• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권8호
• /
• pp.105-114
• /
• 2018

전기응집 (Electro-coagulation)을 활용한 분리 막 생물반응기 (Membrane Bio-Reactor) 공정의 막 오염 저감 현상을 확인하고 이를 해석하고자 하였다. 전기응집의 주요 운전 인자인 전류밀도와 접촉시간 변화가 활성슬러지 혼합액의 막 여과에 미치는 영향을 관찰하고 전기응집 과정에서 발생하는 수산화금속염이 막 오염에 미치는 역할에 대해 연구하였다. 전류밀도를 $10A/m^2$으로 높게 유지한 경우에는 전기응집 시간이 증가하여도 막 오염 감소 효과가 크지 않은 반면 $2.5A/m^2$의 낮은 전류밀도 하에서는 전기응집 시간이 증가하면 추가적인 막 오염 감소가 관찰되었다. 즉, 막 오염을 감소시키는 전류밀도와 접촉시간의 곱이 전체 막 오염 저감 정도를 지배하고 있음을 확인하였다. 또한 주어진 전류밀도와 인가시간에서 입도분포는 크게 변화하지 않은 것으로 나타나 콜로이드 입자와 막 오염 저감과는 큰 관련성이 없는 것으로 판단되었다. 그러나 전기응집을 통해 생성된 수산화알루미늄 (인산알루미늄)이 막 여과 과정에서 동적 막 (Dynamic Membrane)을 형성하여 막 오염 현상을 완화하는 것으로 확인되었다. 전기응집에서 발생한 수산화금속염이 막 표면에 동적 막을 형성하고 이로 인해 유입수의 입자성분이 직접 막 표면과 내부에 침적되는 것을 방해하고 동적 막에 주로 쌓이게 함으로써 막 오염이 감소된 것이다. 본 연구에서 밝힌 수산화금속염에 의한 동적 막의 역할은 전기응집을 활용한 MBR 공정의 후 막 오염 감소 메커니즘을 해석하는데 중요한 역할을 한다고 결론지을 수 있다.

• 멤브레인
• /
• 제22권5호
• /
• pp.369-380
• /
• 2012

본 연구에서는 직접 접촉식 막증류 공정에서 운전인자에 따른 담수 투과량과 열효율을 예측하기 위해 열 및 물질전달 방정식을 이용하여 1차원 해석모델을 개발하였다. 이 해석모델의 타당성을 검증하기 위해 해석모델 결과와 기존 연구자들에 의해 수행된 실험 결과를 비교하였고 만족할 만한 결과를 얻었다. 이를 통해 DCMD 모듈에서 염수와 증류수의 입구온도 및 입구속도가 담수 투과량 및 열효율에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 염수의 입구온도와 입구속도가 증류수의 입구온도와 입구속도보다 담수 투과량과 열효율 증가에 미치는 영향이 크기 때문에 지배적인 운전특성이라는 것을 알 수 있었다. 염수의 입구온도가 $60^{\circ}C$에서 $95^{\circ}C$로 증가할 때 담수 투과량이 21.22 $kg/m^2h$에서 71.26 $kg/m^2h$로 3.4배 증가하였고 열효율은 0.556에서 0.765로 37.5% 증가하였다. 한편, 염수의 입구속도가 60에서 300 m/h로 증가함에 따라 담수 투과량이 27.91 $kg/m^2h$에서 36.33 $kg/m^2h$로 30% 증가하였고 열효율은 0.6에서 0.646로 7.5% 증가함을 알 수 있었다.

• 청정기술
• /
• 제16권3호
• /
• pp.213-219
• /
• 2010

볼텍스튜브는 고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치이다. 이러한 볼텍스튜브의 에너지분리 특성과 물질분리 특성을 활용하여, 연소가스로부터 $CO_2$를 흡수하는 장치의 핵심부품으로 적용할 수 있다. 본 연구에서는 $CO_2$ 흡수용 볼텍스튜브의 기본설계 자료를 구축하기 위하여 에너지분리 성능실험을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 볼텍스 발생기의 오리피스 직경, 노즐면적비 및 튜브의 길이가 에너지분리 특성에 미치는 영향력을 실험을 통하여 분석하였다. 결과적으로 오리피스 직경이 볼텍스튜브의 성능에 지배적인 설계인자임을 확인하였으며, 노즐면적비와 튜브길이의 영향력은 미미하였다. 오리피스 직경이 작고(Dc=0.6D), 노즐면적비가 중간 이상(AR=0.14~0.16)이며, 튜브 길이가 긴 모델(L=16D)이 저온 출구 측과 고온 출구 측의 열전달에서 가장 우수한 성능을 나타내었다. 본 연구의 결과는 $CO_2$흡수용 $100Nm^3$/hr급 볼텍스튜브의 기본설계 자료로 활용될 예정이다. 볼텍스튜브를 적용한 $CO_2$흡수 공정을 적용하면 기존의 대형 흡수탑 대비 상당한 공간과 에너지의 절감 효과가 기대된다.