공기를 이용한 분리막 세정은 MBR공정에서 fouling 억제 및 장기간 성능을 유지시키는 주요 핵심 방법이다. 기존의 MBR은 공기의 부상하는 힘을 이용한 방식으로 적은 동력을 이용하지만 주변환경, 유체흐름 및 원수성상 등으로 다양한 문제가 예기치 못하게 발생한다. 이를 개선하기 위하여 본사에서는 간헐적으로 가압 공기를 이용하여 fouling 억제 및 플럭스의 안정화를 이루는 i-MBR 모듈을 개발하였다. i-MBR 모듈에 들어가는 산기관을 개량하여 공기에 의한 파울링 억제 효과를 최대한 높이는 연구를 진행하였다. 산기관과 air의 상관관계를 진행하고, 이를 기반으로 pilot-scale 장치를 세팅하여 flux recovery 및 내구성 등을 비교분석하 였다.

본 연구에서는 산기량의 변화에 따른 임계 투과유속을 투과유속단법으로 측정하였다. 유효 막 면적이 85 cm2이고 공칭 세공크기가 0.4 μm인 중공사형 막모듈을 MLSS 5,000 mg/L인 활성슬러지 수용액에 침지시켜 투과 실험하였다. 산기시 키지 않을 경우 임계 투과유속은 15.2 L/m2⋅h로 측정되었으나 산기량을 100에서 1,000 mL/min까지 증가시키면 임계 투과 유속이 20.6에서 32.5 L/m2⋅h까지 크게 상승하였다.

본 연구에서는 사인파형 투과유속 운전방식을 중공사형 분리막에 적용하여 운전시간에 따른 막간차압(TMP)을 측 정하였다. 유효 막면적이 100 cm2이고 공칭 세공크기가 0.45 μm인 중공사막 모듈을 MLSS 5,000 mg/L 활성슬러지 용액으로 투과 실험하였다. 연속적인 단계별 투과유속 변화법으로 임계 투과유속을 측정하였으며 그 값은 26.6 L/m2⋅hr이었다. 여과 운전/정지이완(FR), 정지이완시 역세척(FR/BW) 및 사인파형 투과유속 연속운전(SFCO) 방식에 따른 TMP를 측정하였다. 임 계 투과유속보다 낮은 15, 20 및 25 L/m2⋅hr에서는 SFCO 운전방식이 FR 및 FR/BW에 비하여 효과적이었다. 그러나 임계 투과유속 이상에서는 FR/BW 운전방식이 SFCO보다 효과적으로 막오염을 제어할 수 있음을 확인하였다.

Membrane technology for CO2 capture from flue-gas has been intensively considered due to their energy efficiency, small footprint and process accessibility for large-scale up without any by-products. There are many world-score membrane materials has been developed so far, and large-scale modulation and process design are key issues for industrial application in carbon capture technology. To reach the goal of high purity as well as high recovery, configuration and operation parameter should be optimized in aspect of process design. In this study, single membrane module performance for process design and the multi-stage membrane configuration has been suggested to optimize operating parameter for high purity and recovery. Operation parameters such as stage-cut and pressure ratio will also be discussed for high purity and recovery.

본 연구에서는 다공성 소수성 막의 수투과도를 향상시키기 위해 다공성 소수성 막의 물 흐름을 향상시키기 위해 다양한 수용성 폴리머를 염석법을 이용하여 흡착시켰다. 막의 표면의 흡착 유무를 알기 위해 접촉각을 측정하였고 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 이용하였다. PSSA_MA가 접촉각과 수투과도에서 가장 좋은 결과를 보였고 수투과도는 약 80% 향상된 것을 확인할 수 있었다. 코팅액이 저농도일 때 고농도일 때보다 더 친수화가 잘 되었는데 이는 코팅액이 고농도일 때 막 표면의 기공을 차단하기 때문이라고 사료된다. 최고의 코팅조건은 150ppm~300ppm의 농도일 때였으며, 이온세기는 0.15, 코팅시간은 20분 일 때였다.

본 실험에서는 고분자의 농도, 첨가제의 종류 및 함량에 따라 도프 용액을 이용하여 분리막 제조하였다. 분리막의 모폴로지는 전자주사현미경(SEM)을 통해 관찰 하였으며, 막의 모폴로지와 순수투과도의 관계를 확인 할 수 있었다. 필터화 모듈을 제조하여 수투과도 및 바이러스, 박테리아 등과 같은 미생물 제거성능을 측정하였다. 제조된 중공사막의 단면은 sponge 형태로 표명으로 갈수록 치밀한 형태를 띄는 것을 확인하였으며, 수투과도는 50-70 ml/min으로 높은 값을 나타내었으며, 필터화모듈의 경우 수투과도는 1.6 LPM의 높은 투수량을 나타내며, 박테리아와 바이러스의 제거성능은 log 6의 값의 높은 수치를 보였다.

본 연구에서는 높은 제거성능을 가지는 분리막 개발하기 위해, 상전황법을 이용하여 중공사 형태의 한외여과막을 제조하였다. 방사조건에서 고분자 농도, 에어갭, 내부응고제를 조절하여 중공사를 제조하였다. 분리막의 단면과 표면 모폴로지는 전계방출형주사현미경(FE-SEM)을 이용하여 관찰 할 수 있었으며, 수투과도와 제거성능 평가는 0.2cm2 의 테스트 모듈을 제작하여 각각 측정하였다. 50nm와 30nm PS latex bead를 이용하여 분리막의 공칭공경을 측정하였다. 측정결과 30nm 이하의 공칭공경을 가지는 것을 확인 할 수 있었으며, 미생물 제거성능은 log 6 이상의 높은 값을 나태내는 것을 확인하였다.

Synthesis of nanosilver particles were obtained by chemical reduction of silver nitrate and capping agent. The solution containing nanoparticles were coated on polyvinylidene fluoride (PVDF) hollow fiber membranes which the membranes were measured water permeation flux and antibacterial activities. The resonance peak of the Ag/PVA core shell nanoparticle indicated at 430 nm in the UV-visible spectra. The Ag/PVA coated PVDF membrane exhibited excellent antibacterial performance over 60 days, and water permeation flux (LMH) was observed from 700 to 1400.

Zeolite membranes can be used as vapor separation membranes due to the adsorption properties of zeolite crystals. Recently, vapor separation membranes are paid attention in the petrochemical complexes by combining with distillation separation methods. Heat duty for separation can be reduced by the combination of distillation and membrane. Zeolite membranes are usually crystalized on porous ceramic substrates such as a porous alumina substrates. Here, we had paid attention to novel porous silica substrates. In this study, effects of porous silica substrates on preparation of MFI zeolite membranes were investigated to obtain high permselective membranes. Acetic acid vapor permeation tests were conducted for the typical application in the petrochemical complexes. Porous silica (pore size: 500 nm) or porous α-alumina (pore size: 700 nm) were used as ceramic substrates. The seed crystals were coated by changing the seed slurry (0.5g L-1) of pH from 2 to 12. MFI membranes were crystalized at 180 °C for 16 h. The parent gel compositions for the membranes synthesis were SiO2: TPABr: Na2O: H2O=1: 0.2: 0.04: 600 (mol/mol). Vapor permeation tests of acetic acid/water were carried out at 110 °C. N2 permeance through the membrane prepared on the silica substrate was 3.6 × 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1, while that through the membrane prepared on the alumina substrate was only 1.4 × 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1. The initial resistance through the alumina substrate was lower than that through the silica substrate. This shows that the effective MFI layer was thinner on the silica substrate. N2 permeances through all the membranes were similar at around 4 × 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1. The maximum N2/SF6 permeance ratio was 79.3 through the membrane coated at pH 2. Thus, seed coating was important to obtain high gas permselective membranes. The separation factor of acetic acid through the MFI membrane was over 20. Thus, we have concluded the MFI membrane was acetic acid permselective membrane.

We have initiated single-dish monitoring observations of 400 methanol maser sources at 6.7 GHz using the Hitachi 32-m radio telescope from December 2012 to systematically research periodic ux variations, which are observed in some methanol maser sources associated with high-mass (proto-)stars. In our monitoring, we have made daily monitoring, so that each source has been observed every nine days with an integration time of 5 min (typical 3  detection sensitivities of 0.9 Jy). The monitoring observations help us statistically understand periodic ux variations with a period longer than 50 days. As an initial result, we present a new detection of periodic ux variations in the 6.7 GHz methanol maser source G 036.70+00.09. The period of the ux variations is ~53 days (~0.019 cycles day-1), and seems to be stable over 9 cycles, at least until the middle of August 2014.

정삼투와 압력지연삼투 공정에서 용매의 투과율은 용매와 막이 접촉하는 방식에 의존한다. 각각의 공정에서 막의 활성층이 고농도 용매와 접촉하는 경우를 압력지연삼투 방식이라 하고, 고농도 용매가 막의 다공성 지지하층과 직면해 있는 경우를 정삼투 방식이라고 한다. 압력지연삼투 방식과 정삼투 방식은 각각 희석형 그리고 농축형의 내부농도 분극 현상을 유발하는데, 동일한 조작 조건에서 정삼투 방식보다 압력지연삼투 방식이 높은 투과율을 나타내는 현상이 실험적으로 관측되었다. 본고에서는 정삼투방식과 압력지연삼투 방식에서 발생하는 본질적인 투과율 불균형을 수학적 귀류법을 이용하여 증명하고, 물리적인 원인을 규명한다.

본 연구에서는 와이어로프의 국부손상 검색을 위해 누설자속기법을 적용하였다. 와이어로프 구조물에 적용하기 위해 리프트오프의 발생을 최소화한 4채널 누설자속 센서헤드를 제작하였고, 이를 사용하여 와이어로프의 국부손상 검색실험을 수행하였다. 국부손상 검색실험을 위해 와이어로프를 준비하였고, 다양한 원주방향을 가지는 부분 단선 손상들을 발생시켰다. 제작된 자속누설 센서헤드를 이용하여 와이어로프 시편의 자속신호를 스캔하였고, 노이즈의 영향을 최소화하고 자속신호의 해상도를 향상시키고자 자속 신호를 미분하여 순간변화량을 손상 검색에 활용하였다. 객관적인 손상 판단을 위해 각 채널에서 계측된 자속신호를 GEV분포를 이용해 설정된 임계값과 비교하였다. 최종적으로 임계값을 초과한 부분의 길이방향 및 원주방향 위치를 실제 손상과 비교함으로써 본 기법의 국부손상 검색 가능성을 살펴보았다.

본 연구에서는 0.5 wt% 에멀젼형 절삭유 수용액에 평막형 분리막을 침지시키고 대칭 및 비대칭 사인파형 투과유속 연속운전(SFCO) 방식으로 실험하였다. 사용한 정밀여과막은 유효 막면적이 0.02 m2이고 공칭 세공크기가 0.15 μm이었다. 탁도 기준으로 에멀젼형 절삭유의 99% 이상이 제거되었으며 산기량이 증가할수록 TMP가 낮게 상승하였다. 비대칭형 SFCO 운전방식은 투과유속이 낮은 10∼15 L/m2·h 영역에서 대칭형 SFCO 운전방식보다 다소 유리하였다. 하지만, 투과유속이 높은 25∼30 L/m2·h에서는 대칭형 SFCO 운전이 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 중공사막의 기계적 강도와 투과유속을 동시에 높이고자, 열유도 상전이법을 이용하여 중공사막 제조 후 연속적으로 연신공정을 적용하여 고투과성 중공사막을 제조하였다. 또한, 고분자함량별 연신된 중공사막을 제조하여 연신온도, 연신율에 따른 물성 변화를 관찰하였다.

고분자 분리막을 이용한 기체 분리는 기체의 막에 대한 투과도 차이를 이용하여 분리하는 하나의 새로운 공정 방법이다. 기체 분리용 고분자 소재로는 폴리술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등의 방향족 고분자들이 주로 사용되었다. 현재 이중에서도 유리상 고분자인 폴리이미드의 경우 높은 온도에서 기계적 강도가 매우 좋으며, 그 외에도 내화학성, 높은 기체 선택성을 보이는 뛰어난 소재로 많은 응용 분야에서 매우 활발하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 기체 분리에 대해 여러 가지 장점을 가지고 있는 폴리이미드계 고분자 중 애경유화(주)에서 합성된 폴리이미드 고분자를 이용하여 상전이법에 의해 전구체 중공사막을 제조하였다. 최종적으로 제조된 기체 분리막에 대한 기체 투과 특성을 알아보고자 한다.