• 대한환경공학회지
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• 제38권9호
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• pp.476-481
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• 2016

압력지연삼투는 삼투압을 구동력으로 하여 에너지를 생산하는 새로운 막 기술이다. 압력지연삼투는 반투과성 막을 사이에 두고 삼투압으로 인해 저농도의 유입원수가 고농도의 유도용액으로 이동하는 것이다. 본 연구는 역삼투 공정의 농축수를 유도용액으로, 역삼투 공정의 생산수를 유입원수로 하여 8인치 나권형 막모듈의 성능을 평가 하였다. 실험에 사용된 유입원수와 유도용액의 유량은 2.4 L/min, 5.0 L/min, 10.0 L/min, 압력범위는 5 bar에서 30 bar이다. 유입원수와 유도용액의 농도, 유입유량, 유입비에 따른 공정 성능의 영향을 본 연구에서 확인 하였다. 중요 결과로 유도용액의 농도의 증가는 압력지연삼투 공정의 전력밀도, 투과수량을 향상시키는 결과를 보였다. 유입유량의 증가 또한 전력밀도와 투과수량을 향상시키는 결과를 보였다. 또한 최대 전력밀도를 형성하는 유입원수와 유도용액의 최적 유입비는 1:1의 비에서 나타났다.

• 상하수도학회지
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• 제30권3호
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• pp.321-325
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• 2016

The Pressure Retarded Osmosis (PRO) is the next generation desalination technique and is considered as a eco-friendly energy. This was conducted to evaluate the effect of the temperature and pressure on the PRO performance. The flux of the permeation was measured under different operating conditions and estimated the power density. An improvement of PRO performance is depend on increasing solution temperature and optimum pressure. The effect of increasing feed solution temperature has stronger impact on the PRO performance comparing to the draw solution temperature. The reason of the results was due to the change of osmotic power, viscosity, water permeability and structure parameter(s).

• 상하수도학회지
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• 제30권3호
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• pp.271-278
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• 2016

Recently, reverse osmosis (RO) is the most common process for seawater desalination. A common problem in both RO and thermal processes is the high energy requirements for seawater desalination. The one energy saving method when utilizing the osmotic power is utilizing pressure retarded osmosis (PRO) process. The PRO process can be used to operate hydro turbines for electrical power production or can be used directly to supplement the energy required for RO desalination system. This study was carried out to evaluate the performance of both single-stage PRO process and two-stage PRO process using RO concentrate for a draw solution and RO permeate for a feed solution. The major results, were found that increase of the draw and feed solution flowrate lead to increase of the production of power density and water permeate. Also, comparison between CDCF and CDDF configuration showed that the CDDF was better than CDCF for stable operation of PRO process. In addition, power density of two-stage PRO was lower than the one of single-stage. However, net power of two-stage PRO was higher than the one of single-stage PRO.

• 폴리머
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• 제39권2호
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• pp.317-322
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• 2015

염분차발전은 해수와 담수가 지속적으로 공급되는 곳에 설치된다면 다른 신재생에너지원에 비해 24시간 지속적으로 전력을 생산할 수 있는 시스템이다. 발전량은 물투과도 및 염배제율에 의해 결정되기 때문에, 세포막에 존재하는 물반투과 단백질인 아쿠아포린 분리막을 이용한 압력지연삼투법을 연구하였다. 염으로는 NaCl과 이온선택성 확인을 위하여 $NaNO_3$이 사용되었다. 생체모방형 아쿠아포린 분리막의 물투과량은 2 M 이하의 농도에서 거의 나타나지 않았다. 더욱이, 3 M 이상의 농도에서 유도용액의 농도에 따른 물투과량 차이 및 이온선택도 또한 크게 나타나지 않았다. 따라서 생체모방형 아쿠아포린 분리막은 압력지연삼투 공정에 적용하기 어렵지만, 만약 이를 극복할 수 있는 구조체가 개발된다면 세포에서의 성능치를 기대할 수 있을 것이다.

• 멤브레인
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• 제23권6호
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• pp.425-431
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• 2013

본 연구의 목적은 지지체의 친수화가 압력지연삼투(Pressure retarded osmosis, PRO)막의 투과특성에 미치는 영향에 대해서 알아보고자 하였다. 소수성 지지체인 폴리에스테르를 친수성 고분자인 셀룰로오스 용액을 사용하여 친수화도를 조절하였다. 지지체의 친수화 특성만을 파악하기 위해서 지지층 없이 동일한 활성층을 사용하여 PRO 막 투과 특성을 비교하였다. 사용된 활성층은 1,4-dioxane과 cellulose tri-acetate (CTA, 13 wt%)를 사용하여 제조하였으며, $5kgf/cm^2$ 압력 하에서 행한 PRO 성능 평가의 경우 투과도가 친수화된 지지체를 사용한 경우와 친수화되지 않은 경우에 각각 $1.2L/m^2hr$와 $0.8L/m^2hr$로 친수화된 지지체를 사용할 경우 약 50% 투과량이 증가되는 특성을 보였다. 그러나 셀룰로오스 농도 변화에 따른 지지체의 친수화도 증가가 투과량 변화를 가져오지는 않았다. 이는 지지체를 친수화하기 위해 사용된 셀룰로오스의 농도가 증가함에 따라 지지체의 기공이 막히는 현상에 기인한 것으로 보인다. 이러한 결과를 통해 정삼투공정에서 투과유량을 높이기 위해서는 지지체로서 친수성 소재를 사용하여 분리막을 제조함과 동시에 지지체 기공을 유지하는 것이 중요함을 확인하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.60-65
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• 2015

This paper deals with performance characteristics and efficiencies of Pelton turbine can be applied as one of ERDs (Energy Recovery Devices) of PRO (Pressure Retarded Osmosis) system for desalination. The objective of this study is experimentally estimating the performance of micro-scale Pelton turbine for PRO pilot plant. Especially the performance characteristics with variations of jet nozzle diameter of Pelton turbine are discussed in detail. In order to do this, lab scale test rig of Pelton turbine was made for performance test, which includes water tank, Pelton wheel with buckets, jet nozzle and torque brake and so on. The parameter effects related on Pelton turbine's efficiency were investigated and discussed on the influence of the variations of load and speed ratio.

• 상하수도학회지
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• 제30권5호
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• pp.553-559
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• 2016

There has been increasing global interest in the environmental pollution problems produced by fossil fuel consumption and greenhouse gas emissions. In order to tackle these issues, new renewable energy such as solar, wind, bio gas, fuel cell and pressure retarded osmosis(PRO) have been developed extensively. Among these energy sources, PRO is one of the salinity gradient power generation methods. In PRO, energy is obtained by the osmotic pressure generated from the concentration difference between high and low concentration solutions separated by a semipermeable membrane. The development for high power density PRO membranes is imperative with the purpose of commercialization. This study investigates development of thin film composite PRO membrane and spiral wound module for high power density. Also, the influence of membrane backing layer on power density was identified, and the characteristic factors of PRO membranes was determined. Different backing layers were used to improve power density. As expected, the PRO membrane with more porous backing layer showed higher power density.

• 멤브레인
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• 제31권1호
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• pp.16-34
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• 2021

물 공급은 늘어나는 담수 수요와 다르게 줄어들고 있다. 담수의 수요를 충당하기 위해서 나노여과법은 가장 효율적이고 경제적인 방법이라고 할 수 있다. 해수담수화를 위한 나노여과법의 일반적인 방법으로는 나노여과 멤브레인을 이용한 역삼투압 방식이다. 하지만 기존의 멤브레인들은 주요 특성인 안정성, 경제성, 그리고 살균 및 방오특성이 부족하다. 기존의 나노여과 멤브레인을 향상시키기 위해서 친수성과 방오성이 높은 흑연 산화물이 가장 향상성이 높으며 널리 연구되고 있는 재료이다. 멤브레인 변형은 다른 레이어에 적용될 수 있다. 얇은 막으로 이루어진 멤브레인은 다른 세 레이어로 구성되어 있다, 표면의 폴리아미드 레이어, 기공 레이어, 그리고 전체적인 구조를 구성하는 지원 직물이다. 정삼투압 토한 에너지 효율적인 해수담수화 방식이지만 효율이 생물 오염 때문에 떨어진다. 산화그래핀 결합은 향균 기능을 향상할 수 있으며 멤브레인 표면에 바이오필름 생성을 억제할 수 있다. 압력지연삼투는 해수에서 청정에너지를 발전시키는 최고의 방법 중 하나이다. 멤브레인의 생물 오염은 합성 폴리머 멤브레인의 합성 레이어에 산화 그래핀을 합성하여 줄일 수 있다. 나노여과 멤브레인을 개량하는 여러 연구가 각자의 장단점을 가지고 이루어지고 있다. 이 보고서는 나노여과 멤브레인의 개량, 성질, 그리고 성능에 대해 논의한다.

• 상하수도학회지
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• 제31권4호
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• pp.303-310
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• 2017

Pressure retarded osmosis(PRO) has attracted much attention as potential technology to reduce the overall energy consumption for reverse osmosis(RO) desalination. The RO/PRO hybrid process is considered as the most logical next step for future desalination. The PRO process aims to harness the osmotic energy difference of two aqueous solutions separated by a semipermeable membrane. By using the concentrated water(RO brine) discharged from existing RO plants, the PRO process can effectively exploit a greater salinity gradient to reduce the energy cost of processing concentrated water. However, in order to use RO brine as the draw solution, PRO membrane must have high water flux and enough mechanical strength to withstand the high operational pressure. This study investigates the development of a thin film composite PRO membrane and spiral wound module for high power density. Also, the influence of membrane backing layer on the overall power density was studied using the characteristic factors of PRO membranes. Finally, the performance test of an 8-inch spiral wound module was carried out under various operating conditions(i.e. hydraulic pressure, flow rate, temperature). As the flow rate and temperature increased under the same hydraulic pressure, the PRO performance increased due to the growth of water permeability coefficient and osmotic pressure. For a high performance PRO system, in order to optimize the operating conditions, it is highly recommended that the flow pressure be minimized while the flow rate is maintained at a high level.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.456-470
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• 2013

중공사형 막은 지난 수십 년간 빠르게 성장하고 있는 새로운 기술의 하나이다. 또한, 고분자 소재를 이용한 분리막은 기체분리, 연료전지, 수처리, 폐수처리, 유기물 분리 등 여러 분야에서 주목 받고 있다. 그중에서도 액체분리용 역삼투(RO)와 한외여과(Ultrafiltration)막의 중간 특성을 갖는 나노여과(Nanofiltration)막은 상대적으로 역삼투 막에 비하여 낮은 투자비와 낮은 운전압력, 높은 투과 성능을 가지며 다가 음이온 염과 $200{\sim}1000gmol^{-1}$사이의 유기물에 대한 높은 제거율을 갖는 막이다. 본 논문에서는 NF 중공사 분리막의 소재, 제조 방법(상전이법과 계면중합법)에 따른 멤브레인의 구조 제어 및 다양한 특성 평가에 관한 연구동향을 살펴보고자 한다. 현재 대부분의 NF용 분리막은 평막형(plate and frame type)이나 나권형(spiral wound type)으로 제품화 되고 있는데, 중공사형(hollow-fiber type)의 제품화가 지연되고 있는 것은 기존 소재를 바탕으로 제조할 경우 강도면에서 안정적이지 못한 면이 있으므로 새로운 소재를 개발하거나 기존 소재의 개선이 필요할 것으로 보인다. 이러한 부분을 보완할 수 있을 만한 제조 기술이 확보된다면 중공사 형태의 나노여과막이 점차 나권형막을 대체하여 시장에서 높은 점유율을 나타낼 수 있을 것이다.