지하수 중의 바나듐 및 실리카의 농축에 적합한 막을 선정하기 위하여 2종류의 나노여과 막모듈(NE2540-90, NF90-2540)과 3종류의 역삼투 막모듈(BW30-2540, RE2540-TE 및 XLE-2540)에 대한 투과선속과 배제율을 측정하였다. 투과선속과 배제율에 대한 실험 결과 본 연구에 사용된 나노여과 막모듈과 역삼투 막모듈 중에서 NE2540-90 막모듈이 바나듐과 실리카의 농축에 가장 적합하였다. NE2540-90 막모듈을 사용하여 막간차압을 8 kgf/cm2로 하였을 때, 바나듐 및 실리카의 배제율은 각각 98.2% 및 99.0%이였고, 알루미늄, 크롬, 철, 붕소, 스트론튬 및 바륨에 대한 배제율은 각각 92.0%, 83.6%, 96.0%, 45.1%, 98.6% 및 69.5%이였다. 서귀포지역 지하수를 각각 회수율 15%로 6단 처리하였을 때, 바나듐과 실리카 함량은 각각 148.9 μg/L 및 85.8 mg/L로 농축되었다. 나노여과 공정에 의한 농축수는 고농도의 바나듐과 실리카를 함유하고 있어 기능성음료로의 상품개발이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구는 SDI (Silt Density Index)를 통해 RO막 전처리 장치로서의 섬유여과기 적용 가능성을 평가한 것이다. 실험 대상 원수는 탁도가 0.76∼1.6 NTU인 하수처리장 방류수와 탁도가 2.2∼3.3 NTU인 해수 및 탁도가 100 NTU인 지표수이었다. 2단 섬유여과기 공정의 최종여과수인 2차 여과수의 탁도는 17% PAC 10∼30 ppm주입 시 0.07∼0.25 NTU였으며 SDI는 1.4∼2.8이었다. 하수처리장 방류수에 대해 2단 섬유여과기 pilot 여과수와 실험실 규모의 MF, UF평막 여과수의 탁도 및 SDI15를 측정하여 비교한 결과, 여과수 수질은 2단 섬유여과기 > MF > UF순으로 약간 향상하였으며, SDI15 차이는 0.7∼1.0 수준으로 크지 않았다. 따라서 2단 섬유여과 공정을 RO막 전처리 공정으로 사용할 경우 통상의 RO막 제조사가 요구하는 SDI15 5 이하를 충분히 만족시킬 수 있을 것으로 판단된다.

The reliability of innovative membrane contactors technology (i.e. Gas/Liquid Membrane Contactors, Membrane Distillation/Crystallization) is today increasing for seawater desalination processes, where traditional pressure-driven membrane separation units are routinely operated. Furthermore, conventional membrane operations can be integrated with membrane contactors in order to promote possible improvements in process efficiency, operational stability, environmental impact, water quality and cost. Seawater is the most abundant aqueous solution on the earth: the amount of dissolved salts covers about 3% of its composition, and six elements (Na, Mg, Ca, K, Cl, S) account for more than 90% of ionic species. Recent investigations on Membrane Distillation-Crystallization have shown the possibility to achieve significant overall water recovery factors, to limit the brine disposal problem, and to recover valuable salts (i.e. calcium sulphate, sodium chloride, magnesium sulphate) by combining this technology with conventional RO trains. In this work, the kinetics of CaSO4 ⋅ 2H2O, NaCl and MgSO4 ⋅7H2O crystallization is experimentally investigated in order to improve the design of the membrane-based crystallization unit.

폴리아미드 역삼투막을 이용하여 염색폐수를 처리하였다. 염색폐수를 멤브레인 공정에 적용하기 전에 알럼, 페릭 클로라이드, HOC-100와 같은 화학응집제를 이용하여 먼저 처리하였다. 이러한 전처리가 분리막에 의한 폐수처리 공정에 어떠한 영향을 주는지 알아보기 위하여 최적의 응집/침전 조건을 찾았다. 사용된 모든 응집제에 있어서, 전처리된 폐수의 COD와 UV-흡수도는 약 70% 정도의 감소를 보였다. 이렇게 전처리된 폐수를 다시 분리막 공정으로 처리하였다. 전처리 시 사용된 응집제들이 분리막 공정에서 어떻게 분리막 오염에 영향을 주는지를 조사하였으며, 그 결과 HOC-100가 폐수 내에 존재하는, 분리막 오염을 유발하는 물질 제거에 가장 좋은 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다.

복합 박막의 구조를 갖는 폴리아미드계 역삼투 분리막은 상용화되어 해수담수화 공정에 널리 적용되어져 왔다. 최근 고압·고회수율 공정은 기존의 해수 담수화 공정에 비해 에너지 비용 및 전처리의 규모의 측면에서 절감 효과를 가진다는 결과들이 발표되어왔다. 고압·고회수율 공정은 에너지 회수, 고압 펌프 설비, 그리고 고압 고염제거율의 역삼투막 개발에 의해 가능해 졌다. 본 연구에서는 기존의 해수담수화 공정에 사용되는 역삼투 분리막에 대한 고압·고회수율 공정 조건에서의 투과 성능을 조사하였다. 역삼투 분리막 평막의 평가에는 3.5%의 NaCl 수용액을 인공해수로 조제하여 실시하였으며 역삼투 분리막 모듈의 평가는 마산시 합포해변에서 자연 해수를 직접 사용하였다. 그 결과로 고압 고회수율 공정에 적합한 역삼투막은 고압에 대한 내압성을 갖는 역삼투막임을 보여준다. 고농축수에 대한 염제거율은 고압 운전에 의해 자연 향상되는 경향을 나타내었다.

본 연구는 아크릴 폐수의 COD제거를 위한 전터리 공정 및 전 처리된 아르릴폐수를 한외여과 중공사형 모듈과 역삼투 나권형 모듈에 적용하여 적용압력과 온토변화에 따른 한외여과막과 역삼투막의 분리특성을 고찰하였다. 또한, 장시간 연속운전으로부터 한외여과 및 역삼투 막의 세척 적정시간을 결정하고, 운전시간에 따른 막오염을 고찰하였다. 14시간을 기준으로 한외여과 막의 플럭스가 급격히 떨어지고 있으며, 역삼투 막도 비슷한 경향을 나타내고 있다. CaO 및 모래여과장치를 거친 처리수를 중화처리 하여 UF/RO공정에 적용한 결과 COD 및 TDS가 배출허용 기준치 이하로 제거됨을 알 수 있었다.

본 연구에서 상업용 폴리설폰 한외여과 중공사막을 지지체로 사용하여 저압 정수용 역삼투압막 제조시 막표면에서 feed의 큰 전단응력에 견딜 수 있도록 도포층과 지지층의 결합력을 증가시키는 전처리 방법을 확립하였다. 확립한 전처리 공정에서 지지막과 친화력이 좋으면서 도포층을 이루는 반응물과 반응성이 있는 글루탈알데히드와 촉매역할을 하는 염산 혼합 수용액으로 지지막을 전처리하면 이들 글루탈알데히드는 지지막 표면 및 기공 벽에 균일하게 분포되어 이후 표면중합법에 의해 형성된 도포층을 이루는 일부 반응물과 화학적으로 결합 되어 지지체와 도포층간에 강한 결합력을 제공한다. 전처리공정 없이 제조한 중공사 역삼투압막은 투과 후 5시간 이내에 feed의 큰 전단응력에 의해 도포층의 분리 파괴가 일어났으나 본 연구에서 확립한 방법으로 전처리하여 제조한 중공사막은 장시간 사용에도 우수한 막성능이 지속되었다.

본 연구는 한외여과 중공사형 모듈과 역삼투 나권형 모듈로 구성된 모듈 set 1∼7을 이용하여 모듈 set에 따른 순수 및 2차 처리수의 투과 flux를 고찰하고, 적용압력과 온도변화에 의한 한외여과 막과 역삼투 막의 분리 특성을 고찰하였다. 탁도와 SS는 한외여과 막에서 효율적으로 제거되며 COD, T-N, TDS 등은 역삼투 막에서 우수한 제거효율을 나타내었다. 적용압력과 온도의 증가에 따른 투과 flux는 선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 이로부터 한외여과 및 역삼투 막은 정유공장 방류수의 고도처리 및 재활용을 위해 적합한 것으로 나타났다.

미국 캘리포니아주 Orange County에 위치한 Water Factory 21(WF-21)은 생물학적 처리공정을 거친 도시하수를 재생하여, 이 재생수를 지하수지층으로 유입되는 해수의 침투를 막기 위한 Reinjection System에 이용하고 있다. 장치 구성 공정은 Lime처리, Air Stripping, 사여과, 활성탄처리, 역삼투막 및 염소처리 등으로 이루어지며, 이에 대한 각 처리공정의 효율성에 대하여 실험을 실시하였다. 3년간의 장기간에 걸친 실험결과로부터, 도시하수에 대한 RO Membrane 처리수는 음료 수질 기준에 적합한 고수질의 물을 생성할 수 있음을 입증했다. Pilot Plant 실험에선 Lime Clarifier만으로 전처리를 실시하여 성공적인 결과를 얻었으며, 또한 저압 (250 psi)이 적용된 새로운 Membrane을 사용하여 에너지 절약을 통한 비용 절감 효과에 대한 실험도 상당한 가능성을 보여주었다.

로로 페리선은 급선회 시 선박의 선미부 객실의 증개축으로 인한 무게중심 상승, 과도한 화물적재, 발라스트 부족 등으로 인한 복 원성 결여 및 고박 부실 등의 여러 가지 원인으로 전복되어 해저에 침몰하였다. 이 연구의 목적은 유체-구조 연성(Fluid-Structure Interaction; FSI) 해석기법을 이용하여 급선회에 따른 빠른 침수 및 전복에 이어 침몰사고로 진척된 원인을 과학적이고 정확하게 규명하고 분석하는 것이다. 이를 위해 사고 당시의 동영상과 사진들을 분석하여 시간에 따른 선박의 정확한 자세를 구현하고, 이에 따른 화물 이동과 선체 외부의 해수 유입구와 선체 내부에서의 유입된 해수의 이동 경로에 따른 해수 유입량을 실선 부양 시뮬레이션 및 유체정역학적 특성치 프로그램을 사용하여 정확히 검증하여 실선 침수⋅침몰 시뮬레이션을 수행하여 사고원인을 정확하고 객관적으로 규명하고자 하였다.

본 연구는 국내 연안여객선 중 로팍스(Ro-Pax)여객선을 대상으로 거주구 실내디자인의 문제점을 파악하고 개선방안을 제시하는 데 목적이 있다. 먼저 기존 연구 및 문헌 조사를 통하여 거주구 특성에 대해 고찰한 후 현재 운항하고 있는 로팍스여객선 7척에 대하여 현장 조사를 실시하였다. 현장조사를 통해 나타난 문제점을 바탕으로 여객선 전문가 38명을 대상 설문조사를 실시하였으며 그 결과 거주구 실내디 자인에서 공용시설이 가장 불만족한 것으로 나타났다. 실내디자인 만족도에 미치는 영향을 검증하기 위해 다중회귀분석 결과 색채 만족도가 거주구 사용자 만족도에 가장 높은 영향을 미치는 것으로 나타났으며 거주구 실내디자인지침의 필요성이 높게 나타났다. 연구결과 공용시설의 종류 및 배치, 색채디자인 개선, 거주구 실내디자인지침 마련 등을 실내디자인 개선방안으로 제시하였다.

문화의 거리 조성을 위한 공공디자인이 국내·외로 널리 퍼지고 있다. 공공 디자인은 과거의 경직된 공공성에서 소통 공공성, 이용자 중심 공공성으로 바뀌고 있으며 공적 영역과 사적 영역에서 조차 필수성과 필요성이 점차 대두 되고 있다. 특히 지자체 공공디자인은 도시의 정체성이 될 수 있다. 세계적으로 유명한 거리는 예로부터 지역의 정체성이 잘 반영되고 있으나, 국내 지자체의 문화의 거리 대부분은 차별성이 부족하거나 비슷한 형태를 이루고 있다. 전체적인 이미지보다는 시설 하나하나에 치중 되어 있거나 불필요한 안내시설물 및 조잡한 컬러의 조합, 지역색 없는 비슷한 간판 디자인 등으로 지자체 경관을 저해 하고 있는 실정이다. 문화의 거리는 사적 공간의 일부와 공공 공간뿐 아니라 공공시설 등을 디자인적으로 고려해 미적, 기능적으로 꾸미는 일로 전국의 비슷한 디자인 거리가 아닌 지자체만의 특색 있고 차별화된 이미지가 드러나도록 해야 한다. 포천의 오래된 역사를 가진 거리 중 하나인 구절초로는 공간브랜드 아이덴티티 관점으로 접근 했을 시 어느 것 하나 제대로 정립 되어 있지 않은, 특색 없는 지자체 거리의 하나임을 알 수 있다. 이에 구절초로 문화의 거리 조성사업은 단순히 거리 정비 사업이 아닌 이야기 거리, 볼거리가 있는 테마 거리, 새로운 기대, 새로운 감성을 느끼게 해주는 문화의 거리 조성사업이 되도록 해야 한다. 이를 위해 국내 문화의 거리 조성사업이 이루어진 7개 지자체의 문화의 거리를 공간 브랜드 아이덴티티 관점에서 요소별로 분석하고 이를 통해 포천시 문화의 거리 조성사업에 적용하고자 하였다. 이 연구를 바탕으로 이야기가 있고 감성을 겸비한 포천시만의 차별화된 브랜드거리로 재탄생 하여 지역 주민의 자긍심이 되고 지역 경제발전에 기여하기를 기대한다.

In order to simulate a typhoon precisely, the satellite observation data has been assimilated using WRF (Weather Research and Forecasting model) three-Dimensional Variational (3DVAR) data assimilation system. The observation data used in 3DVAR was GPS Radio Occultation (GPS-RO) data which is loaded on Low-Earth Orbit (LEO) satellite. The refractivity of Earth is deduced by temperature, pressure, and water vapor. GPS-RO data can be obtained with this refractivity when the satellite passes the limb position with respect to its original orbit. In this paper, two typhoon cases were simulated to examine the characteristics of data assimilation. One had been occurred in the Western Pacific from 16 to 25 October, 2015, and the other had affected Korean Peninsula from 22 to 29 August, 2012. In the simulation results, the typhoon track between background (BGR) and assimilation (3DV) run were significantly different when the track appeared to be rapidly change. The surface wind speed showed large difference for the long forecasting time because the GPS-RO data contained much information in the upper level, and it took a time to impact on the surface wind. Along with the modified typhoon track, the differences in the horizontal distribution of accumulated rain rate was remarkable with the range of 600~500 mm. During 7 days, we estimated the characteristics between daily assimilated simulation (3DV) and initial time assimilation (3DV_7). Because 3DV_7 demonstrated the accurate track of typhoon and its meteorological variables, the differences in two experiments have found to be insignificant. Using observed rain rate data at 79 surface observatories, the statistical analysis has been carried on for the evaluation of quantitative improvement. Although all experiments showed underestimated rain amount because of low model resolution (27 km), the reduced Mean Bias and Root-Mean-Square Error were found to be 2.92 mm and 4.53 mm, respectively.

근래 해수담수화나 하수재이용에서 정삼투와 역삼투 공정을 결합한 FO-RO 공정에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 역삼투 공정은 기본적으로 까다로운 전처리를 거쳐야하는 경우가 많은데 이를 정삼투 공정으로 대체하는 것이 기본적인 개념이다. 정삼투 공정은 멤브레인은 사이에 두고 염도차가 있는 두 용액을 순환시켜주면 두 용액 사이의 삼투압 차이에 의해 염도가 높은 쪽으로 물이 이동하는 현상을 이용한다. 정삼투 공정의 장점은 역삼투 공정과는 다르게 자연적인 삼투압을 이용하기 때문에 가압이 할 필요가 없다. 그렇기에 역삼투 공정의 운전비용의 많은 부분을 차지하는 전력비를 감소시킬 수 있다. 또한 후단의 역삼투 공정의 부하를 감소시켜주는 효과도 있다. 하지만 역삼투 공정과 마찬가지로 정삼투 공정에서도 농축수가 발생하게 되고, 하수가 농축되기 때문에 적절한 처리 없이 배출하지 못하는 단점이 있다. 본 연구는 실험실 규모의 정삼투 장치를 이용하여 회수율 50%를 기준으로 하수 농축수를 생산하고 수질 분석과 유기물 특성분석을 통해 농축수의 생물학적 처리가 가능한지 알아보았다. COD 22.1 mg/L, BOD 9.7 mg/L 수준의 K시 WWTP 2차 침전지 유출수를 원수로 사용하였고, 농축된 후에는 COD 38.6 mg/L, BOD 7.9 mg/L 의 값을 보였다. 이는 2차 침전지 방류수가 농축되면서 난분해성 유기물이 증가하였다는 것을 보여준다. 또한 FEEM을 이용하여 유기물의 intensity를 측정한 결과 aromatic protein-like, fulvic 과 humic acid-like의 intensity가 크게 증가하였다. 이상의 결과로 정삼투 농축수의 생물학적 처리를 위해서는 난분해성 유기물의 분해가 필요할 것이라고 생각된다.

최적화기법과 선형변환 자동화기법을 도입하여 고속 중형 Ro-Pax선박의 조파저항성능을 향상시킬 수 있는 선형설계방법에 대하여 연구하였다. 최적화기법으로는 SQP(sequential quadratic programming)을 적용하였으며, 선형변환 자동화기법으로는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)기법을 적용하였다. 목적함수인 선박의 조파저항성능을 예측하기 위하여 비선형 자유수면 경계조건과 선체의 침하량을 고려한 비점성 유동 해석 기법인 패널법을 적용하였다. 기준선형에 대하여 선형최적화를 수행하였으며 그 결과로 도출된 최적선형에 대하여 모형선을 제작하여 모형시험을 수행하였다. 기준선형과 최적선형에 대한 수치해석을 수행하여 얻은 결과와 최적선형에 대한 모형시험을 수행하여 얻은 결과를 서로 비교하였다.