• 멤브레인
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• 제30권1호
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• pp.66-77
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• 2020

본 연구에서는 정삼투 중공사막 모듈에서 중공사막의 가닥을 비틀어 배치하였을 때의 효과를 알아보기 위해 CFD전산 유체 역학 프로그램을 통해 5개의 다른 각도로 비틀린 중공사막 모듈을 설계하고 시뮬레이션하여 비틀리지 않은 모듈과 비교하였다. 실험 결과, 중공사막이 비틀렸을 때, 모듈 내부의 유도 용액의 농도가 비틀리지 않을 때에 비해 고르게 분포하였다. 모듈 입구의 압력은 중공사막의 비틀림과 관계없이 일정한 값을 보였지만 출구의 압력은 중공사막이 비틀린 정도가 커질수록 증가하는 추세를 보였다. 출구의 압력이 높아짐에 따라 막 내부의 유체 속도가 감소하고 모듈 체류 시간이 증가하여 막사이의 물질 교환이 원활하게 이루어질 것으로 예측된다. 이는 결과적으로 막이 비틀려 있을 때의 모듈 플럭스가 투과 수량이 차지하는 비율이 그렇지 않을 때에 비해 2배 증가하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1995년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.22-23
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• 1995

한외여과막이 순수제조, 고분자물질의 분리, 폐수처리 등에 쓰이기 시작되면서, 높은 투과율, 내화학성, 충전밀도를 갖는 모듈이 요구되었다. 따라서 polysulfone(이하 PSf)을 막의 재질로 사용한 중공사형모듈이 주로 개발되었다. 그러나 본 연구에서는 PSf보다 투과율, 기계적 강도, 열적강도 및 화학적 성질 면에서 뛰어난 polythersulfone(이하 PES)을 막의 재질로 선택하였다. 또한, 지금까지는 수백 ${\AA}$에서 1mm정도의 외경(O.D.)을 갖는 중공사막이 개발되었다. 따라서 상당히 높은 충전밀도를 갖는 모듈은 개발되었으나, 점성이 높은 feed를 처리할 때, fouling이 큰 문제로 대두되었으며, 중공사막보다 외경이 큰 관형 막은 fouling에는 비교적 강하나, 충전밀도가 낮아서 단위부피당 flux가 낮은 단점을 갖고 있다. 따라서, 중공사막과 관형 막의 중간형태인 외경 2mm이상의 capillary membrane은 강한 fouling 저항과 비교적 높은 단위 부피당 투과율을 갖는다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권6호
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• pp.447-452
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• 2011

본 연구에서는 고분자 중공사막 모듈을 산기 도구로 사용하여 미세 기포 발생을 도모하였고 영상정보를 기반으로 하는 이미지 분석 기법을 적용하여 발생한 기포 특성을 파악하고자 하였다. 기포의 이미지 분석 결과, 고분자 중공사막 모듈을 통해 수중에 분사된 기포는 산기석을 통한 기포보다 약 30~64% 작은 크기로 발생되는 것을 관찰하였고, 기포의 70% 이상이 0.2~0.82 mm 범위에 분포된 반면, 산기석의 경우는 0.77~1.08 mm의 범위에 속한 기포가 80% 이상이었다. 산기석과 고분자 중공사막모듈을 각각 기포발생 장치로 사용한 부상조를 운영하였을 때 반응조에 잔존하는 플록의 크기는 산기석을 이용했을 때가 고분자 중공사막 모듈의 경우보다 더 큰 것으로 나타났다. 이는 고분자 중공사막 모듈에 의해 발생한 미세기포가 충돌 효율의 증가 때문에 크기가 작은 콜로이드 입자들까지 응집/부상할 수 있는 기회를 제공하였기 때문이다. 따라서 부상공정에 고분자 중공사막모듈을 산기장치로 활용하였을 경우 응집부상 제거효율이 증가할 수 있는 가능성을 보였다. 또한 본 연구에서 사용한 이미지 분석기법은 제공된 영상정보를 기반으로 기포의 기초 특성들과 관련된 정보습득을 위한 분석도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1997년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.61-64
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• 1997

1. 서론 : 적절한 이산화탄소의 분리는 지구온난화의 가속현상을 늦출 수 있을 뿐만 아니라 각종 탄화수소가스의 원료로 분리 정제된 이산화탄소를 재이용할 수 있으므로 경제적으로 매우 중요하다. 이산화탄소 분리에 사용되던 기존 공정들의 단점을 보완할 수 있는 대체방안으로 최근에 개발되기 시작한 것이 소수성의 다공성 고분자 분리막(hydrophobic porous ploymeric membrane) 방법인데, 이는 모듈의 유효 막 표면적이 상대적으로 크고 기체와 액체의 흐름을 독립적으로 제어할 수 있으므로 범람 등의 현상이 없으나 막 자체의 저항이 비교적 큰 단점을 가지고 있다. Qi와 Cussler는 이러한 특성을 가지는 중공사막 모듈에서의 기-액 흐름에 대한 물질전달 상관관계식을 얻었으며[1], Karoor 등은 여러 가지 중공사막 모듈을 사용하여 순수물과 diethanolamine(DEA) 등의 흡수제에 대한 이산화탄소의 물질전달 거동을 수치모델과 실험을 통하여 고찰하였다[3]. 또한 중공사막 접촉기의 실제적 응용에 대하여 Matsumoto 등은 화력발전소에서 발생하는 연소가스 내의 이산화탄소 흠수에 대한 연구를 수행하였다[4]. 본 연구에서는 중공사막 접촉장치를 사용하여 흡수제를 순수물과 탄산칼륨($K_2CO_3$)을 사용했을 경우의 이산화탄소의 분리 거동을 수치모델과 실험을 통하여 고찰하였다. 수치모델의 경우 이전까지의 연구가 반응이 없는 경우나 반응식을 간략화시킨 경우에 한정되었는데 비하여, 반으이 있는 경우 각각의 반응물질들의 거동을 고려한 반응식을 유도하여 해를 구하고자 하녔다.

• 멤브레인
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• 제23권4호
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• pp.257-266
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• 2013

본 연구에서는 고온에서 유기용매를 정제할 수 있는 고온, 고압에서 안정한 상업화 규모의 고효율 중공사 투과증발막, 막모듈 개발, 상업 규모의 막분리 장치시스템 개발을 수행하였는데 구성 요소기술은 1) 고온 고압 하에서 사용할 수 있는 브레이드 강화 중공사 막제조, 2) 중공사 막모듈 제조, 3) 막 탈수, 정제장치 시스템 설계 및 제작기술등을 개발하였다. 개발 중 공사 투과증발막은 독일의 슐츠막 보다 막 안정성과 막 성능이 우수하였으며, 막면적 4.6 $m^2$의 고효율 상업적 규모의 중공사막모듈을 개발하였고, 200 L/hr 이상의 처리용량의 Pilot 규모의 투과증발 막장치 시스템을 개발하였다. 기존 평막 혹은 중공사막에서 모듈에서 볼 수 있었던 모듈내부에 공급액의 dead volume형성, 공급액의 채널링 현상들을 제거하기 위해서 본 개발 중공사막과 막모듈의 특징은 고온, 고압의 유기용매를 중공사막 내부로 공급되어 흐르도록 설계되어 있어 막분리 효율이 우수하며 특히 기존의 막제품의 대비 막모듈 가격이 저렴하고, 막성능 및 치수안정성이 우수하다. 또한 공급액의 열손실 적어 에너지 효율이 우수할 뿐 아니라 막모듈 내에 중공사막 사이의 간격이 일정하여 가해주는 진공이 균일하게 각 중공사막의 투과부 표면에 전달될 수 있기 때문에 투과된 투과물을 막 표면으로부터 효과적으로 제거할 수 있으므로 투과속도 또한 우수하다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1998년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.50-52
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• 1998

1. 서론 : 오래전부터 기체를 액상에 분산시킴으로써 물질 전달 속도를 증가시킴과 동시에 기-액간의 접촉면적을 넓히려는 연구 즉, 기-액간의 접촉 경계면을 통하여 이루어지는 기체흡수에 관한 연구가 다각적으로 이루어져 왔다. 그러나, 기존의 흡수장치에서는 기-액간의 접촉면적을 정확히 계산할 수 없고, 기체에 의한 액체의 범람이나 편류현상등이 발생하여 액체나 기체의 유속에 제한을 주는 등 기술적인 문제점을 가지고 있다. 따라서 이러한 기존 흡수공정들의 문제점을 극복하기 위하여 최근에 제안된 것이 막을 이용하여 기체와 흡수제인 액체의 접촉을 인위적으로 제어할 수 있는 중공사막 접촉기이다. 본 연구에서는 수용성 흡수제가 흡수모듈과 탈착모듈을 순환하는 순환식 중공사막 접촉기를 이용하여 혼합기체(N$_2$/CO$_2$ = 80/20)로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리.회수하고자 하였으며, 또한 흡수제의 농도, 유속변화, 그리고 진공식 탈착모듈에서 압력변화에 따른 기체투과 특성을 고찰함으로써 운전조건의 최적화와 그 응용 가능성을 제시하고자 하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권8호
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• pp.537-544
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• 2017

본 연구의 목적은 수분회수 냉각탑에 설치된 엇갈림(staggered) 형태로 배치된 중공사막 모듈을 다공성 매질(porous medium)로 모델링 시 유동특성을 수치 해석적으로 검토하는 것이다. 1단으로 설치된 중공사막 모듈의 차압 데이터를 이용하여 다공성 매질의 모델링을 위한 압력-속도 2차 식을 도출하였다. 중공사막 모듈을 다공성 매질로 모델링한 경우 ("다공성 매질")와 중공사막 모듈의 형상을 그대로 고려한 경우 ("멤브레인 모듈")에 대해 유동 특성을 비교하였다. "다공성 매질"의 경우 "멤브레인 모듈"에 비해 유동에 의한 압력 변화는 0.6 % 미만의 적은 차이를 나타냈으나, 최대 유속은 약 2.5배, 평균 난류 운동에너지는 95배로 크게 나타났다. 이를 통해 다공성 매질로의 모델링은 압력강하는 잘 구현하나, 유속 및 난류 운동에너지는 잘 모사하지 못함을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.159-165
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• 2016

다단기체분리 공정을 수행하기 위해 폴리이미드 중공사막 모듈을 제조하여 혼합기체 $N_2$ : $SF_6$ = 50 : 50에 대한 기체분리특성을 확인하였다. 제조된 중공사막 모듈은 0.5 MPa에서 stage cut을 조절하여 투과 유량, 농도 등의 성능을 측정하였다. 중공사막 모듈은 1단 분리 테스트에서 $N_2/SF_6$ 선택도가 높을수록 동일한 stage cut에서 높은 $SF_6$ 회수율을 얻을 수 있었다. 1단 시험결과에 따라 $SF_6$ 회수율과 농축농도를 동시에 높이기 위해 2단 기체 분리 테스트 진행함으로써 $SF_6$ 회수율 95% 이상, $SF_6$ 회수농도 98% 이상을 농축할 수 있었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1998년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.8-15
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• 1998

1. 서론 : 중국에서 분리막에 관한 연구는 1965년부터 역삼투막에 관한 연구를 시작으로. 70년대 초기부터는 한외여과막(UF막)에 관한 연구가 수행되었다. 이후 정밀여과막(MF막), 기체분리막(GS막) 등에 관한 연구가 이루어져 수처리 분야 및 기체분리 공정 등에 실용화되고 있다. 특히 80년대 초기부터 10년간으 실험실 연구단계에서 산업화로 넘어온 시기로서 막분리 기술이 크게 발전되었다. 이때에 주요한 연구성과는 다음과 같다. 수행되었다. 1) 호주의 수처리 설비공장과 흥성의 8271공장은 매년 몇 천대의 나권형 모듈을 제조할 수 있는 RO막 생산라인을 건립하고, 국가해양국 항주 수처리기술개발센터의 중공사막 제조라인은 1,000만원/년의 생산능력을 갖고 있다. 2) 대형 중공사막, 나권형 모듈제조 기술이 확립되어, 국산 RO, UF모듈 및 장치는 초순수 제조 및 발전소 보일러 용수의 정화에 사용되어 수입 사용되는 외국장치를 대체하게 되었다. 3) 막분리 기술의 연구 및 응용공정 개발에 관한 연구 인력은 당시 초보적인 소수의 연구원이 형성된 이후, 지금은 전문연구인력이 400여명에 이르고 있다. 본고에서는 중국에서 응용되고 있는 분리막 기술중 RO막, UF막, MF막 및 NF막을 중심으로 기술개발 동향 및 현황을 소개하고자 한다.

• 멤브레인
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• 제11권2호
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• pp.66-73
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• 2001

중공사막의 일단이 자유롭게 움직여 막 오염 현상을 줄일 수 있도록 고안된 침지형 프리엔드 중 공사막 모듈에 아주 짧은 주기로 역세를 실시하는 역충격을 적용하여 중공사막의 기초 오염 특성을 조사하였다. 본 연구에 사용된 막은 폴리설폰(PS, polysulfone)과 폴리아크릴로니트릴(PAN, polyacrylonitrile) 재질의 내경 0.7mm, 외경 1.3mm, 분획분자량 50,000인 한외 여과막을 사용하여 모듈을 제작 후 MLSS 10,000mg/L의 반응조를 침지하였다. PS 중공사막의 역충격 유무에 따른 투과율과 압력 변화를 측정하였다. 역충격을 가하지 않은 경우, 모듈의 투과율은 초기 3시간 동안 급격히 감소하였고 150시간 이후에 일정한 투과율을 나타내었다. 역충격을 가한 모듈의 투과율 감소율은 현저히 줄어들었다. PS과 PAN 재질 중공사막의 역충격에 대한 영향을 15kPa에서 비교한 결과 초기 투과율은 PS 막이 19lmh, PAN 막이 16lmh이었다. 그러나 PS 막은 급격한 막 오염으로 인하여 압력이 30kPa까지 상승하였고 PAN 막은 15kPa에서 거의 일정하게 유지되었다. 160시간 이후 역충격을 멈추었을 때 PAN 막의 투과율은 역충격이 있을 때보다 더욱 감소하였고 PS 막은 역충격을 주었을 경우와 비슷한 투과율을 나타내었다. PAN 막은 역충격으로 인하여 막의 오염이 지연되고 있는 상태에서 역충격의 영향이 없어지므로 막의 오염이 계속적으로 생기는 것이고, PS 막의 경우는 초기의 급격한 막의 오염 때문에 역충격으로 인한 막오염 지연효과가 적었다.