO3 -를 함유하지 않은 혼합비료 용액에 비해 상대적으로 높게 나타났다. 또한 NH4H2PO4 및 KNO3를 각각 함유한 혼합비료 유도용액의 인 및 칼륨에 대한 역용질 선속과 비역용질선속은 NH4H2PO4 및 KNO3를 함유하지 않은 혼합비료 용액에 비해 상대적으로 높게 나타났다. (NH4)2HPO4 와 KCl의 혼합비료 유도용액은 비료의 필수성분인 질소, 인 및 칼륨을 모두 포함하고 있고, 수투과선속이 클 뿐만 아니라 질소, 인 및 칼륨에 대한 역용질선속이 작아 정삼투식 해수담수화용 유도용액의 유도물질로서 가장 적합하다고 판단된다.

Recently, interest in the development of alternative water resources has been increasing rapidly due to environmental pollution and depletion of water resources. In particular, seawater desalination has been attracting the most attention as alternative water resources. As seawater desalination consumes a large amount of energy due to high operating pressure, many researches have been conducted to improve energy efficiency such as energy recovery device (ERD). Consequently, this study aims to compare the energy efficiency of RO process according to ERD of isobaric type which is applied in scientific control pilot plant process of each 100 m3/day scale based on actual RO product water. As a result, it was confirmed that efficiency, mixing rate, and permeate conductivity were different depending on the size of the apparatus even though the same principle of the ERD was applied. It is believed that this is caused by the difference in cross-sectional area of the contacted portion for pressure transfer inside the ERD. Therefore, further study is needed to confirm the optimum conditions what is applicable to the actual process considering the correlation with other factors as well as the factors obtained from the previous experiments.

수층으로 용출되는 질소(N)와 인(P)의 영양염 플럭스는 1차 생산성에 대한 총 영양요구량의 상당 부분을 지원할 수 있기 때문 에 퇴적물-해수 환경의 상호작용을 파악하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 곰소만·근소만의 환경 일반항목들과 퇴적물-해수 경계면에서 저서 영양염 용출 플럭스를 분석 및 추정하였다. 또한 이전에 보고된 영양염 플럭스의 데이터를 비교하여 지역적인 차이를 확인하고자 하였다. 그 결과 근소만 법산에서 봄철 영양염 용출 플럭스가 DIN 6.14 mmol m-2 d-1, DIP 0.32 mmol m-2 d-1로 조사정점 중 가장 높게 나타났 다. 퇴적물 COD의 경우 법산의 사계절 값이 4.0~10.8 mg/g·dry로 나타나 유기물 오염에 의한 환경 악화가 진행되고 있었다. 앞으로 갯벌어 장 관리에 대한 방안이 마련되지 않는다면 양식생물의 생산량 감소의 문제가 발생될 것이다. 따라서 생물자원의 지속적인 이용을 위해 갯벌 환경의 장기적인 모니터링이 선행되어야 할 것으로 판단된다.

Desalination plants have been recently constructed in many parts of the world due to water scarcity caused by population growth, industrialization and climate change. Most seawater desalination plants are designed with a submarine pipeline for intake and discharge. Submarine pipelines are installed directly on the bottom of the water body if the bottom is sandy and flat. Intake is located on a low-energy shoreline with minimal exposure to beach erosion, heavy storms, typhoons, tsunamis, or strong underwater currents. Typically, HDPE (High Density Polyethylene) pipes are used in such a configuration. Submarine pipelines cause many problems when they are not properly designed; HDPE pipelines can be floated or exposed to strong currents and wind or tidal action. This study examines the optimal design method for the trench depth of pipeline, analysis of on-bottom stability and dilution of the concentrate based on the desalination plant conducted at the Pacific coast of Peru, Chilca. As a result of this study, the submarine pipeline should be trenched at least below 1.8 m. The same direction of pipeline with the main wind is a key factor to achieve economic stability. The concentrate should be discharged as much as high position to yield high dilution rate.

기존에 국내에서 지하수에 대한 해수의 영향 연구가 거의 이루어지지 않았던 다도해상의 도서 지역인 전라남도 신안군의 지하수 수질 특성을 평가하였다. 지하수에 대한 해수의 영향을 평가하기 위해 지하수의 현장 수질 측정과 주요 용존성분 등을 포함한 수리지구 화학적 인자를 조사하였다. 총 4회에 걸친 현장 수질 측정 결과, 500 μS/cm 이상의 높은 전기전도도 값을 나타내는 관정은 163개 중 74개로 나타났으며, 용존이온 분석을 통한 Cl−/HCO3− 몰 비로 지하수의 해수 영향을 분석한 결과 심한 영향 및 매우 심한 영향을 의미하는 2.8 이상의 값을 갖는 시료가 74개 중 40개에 해당하였다. 지하수 수질유형의 경우, 직접적인 해수의 영향을 받는 것으로 판단되는 Na-Cl 유형과 해수침투에 의한 지하수 진화단계에서 Na-Cl 이전 유형인 Ca-Cl 유형은 암반지하수의 경우 각각 35.3, 44.1%, 충적층/풍화대 지하수의 경우 52.5, 45%를 차지하였다. 이러한 대수층별 해수의 영향 특성은 각 관정의 해안에서의 거리, 양수량, 조석 등의 영향을 받을 것으로 판단된다.

Juvenile Paralichthys olivaceus (mean length 19.8±2.6 cm, mean weight 97.8±15.8 g) were exposed for 96 hours to different nitrate concentrations of 0, 62.5, 125, 250, 500, 1,000, and 1,500 mg L-1 in biofloc and 0, 62.5, 125, 250, 500, and 1,000 mg L-1 in seawater. Median lethal concentration values (LC50, the concentration at which 50% of mortality occurred after 96 hours of exposure) of nitrate to P. olivaceus in biofloc and seawater were 1,226 and 597 mg NO3 L-1 (P<0.05), respectively, revealing a higher toxicity of nitrate to P. olivaceus in seawater than in biofloc. In hematological parameters, hematocrit level in P. olivaceus exposed to nitrate was significantly increased only at a concentration of 1,000 mg L-1 in biofloc and at concentrations higher than 250 mg L-1 in seawater, but no significant changes in hemoglobin were found in biofloc and seawater. In plasma parameters, aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransminase (ALT) were significantly increased by nitrate exposure in biofloc and seawater, but no significant changes in alkaline phosphatase (ALP) were found in biofloc and seawater. Results of this study indicate that nitrate exposure to P. olivaceus have a lethal toxic effect and alter hematological and plasma constituents of flatfish P. olivaceus. Given relatively lower toxicity of nitrate in biofloc than in seawater, the use of biofloc in aquaculture may reduce potential toxic effect caused by nitrate in feces and feed residue.

선박용 입형 편흡입 원심 해수펌프의 회전체와 파이프 시스템 내부에 발생한 과도한 손상의 원인을 분석하고자 실제 모 델을 역설계 하였다. 이를 위해 전산유체역학(CFD)을 이용하여 해수냉각펌프의 내부유동 분석을 실시하였다. 결과적으로 역설계를 통 한 대상펌프의 형상 및 경계조건을 설정하여 설계 운전점인 125 /h에서의 펌프 효율은 85.3 %, 양정 32.0미터로 계산되었다. 대상 펌 프의 최고 효율점은 150 /h에서 약 86.2 %로 예측되었으나 실제 운전점과는 차이가 있었다. 최저 유량점인 112.5 /h에서는 저 유량 점 특성상 유동이 불안정하여 해석의 수렴이 좋지 않았다. 선박에서 운전 중인 해수펌프 및 파이프 시스템 전반에 걸쳐 진행 중인 공 동현상의 원인 규명을 통해 개선방안을 도출하고자 하였으나, 입·출구 전체 파이프 시스템의 계산, 각 지관들에 대한 유량 및 유속 측정 등을 통해 보다 명확한 원인분석을 위한 후속연구가 필요하다.

본 연구에서는 베셀 후단의 생산수를 유입수와 혼합하는 신개념의 저에너지 역삼투 공정을 제안한다. 이 기술은 후단 생산수로 유입수를 희석하여 열역학적 요구 에너지를 낮추는 것에 착안하였다. 방법으로 역삼투 단일공정, 신공정, 부분 2차 공정의 생산수 염도 및 고유전력소비를 수치해석을 통해 비교하였다. 유입수의 다양한 수온 및 염도 조건 하에 신공정은 단일공정 대비 약 14% 생산수 염도를 감소시켰고, 0.04-0.09 kWh/m³의 고유전력소비를 추가로 필요하였다. 반면, 부분 2차 공정은 단일공정 대비 생산수 염도를 약 46% 감소시켰고, 0.08-0.21 kWh/m3의 고유전력소비를 추가로 필요로 하였다. 즉, 신공정은 부분 2차 공정 대비 저에너지를 소모하면서 단일공정 대비 고품질의 물을 생산해낸다.

Desalination with low energy consumption has been recognized as a crucial technology for meeting the growing freshwater needs of the UAE. In 2016, KAIA and the Masdar company in the UAE signed Joint Development Agreement to develop energy-efficient desalination technologies. The research aims to build a pilot plant desalination plant in UAE for demonstrating reduction of energy footprint. For this R&D project, Daewoo E&C designs and constructs a customized low energy seawater desalination facility with 1000~2000 m³/d by 2018. The goal of specific energy consumption is 3.3 kWh/m³, finally resulting in O&M cost reduction by more than 10%. The system will be configurated with energy saving RO membrane(LG chemistry), pretreatment for algae control using tube type bio filter(MTBF) and DAF, and ion exchange and capacitive deionization for replacement of 2nd RO. Optimizing this pilot plant by 2020 in the UAE is the next milestone in realizing the energy-efficient desalination technology to a viable product.

본 연구는 해수담수화 플랜트의 에너지 사용량을 이론적으로 분석하고 최적화하기 위한 기법을 개발하기 위하여 수행되었다. 먼저 해수담수화 공정모사 모델을 개발하였으며 이를 이용하여 에너지 흐름을 분석하고 각 단계별 유효에너지와 에너지 손실을 계산하였다.

현재의 역삼투막 담수화는 전체 담수화 시장의 60%정도를 점유하고 있으며, 향후 2020년에는 70%까지 증가할 것으로 예상되고 있다. 역삼투막 공정의 Cost는 전처리 공정, 멤브레인 배치, 원수 및 최종 생산수의 요구수질 조건 등에 따라 다르므로, 설계에서 운영에 소요되는 모든 비용 구성을 이해하는 것이 중요하다. 대부분 전력비와 시설투자 비용에 80% 이상이며, 운영/유지보수에 20% 정도 차지한다. 당사에서는 역삼투막 전력비저감 및 고효율 전처리 개발과 운영/유지비용을 줄이기 위한 기술개발을 하고 있다. 또한 탈황 폐수처리를 위한 증발 무방류(Zero Liquid Discharge) 공정에 역삼투막(RO) 또는 정삼투막(FO) 공정을 결합하여 증발기의 용량을 줄여 열/전기에너지를 저감하는 공정 연구와 저염분 처리를 위한 전기화학 탈염 공정(CDI) 연구 개발을 수행하고 있다.

해수담수화 플랜트 사업단은 2006년 해수담수화 플랜트 시장의 주력기술로 활용되었던 역삼투방식 해수담수화 플랜트 기술을 세계적인 수준으로 개발하고자 시작되었다. 특징적으로 10 MIGD 기장 플랜트를 통하여 8 MIGD급 트레인, 4.0 kWh/m³ 이하의 에너지 소모량, 파울링 저감 50% 등의 기술적 목표를 실현하였으며, 기술개발 주체인 두산중공업이 2013년 칠레 해수담수화 플랜트를 수주하는데 기여하는 등, 기술적 가치로서 1조 9천억에서 6조 9천억으로 평가받고 있다. 향후 기장내 공업용수 혹은 생활용수 공급용 정수 플랜트로 활용될 예정에 있다.