먼지 필터 막은 인간의 건강, 안전 및 환경 보호의 몇 가지 중요한 측면에 기여하기 때문에 인간의 삶과 다양한 산업에서 중요한 역할을 한다. 이 연구는 고온 조건에 대한 우수한 열안정성과 접착 특성을 가진 polysulfone@polyphenylene sulfide/polytetrafluoroethylene (PSf@PPS/ePTFE) 복합 먼지 필터 막의 개발을 제시한다. FT-IR 분석은 PSF 접착제가 PPS 직 물에 성공적으로 함침되고 ePTFE 지지체와의 상호 작용을 확인한다. FE-SEM 이미지는 향상된 섬유 상호 연결 및 PSf 농도 와 함께 접착력을 보여준다. PSf@PPS/ePTFE-5는 가장 적합한 다공성 구조를 보여준다. 복합 막은 400°C까지 예외적인 열 안정성을 보여준다. 박리 저항 테스트는 먼지 여과에 대한 충분한 접착력을 보여 공기 투과성을 희생시키지 않고 힘든 고온 조건에서 신뢰할 수 있는 성능을 보장한다. 이 막은 산업 응용 분야에서 유망한 잠재력을 제공한다. 더 나아가 최적화 및 응 용 가능성을 탐구할 수 있다.

Various types of tanks are used in nuclear power plants, and sludge composed of various organic substances and inorganic oxides contaminated with radioactive materials may be present at the bottom of a tank of a radioactive waste treatment device. In addition, glassy and fixative oxide contamination layers are accumulated on the inner wall of the tank depending on the tank material, usage and degree of oxidation. Such contaminated sludge is the main cause of radiation exposure to workers when dismantling nuclear power plant tanks. In addition, the waste filters generated by filtration of contaminated sludge is treated as secondary radioactive waste, and this radioactive waste not only occupies a lot of disposal space, but also the disposal cost is continuously increasing. Therefore, it is necessary to develop a technology that does not generate waste filters as much as possible. To solve this problem, NILEPLANT Co., Ltd. registered a patent named “Filtering apparatus” based on previous research and manufactured a rotary filtration membrane device through detailed design. The rotary filtration membrane device is composed of three or more multiple rotary filtration membranes, and can remove fine particles in wastewater as well as sludge accumulated inside a radioactive contamination tank. In addition, considering the site characteristics of special conditions such as nuclear power plants, it was designed to show excellent performance in removing fine particles while minimizing the area where the device is installed. The rotary filtration membrane device is designed and manufactured as a double cylinder structure that combines a hydro cyclone filter type body and an inner partition wall, and is equipped with a filter cloth-based rotary cylinder filter to process sludge through the filter cloth in addition to inertial. In addition, the patented principle enables self-backwashing without stopping the filtration process, extending the life of the filter and minimizing waste filters. The filtration performance, self-backwashing function, and sludge behavior of the rotary filtration membrane device manufactured based on the detailed design were evaluated through experiments, and improvements to obtain more effective filtration performance were derived. Accordingly, it is expected that the more improved rotary filtration membrane device can be effectively used to remove sludge generated during the dismantling of nuclear power plants in the future.

본 연구에서는 투과 유량 모델을 개발하기 위하여, 시간, 막 전후의 압력 차, 회전 속도, 막의 기공 크기, 동점도, 농도 및 공급 유체의 밀도 등 7개의 입력 변수에 기반한 두 종류(ANN 및 SVM) 인공지능 기법을 이용하였다. 시행착오법과 실험데이터와 예측 데이터 간의 결정 계수(R2) 와 평균절대상대편차(AARD)를 포함한 두 가지 통계 변수를 통해 최적의 모델 을 선정하였다. 최종적으로 얻어진 결과에서 최적화된 ANN 모델이 R2 = 0.999 및 AARD% = 2.245인 투과 플럭스 예측 정 확도를 보여서, R2 = 0.996 및 AARD% = 4.09의 정확도를 보인 SVM 모델에 비해 더 정확함을 알 수 있었다. 또한, ANN 모델은 SVM 방식에 비해 투과 유속을 예측하는 능력도 더 높은 것으로 나타났다.