본 연구에서는 역세척이 가능한 평막과 MBR 하부에서 공급되는 공기 및 자연적으로 순환되는 구형 입자를 이용하여 투과 실험하였다. 활성슬러지 수용액은 MLSS 8,000 mg/L로 유지하였으며 여과/이완(FR), 이완시 역세척(FR/BW), 사인파형 연속투과 운전(SFCO) 및 사인파형 연속투과 운전 시 역세척(SFCO/BW) 방식에 따른 막간차압(TMP)을 측정하였다. 역세척 유량을 47에서 14 L/m2⋅hr로 감소시키면, TMP가 증가하였으며 SFCO보다는 FR 방식의 TMP가 크게 증가하였다. 또한 역세척 방식이 구형입자를 이용한 세척방식보다 TMP를 더 감소시켰으며, 구형입자와 역세척 방식을 동시에 사용하면 각각의 방법보다 더 효과적임을 확인할 수 있었다.

폐수는 농도 및 성상에 따라 처리 방법이 다양하지만, 증발식과 역삼투식이 고농도 폐수 농축시 적용되고 있다. 물론, 역삼투식으로 처리한 후에도 배출되는 브라인은 증발식으로 최종 처리하고 있다. 결국, 증발식이 적용되기 전에 최대한 폐수의 부피를 줄이는 것이 에너지 소비 측면에서는 유리하다. 따라서, 본 연구에서는 고농도 폐수 농축에 정삼투 기술을 적용하였다. 특히, 나권형 막모듈의 경우 구조적인 문제로 인해 직렬 연결시 압력강하가 심하게 커지는 단점이 있어, 본 연구에서는 평판형 막모듈을 사용하였다. 실험 결과는 유도용액과 원수의 농도, 두 용액간의 삼투압차, 두 용액의 유량, 막 면적 등이 농축에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 결국, 이런 파라미터들의 최적화가 정삼투 공정에서는 절대적으로 중요하였다.

The bipolar plate is the most important and most costly component of proton exchange membrane fuel cells. The development of a suitable low density bipolar plate is scientif-cally and technically challenging due to the need to maintain high electrical conductivity and mechanical properties. Here, bipolar plates were developed from different particle sizes of natural and expanded graphite with phenolic resin as a polymeric matrix. It was observed that the particle size of the reinforcement significantlyinfluencesthe mechanical and electri-cal properties of a composite bipolar plate. The composite bipolar plate based on expanded graphite gives the desired mechanical and electrical properties as per the US Department of Energy target, with a bulk density of 1.55 g.cm-3 as compared to that of ~1.87 g.cm-3 for a composite plate based on natural graphite (NG). Although the bulk density of the expanded-graphite-based composite plate is ~20% less than that of the NG-based plate, the I-V perfor-mance of the expanded graphite plate is superior to that of the NG plate as a consequence of the higher conductivity. The expanded graphite plate can thus be used as an electromagnetic interference shielding material.

Chromium nitride (CrN) samples with two different layer structures (multilayer and single layer) were coated on bipolar plates of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) using the reactive sputtering method. The effects with respect to layer structure on corrosion resistance and overall cell performance were investigated. A continuous and thin chromium nitride layer (Cr0.48 N0.52) was formed on the surface of the SUS 316L when the nitrogen flow rate was 10 sccm. The electrochemical stability of the coated layers was examined using the potentiodynamic and potentiostatic methods in the simulated corrosive circumstances of the PEMFC under 80˚C. Interfacial contact resistance (ICR) between the CrN coated sample and the gas diffusion layer was measured by using Wang's method. A single cell performance test was also conducted. The test results showed that CrN coated SUS316L with multilayer structure had excellent corrosion resistance compared to single layer structures and single cell performance results with 25 cm2 in effective area also showed the same tendency. The difference of the electrochemical properties between the single and multilayer samples was attributed to the Cr interlayer layer, which improved the corrosion resistance. Because the coating layer was damaged by pinholes, the Cr layer prevented the penetration of corrosive media into the substrate. Therefore, the CrN with a multilayer structure is an effective coating method to increase the corrosion resistance and to decrease the ICR for metallic bipolar plates in PEMFC.

본 연구에서는 평판 지지층 위에 부착된 플라스틱 돌기에 의하여 형성되는 와류가 투과성능에 미치는 영향을 측정하기 위하여 돌기 있는 모듈과 돌기 없는 모듈에서 각각 투과 실험하였다. 운전압력을 0.4 bar에서 1.6 bar까지 증가시키면서 카올린 용액을 투과시킬 경우, 돌기형 평막 모듈은 돌기가 없는 모듈과 비교하여 초기 투과유속 감소 시간이 2배 이상 연장되었고 순수 대비 투과유속의 감소비 역시 1 내지 5% 가량 낮게 나타났다. 레이놀즈수가 1,750인 층류영역에서 돌기에 의한 투과유속 향상은 전이영역에 비하여 약 2배 높게 나타났다. 전반적으로 평막 모듈에 부착된 돌기는 60분 후 투과유속 향상에는 크게 기여하지 못하였지만, 투과실험 초기에는 막오염 방지에 효과적인 것으로 확인되었다.

본 연구는 Si 미립자를 함유한 반도체 세정폐수의 평판막을 이용한 한외여과특성을 검토하였다. 평판막의 투과유속은 시간이 경과함에 따라 점차 감소하는 경향을 나타냈으며, 이현상은 막표면에 형성된 케익층의 증가 및 기공막힘에 기인한다. 흐름형태에 따른 투과유속은 cross flow가 dead-end flow의 약 1.4배 높았다. Si 미립자에 의한 막오염을 제거하는데는 역세법이 sweeping법 보다 우수하였다. 막오염으로 인한 투과유속의 감소는 질소가스로 역세척하여 초기투과유속의 약 85% 정도 회복되었다. 평판막을 이용한 cross flow 공정의 용질배제율은 약 90%였으며, 투과수증의 Si 미립자의 크기는 평균 70 nm였다.

평판형 모듈 설계의 최적화를 목적으로 feed 흐름 조건에 따른 feed 온도 및 유속분포를 예측할 수 있는 모델식을 확립하였고 모델 모사를 통해 흐름 조건들이 온도 분포에 끼치는 영향들을 조사하였다. 모델내의 유체의 Re 크기가 커지면 채널 두께방향으로의 유속 구배가 커질 뿐 아니라 투과물 증발을 위한 에너지원인 feed 흐름 속도가 커져 물질 및 열흐름이 증가하여 투과물 증발로 인한 feed 온도 강하가 증어든다. 반면에 채널 간격이 작아지면 feed 흐름량이 상대적으로 작아져 급격한 온도 강하를 야기시킨다. Re 크기에 따른 feed 온도 변화는 실험결과와 일치함이 관찰되었다.

Nanofiltration[NF45] and reverse osmosis membrane[HR98PP] separation treatment of dyestuff wastewater was carried out in order to seperate relatively pure water from synthetic dyestuff wastewater, which consists of reactive dye, acid dye, basic dye, direct dye, and disperse dye. The experiments were performed by using the plate and frame membrane module. In the nanoflltration and reverse osmosis membrane separation, When the NaCl concentration was 0.1, 5.0, and 20.0%, retention was 63.0, 46.0, 0.9%, respectively. When permeate flux was 125.0, 67.5, and 45.0 L/㎡·h, the osmotic pressure increased with increasing the NaCl concentration. Permeate flux of two membranes increased as temperature increased due to segmental movement of polymer of the membrane and the rejection rate of dyestuff was decreased gradually. It was found that the rejection rate was about 95% in the nanofiltration, while the reverse osmosis membrane showed a high rejection rate of 99% under all temperature and pressures conditions.