1. 현황 1)공급한 막공정에 대한 수요자들의 반응은 대체적으로 만족스럽다. 2)분리막시장에 대한 전망은 공급자, 수요자를 불문하고 대체적으로 양호한다. 3)공급자가 분리막을 시장에서 판매할 때 가장 중요하게 생각하는 요소는 제품의 가격보다도 기술적 서비스와 공정개발지원, 제품의 품질과 성능이며 시장판매시 가장 애로를 느끼는 점은 제품의 성능을 입증하고 경제성을 주티시키는 것이다. 4)분리막 및 시스템을 판매할 때 예비실험의 실시빈도는 20-40% 정도이며 예비실험에 따른 비용은 공급자가 부담하는 경우가 과반수가 넘고 30% 정도는 공급자와 수요자가 공동부담하는 것으로 나타나고 있다. 공급자의 판단에 의하면 대부분의 소비자가 그 비용을 지불하는 것은 불가하다는 생각을 하고 있는 것으로 나타나고 있다.

In the dry-jet-wet-spinning process of a hollow fiber membrane, the polymer solution is pumped into a coaxial tube, jet spinneret. The threadline emerging from the spinneret is stabilized by an internal coagulating medium(liquid or gas) as it emerges from the jet orifice. The nascent hollow thread is further stabilized in a quench bath as shown in Fig. 1. In this scheme, three mechanism of formatiota(temperature gradient, solvent evaporation, and solvent-nonsotvent exchange) can be combined. The changes which promote stabilization often play a dominant role in determining the ultimate fiber wall structure as well. Hence, in pratice, hollow fiber stabilization and development of membrane structure are commonly inseparable. However, fiber dimension(the inside diameter and wall thickness of the hollow fiber) is mainly a rheological problem and is determined by dope pumping rate, spinneret diatance from the coagulation bath, inner coagulant flow rate, and fiber draw-rate. Besides rheological phenomena play a prominent part in the final properties of the hollow fiber.

Butanol can be manufactured by chemical synthesis or by bacterial fermentation of carbohydrate-containing materials. Today the principal commercial source of n-butanol is n-butyraldehyde, obtained from the Oxo reaction of propylene. When crude oil price was sky-rocketed in late 70's and subsequently the price of petrochemical products raised, butanol production from renewable resources such as agricultural and forestry products once gained research interests.

기계, 철강, 자동차등 관련 금속산업의 발달에 따라 특수윤활유 사용량이 최근 매년 약 13.8%씩 증가하고 있다. 산업의 고도화에 따라 사용하는 오일도 그 종류와 성분이 다양하다. 참고로 표 1에는 1994년에 생산출하된 금속 가공유의 유종별 수량을 나타내었다. 최근 격막개발이 상용화되어있고 재래공정보다 이미 경쟁성을 확보하고 있음으로 일차적으로는 외국 공장의 성공사례및 시행오차에 인한 경험을 습득하여 현장 적용을 하여야 하며 또한 동시에 금속가공유 공급업계는 수요가의 요구성능이 유지시키면서 폐수처리가 용이한 조성으로 제품설계하여 개발판매를 하는 방향으로 산학협력하여 공통 추진해야 할 것이다.

막분리에 의한 정수처리에서는 재래식의 응집, 침전, 여과공정을 대신하는 고액분리공정으로서 이용되고 있다. 이러한 막분리를 이용한 정수처리에는 한외여과막 및 정밀여막이 주로 이용되고 있으며, 이러한 막을 이용하므로써 원수중의 고분자성유기물질, 콜로이드물질등을 제거할수 있다. 그러나 미량유기물질과 같은 저분자성물질은 한외여과 및 정밀여과같은 정도의 배제 크기를 가지는 막으로는 분리할수 없다. 따라서 한외여과막 및 정밀여과막으로 분리할수없는 물질들은 역삼투막을 이용하고 있다. 이러한 막을 이용하므로써 응집제의 절약, 부지면적의 절감, 무인운전 및 응집제를 이용하지 않으므로써 알루미늄에의해 기인하는 치매병을 방지할수 있는등 여러가지의 장점이 있다. 특히 분리막을 이용한 정수처리는 프랑스, 미국, 일본 등을 중심으로 연구 개발되었다.

Since the discovery of liquid crystallinity by Reinitzer [1] in 1988 as he studied the melting behavior of cholesteryl benzoate, anisotropic structural ordering in fluid phases has been of considerable interest to chemists, physicists and other scientists. Polymers which exhibit liquid crystallinity either in solution (lyotropic) or in the neat state upon heating (thermotropic) have both theoretical and practical importance [2]. Du Pont's Kevlar, a high modulus polyamide fiber spun from a lyotropic solution, is a prime example of such an application.

산업폐수는 종종 희석용액 내에 많은 유독성 물질을 함유하고 있다. 산업폐수를 처리하는 분리공정으로 역삼투막과 한외여과와 같은 막분리 기술은 분리 공정이 간단하고 상변화없이 폐수용량을 크게 감소시킬 수 있고 에너지 소모가 작은 장점을 가지고 있어 그 적용이 확산되고 있다. 계면활성제의 흡착성을 이용한 한외여과 막분리는 높은 막투과속도와 계면활성제의 높은 선택성이 결합된 것인데, Sodium Dodecyl Sulfate(SDS)와 같은 계면활성제를 이용하여 폐수로부터 불용성 중금속 이온과 독성의 유기물질을 분리하는 데에 적용할 수 있다. 임계미셀농도(CMC) 이상에서의 농도에서, 60~200 계면활성제 분자들이 거대분자나 미셀을 형성하면서 서로 응집된다. 그러므로 음으로 하전된 미셀과 결합된 금속 음이온은 2,000에서 10,000 범위의 분자량을 가지는데 역삼투막(RO)보다 작은 압력에서 상당히 큰 막투과속도를 가진 한외여과막에 의해 선택적으로 제거될 수 있다 본 연구의 목적은 중공사 한외여과막의 막투과속도에 미치는 인자들의 영향과, 계면활성제의 흡착성을 이용한 중공사 한외여과 막분리계 성능에 미치는 금속의 형태, S/M 몰비등의 효과를 결정하는데 있다.

한외여과분리의 중요한 응용분야의 하나인 oil/water 에멀젼의 분리에 대하여 연구하였다. Oil/water 에멀젼의 한외여과분리 원리를 제안하고, 상용되고 있는 하나의 절삭유를 대상으로 분리가능성을 조사하였다. 사용된 한외여과분리 모듈은 상업적으로 이용되고 있는 IRIS 3042 분리막이 장착된 평판형이었다. 한외여과 실험에서 공급압력, 공급유량, 공급에멀젼의 oil농도등을 변화시키면서 투과액의 oil농도, 투과속도등을 측정하여 분리성능을 조사하였다.

현재 국내에서 생산되는 에탄올은 원료나 연료용으로 사용되는 합성알콜과 주류의 원료로 사용되는 발효알콜이 대부분을 차지하고 있다. 그러나 휘발유 첨가제, 연료용 알콜의 수요가 늘어날 경우 발효공정을 이용한 에탄올 연료의 사용이 늘어날 전망이며 특히 기존의 휘발유 첨가제 중 옥탄가 향상을 위한 MTBE 대신 에탄올, ETBE의 사용이 환경적인 측면이나 경제적으로 유리하다. 연로나 첨가제로서 에탄올을 사용하기 위해서는 기존의 95%의 순도를 갖는 일반에탄ㅇ올 대신에 99.5wt%이상의 고순도 에탄올을 생산하여야 하며 에탄올 농축공정 중의 하나인 Pervaporation은 국내에서 1-2년 전부터 연구가 활발히 진행되고 있으나 현재 국내에서 진행되고 있는 Pervaporation Test는 대부분 합성알콜을 이용하여 수행되었다. 이 실험에서는 주정공장에서 제조한 주정과 조주정을 이용, 현장 Pilot Test를 통해 PV System의 성능 검증, 에탄올 내 Trace 물질파악 및 필요 막면적을 이용하여 합성알콜과의 Performance비교를 수행하였다.

투과증발법은 기존의 증류법에 의해 분리되기 어려운 혼합물(공비혼합물이나 끓는점이 비슷한 혼합물)이외에 열에 민감한 생성물의 분리, 과익쥬스의 농축, 불순물 찌꺼기의 제거, 정량 검출을 위한 유기 오염물질의 농축 등에 이용되었으며 특히 물과 에탄올의 공비혼합물의 분리와 물로부터 희박 유기물질을 회수하는데 행해져 왔다. 본 연구에서 사용된 키토산은 친수성기들을 가지고 있기 때문에 물과 알코올의 분리에서 물을 선택적으로 투과시켜 효과적인 투과증발막으로 사용될 수 있으며 투과속도를 높이기 위해서 활성층이 매우 얇은 복합막을 제조하였다. 또한 키토산 복합막을 다양한 가교제 (glutaraldehyde, glyoxal, terephthalaldehyde, 황산등)로 가교한 막들을 열처리를 하거나 키토산과 PVA를 블렌드하여 제조한 키토산/PVA 블렌드 복합막을 이용하여 에탄올/물, IPA/물 혼합용액에서의 탈수 실험을 실시하여 이에 따른 투과성능의 영향을 살펴보았다.

분리막공정을 폐수처리에 적용시 적용되는 각 폐수의 특성과 조건에 따라 공정의 안정성 및 경제성에 많은 영향을 받게 된다. 특히 폐수에 대한 농축도는 공정의 경제성과 밀접한 관계를 갖고 있는 중요한 인자이다. 폐수중에 염류 및 난분해성 유기물의 농도가 높을 경우 최종 처리수의 양을 줄이지 않으면 추가로 농축수에 대한 처리비용이 증가하기 때문에 폐수에 대한 분리막의 농축특성을 실험을 통하여 충분히 고려하여야 한다. 난분해성 폐수의 일종인 염료폐수는 고농도의 유기물과 높은 염류를 함유하고 있어 분리막공정을 이용하여 처리시 농축도의 증가와 함께 폐수의 특성변화로 막의 성질을 변화시킬 수도 있다. 더불어 과포화된 무기이온성분에 의하여 막표면에 scale을 유발시킬 수 있으므로 농축에 따른 적절한 무기이온성분의 제거는 농축도를 높이는 중요한 인자라고 볼 수 있다. 본 연구에서는 2가 이온에 대한 선택적 배제가 가능한 nanfiltration계열의 분리막을 이용하여 염료폐수를 대상으로 처리효율, cold crystallization공정을 응용한 농축실험 및 세척효과에 관하여 연구하였다.

기존의 정수처리 공정은 응집-침전-급속여과처리를 주로 사용하면서 생물 활성탄처리-오존처리 등을 거치는 공정으로 이루어져 왔다. 그러나 응집제의 투여시 최적 응집제량, 최적 응집제 투여위치, 교반시간, pH 조절 등 번거러운 test가 선행 되어야 하며 처리수에 남아있는 응집제에 의해 2차 오염을 일으켜 침전조의 부지 면적에 따른 대형화등을 초래할 단점이 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점을 보완하고 장치의 간소함, 높은 효율의 유지에 따른 후처리 공정의 부하감소 및 운전 조건 인자등의 감소라는 경제적 효과를 기대할 수 있는 막분리공정이 도입되었다. 그러나 분리막 처리공정의 경우 원수에 다량 포함되어 있는 콜로이드 입자들에 의한 flux의 감소 및 fouling 현상으로 인한 막의 수명감소, 처리수량의 감소 및 최적 설계 및 운전 방법등의 새로운 공정에 대한 많은 자료의 확보가 필요하다. 따라서 본 연구는 기존의 정수처리 공정에 있어서 전처리 부분에 해당하는 응집-침전-급속여과처리 공정을 분리막 공정으로 대체 하였을 때 분리막의 재질 및 module의 차이에 따른 처리 능력을 비교하고 각 단위 공정들에 의한 flux 변화, 각 공정별 수질분석, 회복율, 회수율 등을 검토하여 최적 조건의 공정을 확립하여 후처리 공정의 효율을 극대화 하는데 있다.

The diffusion behavior of liquid into polymer has been described by Fick's law, but the departure from Fickian diffusion is frequently found. In this study, 'noble' expressions for the rates of relaxation and sorption are introduced to eliminate these limitations. The ralaxation-sorption coupled mechanism model are based on the possibility of contacting liquid molecule and the active site which has the numerical concept of free volume. The concept has an analogy of reaction rate expressed by the possibility of collision with molecules and used in adsorption and reactive extraction etc. The new model simulated by Rungc-Kutta method for initial-value problem and Fickian diffusion is caompared with experimental data. The results show that the ralaxation-sorption coupled mechanism is able to account well for Fickian and non-Fickian sorption behavior including sigmoid and two-stage. In addition, this model has a chance of expansion to multi-component sorption with ease.

Generally, two different techniques have been employed for the precipitation of membranes from a polymer casting solution. In the first method, a precipitant is introduced from a vapor phase. In this case the precipitaion rate is very slow and a more or less symmetric structure is formed. In the second method, a precipitant is added to a casting solution by immersing the cast polymer film in a nonsolvent bath. In this case the precipitation rate is very fast and a skinned asymmetric membrane structure is obtained. In this study, we introduced water-vapor to PSf/NMP solution and took photographs of phase separation phenomena of polymer lean phase.

알루미나 막이나 바이코 글라스(Vycor glass)같은 다공성 무기재료막은 화학적으로 안정하고 열에 잘 견디므로 고온에서 기체를 분리하는 데에 사용될 수 있다. 미세한 기공을 가지고 있는 알루미나막은 수소를 분리하는데 상대적으로 높은 투과도를 나타내고 고온에 잘 견딘다. 기공이 치밀한 알루미나막에 의하여 분리되는 메카니즘은 기체의 분자량에 의존하는 Knudsen확산이 지배적이 된다. 그러나, 분자량의 차이가 크지 않을때는 Knudsen확산에 의한 분리도는 크지않다. 그래서 분리도의 향상에 대해 많은 사람들이 연구하고 있다. 본연구에서는 Sol-Gel법으로 제조된 막을 개선하여, 높은 압력차에서 조업할 수 있도록 하고자, TEOS와 증류수를 막의 기공내에서 반응시켜 실리카를 기공내에 생성시키고자하는 실험을 수행하였다. 이 연구를 통해 약 25 psi 정도의 압력차하에서도 수소/질소의 분리도가 Knudsen확산의 수준을 보이는 실용적인 막을 생산할 수 있었다.

고분자분리막을 이용한 기체 혼합물의 분리방법은 심냉법(cryogenic process), 가압기체흡착법(Pressure adsorption)과 더불어 상업적으로 중요한 기체분리공정으로 부각되고 있다. 특히 고분자막 중 Polyimide 막은 열적, 화학적으로 안정하고 기체에 대한 선택성이 높으며 기계적 성질이 뛰어나 좋은 막소재로 알려져 있다. 그러나 투과도와 선택도사이에 일반적으로 Trade-off 현상이 있어서 투과도와 선택도를 동시에 향상 하려는 연구가 수행중에 있다. 본 연구에서는 높은 산소투과도를 갖는다고 보고된 6FDA-p-TeMPD막에 hexafluoropropene (HEP)으로 Plasma polymerization을 시키거나 CF$_4$, Ar기체가 플라즈마처리하여 투과특성을 개선시키고 이를 비교 고찰하였다.

혐기성 미생물의 특징은 성장 속도가 느리고 침강성이 좋지 않다는 점이다. 이 문제의 한 해결책인 막결합형 혐기성 소화는 고액분리를 완전하게 수행함으로써 미생물의 유출을 방지하여 반응조 내부에 미생물을 고농도로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 에너지의 회수와 설비 면적의 축소 등 많은 장점이 있다. 이 막결합형 혐기성 소화의 경제성은 사용된 분리막의 투과 속도에 의해 크게 좌우된다. 분리막의 투과 속도에 영향을 미치는 인자로는 미생물 및 유입수를 비롯한 반응조 내부의 상태, 막모듈 압력 온도 막면유속 등의 운전 조건이 있다. 또한 사용되는 분리막 자체의 재질도 투과 유속에 큰 영향을 미친다. 본 연구의 목적은 관형의 지르코니아 스킨층과 탄소 소재 지지층으로 이루어진 복합 재료 분리막과 폴리프로필렌 분리막을 이용하여 막재질에 따른 막오염 특성을 비교 분석하고 효과적인 투과율 회복 방법을 확립하는 것이다.

전해질용액에 있는 이온교환막을 통해 전류가 흐를 때 막표면에는 경계층이 형성된다. 희석실쪽 막표면에서 전해질의 농도는 감소하고 농축실쪽에서 증가 하는 농도분극현상이 일어난다. 이와 같은 농도분극현상은 전류밀도에 벼놔를 주어 에너지 소비를 증가시키고 막표면에 스케일을 형성할 수도 있다. ED에서는 농축실보다는 희석실쪽의 농도분극현상이 더 많은 관심을 갖게 되며 이 부분 연구가 활발하게 진행된다. 따라서 전기 투석을 이용한 물질분리는 항상 한계전류밀도이하에서 이루어져야 하는데 i$_{lim)$은 막자체의 성능 외에도 용액의 종류및 농도, 온도, pH, 전압등에 의해 변화한다. 따라서 i$_{lim)$이 각 변수에 의해 얼마만큼 변화하는지를 살펴봄으로써 임의의 환경에서 i$_{lim)$을 추정할 수 있는 모델을 제시하고자 한다.

현재 수처리용 분리막으로 널리 사용되고 있는 상업용 polyamide membrane은 주사슬을 이루고 있는 amide bond가 chlorine에 쉽게 분해됨으로써 주쇄의 절단이 일어나므로 막이 파괴되는 결과를 초래하여 역삼투 분리막의 기능이 저하되는 문제점을 갖고 있다. 또한 분리막의 성능으로써 수투과도의 향상도 기존의 분리막의 개선점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 재료 자체의 친수성이 강한 hydroxyl group을 가진 vinyl계 화합물을 기존의 amine계 monomer와 혼합하여 가교반응을 시킴으로써 전체적인 분리막의 수투과도 및 내염소성의 향상을 도모하였다. 기존의 polyamide 분리막의 소재인 1,3-phenylenediamine(MPDA)에 친수성기인 hydroxyethylmethacrylate(HEMA) monomer를 첨가하고 가교제인 trymesoyl chloride(TMC)로 이를 가교시켜 HEMA 및 PVA의 친수성에 의한 수투과도 및 내염소성의 향상을 유도하여 보았다.

Membrane filtration is a promising technology for efficient solid/liquid separation in water purification. In FY 1991, the Ministry of Health and Welfare, Japanese Government launched a comprehensive research project "MAC 21" for development of membrane technology and its application to public water supply. The project was conducted by the Water Purification Process Association (WPPA), under the supervision of the Institute of Public Health. By the research project from FY 1991 to FY 1993, we confirmed that microfiltration (MF)/ultrafiltration (UF) technology was applicable to water purification and MF/UF was a effective method for the removal of such contaminants as particulate matter and coliforms. The Guideline Committee organized under the Technical Committee prepared a the guidelines on application of membrane system to small-scale public water supplies, based on the results as written above. The guidelines has been published in Dec., 1994 by WPPA.4 by WPPA.

In the last 10 years, membrane science and technology in Korea have grown fast in terms of basic research and process applications. Even the first large commercial membrane plant in Korea was an ion-exchange membrane process built in 1975 for the production of table salt with an annual capacity of 150,000 tons of salt, membrane processes could not draw general interests from industry not until 1987 when a reverse osmosis plant for the production of process water with a capacity of 10,000 m$^3$/day was built by Kugdong Petroleum Co. Today, the production of water by RO over the capacity of 140,000 m$^3$/day is in operation or under construction in Korea. Consumption of ultra pure water increases sharply in recent years mainly due to the rapid expansion of semiconductor industry and the introduction of ultra high pressure boilers for power plants.

Membrane Technology, which has been in use for over twenty five years, has established itself as one of the principle separation methods. With improved technology, Reverse Osmosis ("RO") has been applied to large volume water treatment facilities. UF and MF Membrane Technology has, up until recently, been applied to small scale water treatment facilities. The fouling of membrane has restricted the growth of Membrane Technology in Water Treatment. Membrane fouling compound found in water causes the loss of flux across the membrane by absorbing to membrane and plugging their pores. Various methods have been used in the reduction and prevention of membrane fouling. For RO, a conventional pre-treatment system removes the pollutants, preventing the function decline of RO membrane by keeping SDI < 4 as the standard condition of feed water. UF and MF Membrane Technology that must have pre-treatment function within itself, are required to keep its ability not to be influenced by fouling.y fouling.

In recent years it has become necessary to design water management system to minimize water consumption as well as satisfy more stringent environmental requirements. This is mainly due to the seasonal water shortage and environmental problems on water pollution that have taken place at many industrialized regions in Korea. Accordingly, membrane technology in Korea is finding increasing application in the water industry because it has been found to be effective and economic treatment method compared with conventional technology. The membrane processes with the greatest potential for water and wastewater treatment are microfiltration(MF), ultrafiltration(UF), nanofiltration(NF) and reverse osmosis (RO), which utilize pressure differentials.

The membrane separation process is being utilized to save energy in various fields such as the food, biotechnology, chemical, enviromental fields. Especially the use of ceramic membrane among various inorganic membranes is expected to expand to their excellent thermal, chemical and mechanical resistance. In this presentation, we would like to explain our ceramic membrane CEFILT MF for microfiltration and CEFILT UF for ultra-filtration, and the purification of fermentation products as the application example using CEFILT MF.

Industrialization has given humanity many benefits, such as material abundance and conveniences. However, it has also caused detrimental side effects to the environment which are becoming a global problem. During the 1960's, the national economic scale in Korea was expanded and personal lifestyles rapidly improved. These improvements also caused environmental problems such as water contamination. Water contamination caused by old, worn water pipes, harmful materials and deposits from the water purification processes decreased the tap water quality, causing unpleasant odors and tastes. Due to poor maintenance of the reservoir facilities of tap water quality, citizens lost their faith in the water quality. In the long term, it made us worry about the health of our nation's citizens (6,16).