• 상하수도학회지
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• 제30권5호
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• pp.521-532
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• 2016

Seawater desalination market after global economic crisis has been stalled due to the market uncertainties and decreased demand in desalination. It is important to review the status of the market and to estimate the appropriate share of Forward osmosis-Reverse Osmosis (FO-RO) hybrid desalination technology by figuring out the outlook of the desalination market. Main part of the desalination market will still be MENA (Middle East and North Africa) in the near future due to the fast population increase and high dependency of fossil fuel in the region. The market for FO-RO hybrid technology, however, might be smaller than the conventional SWRO desalination market anyway because of aesthetic issues from using wastewater as raw water and higher costs associated with capex. Therefore, it is essential to improve FO membrane performance and system operation technologies in order to make the hybrid technology attractive compared to the conventional SWRO technology.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.301-305
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• 2013

식수의 보급이 원활하지 않은 경우를 대비하여 저에너지, 자급형 휴대용 담수화 장치를 설계하고 실험하여 그 활용 가능성을 제시하였다. 장비 구성이 단순한 정삼투 현상을 이용하여 휴대용 담수화 장치를 설계하였으며 중탄산암모늄을 이용하여 적은 에너지원을 이용한 담수화가 가능하도록 하였다. 여러 농도의 중탄산암모늄 수용액과 염화나트륨 수용액을 각기 사용하여 휴대용 담수화 장치의 담수화 성능을 조절할 수 있음을 확인하였다. 염 제거 실험을 통하여 음용 가능한 물을 확보하였고 온도를 증가시킴에 따라 그 시간을 단축시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제33권4호
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• pp.403-408
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• 2017

In these days, wastewater reclamation and seawater desalination play essential role in addressing the challenge of worldwide water scarcity. Particularly, reverse osmosis (RO) for seawater desalination process is commonly used due to less energy consumption than conventional thermodynamic systems. However, membrane fouling and electrical energy consumption during operation of RO system for seawater desalination haver continued to be a obstruction to its application. In this study, therefore, wastewater secondary effluent is used for osmotic dilution of seawater. Firstly, fouling behaviour of RO by simulating wastewater effluent in osmotic dilution process was measured and we calculated energy consumption of overall desalination process by theoretical equations and commercial program. Our results reveal that RO membrane fouling can be efficiently controlled by pre-treatment systems such as nano filtration (NF) or forward osmosis (FO) process. Especially FO system for osmotic dilution process is a non-pressurized membrane system and, therefore, the operating energy consumption of overall desalination system was the lowest. Moreover, fouling layer on FO membrane is comparatively weak and reversible enough to be disrupted by physical cleaning. Thus, RO system with low salinity feed water through FO process is possible as a less energy consuming desalination system with efficient membrane fouling control.

• 멤브레인
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• 제26권4호
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• pp.273-280
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• 2016

가압형 정삼투(pressure-assisted forward osmosis, PAFO) 공정은 기존의 정삼투(forward osmosis, FO) 공정의 단점인 낮은 수투과도 및 유도용질의 역확산을 극복하여 전체 공정 효율을 향상시킨다. 하지만 가압에 의한 추가적인 수리학적 압력의 작용은 파울링을 가속화 시킨다는 단점이 있다. 본 연구는 PAFO의 간헐적 운전방법인 간헐적 가압형 정삼투(Intermittent pressure-assisted forward osmosis, I-PAFO)의 파울링 저감 가능성을 평가하기 위해 수행되었다. 비교를 위해 FO 및 PAFO를 동시에 운전하여, 세 가지 운전에서의 파울링 거동을 관찰하였다. 파울링 실험을 위한 오염물질로 콜로이드 실리카 입자를 사용하였고, 분리막 및 입자의 정전기적 상호작용 에너지 변화가 파울링 거동에 미치는 영향도 확인하였다. 실험결과, I-PAFO 운전에서, 용액 pH 변화에 관계없이 가압구간, 압력완화 구간에서 각각 PAFO, FO보다 높은 수투과도를 유지하였다. 파울링 실험 후, PAFO에 비해 I-PAFO운전에서 더 적은 수투과도 감소가 관찰되었고, 이로 인해 물리세정 후 향상된 수투과도 회복률 또한 관찰되었다.

• 상하수도학회지
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• 제30권2호
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• pp.131-137
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• 2016

The development of alternative water resources has emerged as an effective method for solving drought of water resources due to extreme weather and increase in water consumption. Recently, in Korea, there has been active research on reverse osmosis desalination technology, wastewater reuse using forward osmosis membranes, and the forward osmosis(FO)-reverse osmosis(RO) hybrid process combining these two technologies. In this study, the basic performance of FO membranes manufactured by three domestic and international manufactures such as Microfilter Co., Ltd., Toray Chemical Korea Inc., and Hydration Technologies Inc., were investigated for wastewater reuse. In addition, as an experiment to select feed solution, the selected membranes were operated 48 consecutive hours using three secondary effluents pretreated by the UF membrane with a pore size of $0.1{\mu}m$ and auto strainer with pore sizes of $1{\mu}m$ and $100{\mu}m$ as feed solution. Although there was not much difference in the operating performance. Thus, the treated water using the $100{\mu}m$ auto strainer was selected as feed solution applied to the assessment.

• 멤브레인
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• 제26권3호
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• pp.187-196
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• 2016

최근 정삼투(FO) 공정의 성능향상을 위해 유입수에 낮은 수압을 가하는 가압형 정삼투(PAFO) 공정이 관심을 받고 있다. Structure parameter는 FO 및 PAFO 공정 운전시 유도용질의 확산 저항성(Solute resistivity)을 결정하며, 이는 Solution-diffusion model (S-D model)을 통한 수투과 및 염투과 성능 예측을 지배하는 인자 중에 하나이다. 본 연구는 S-D model을 이용하여 가압형 정삼투시 유입수 측에 가해지는 압력에 따른 Structure parameter 변화 양상을 예측하고자 하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제2권1호
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• pp.1-24
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• 2011

The deficiency of clean water is a major global concern because all the living creatures rely on the drinkable water for survival. On top of this, abundant of clean water supply is also necessary for household, metropolitan inhabitants, industry, and agriculture. Among many purification processes, advances in low-energy membrane separation technology appear to be the most effective solution for water crisis because membranes have been widely recognized as one of the most direct and feasible approaches for clean water production. The aim of this article is to give an overview of (1) two new emerging membrane technologies for water reuse and desalination by forward osmosis (FO) and membrane distillation (MD), and (2) the molecular engineering and development of highly permeable hollow fiber membranes, with polyvinylidene fluoride (PVDF) and polybenzimidazole (PBI) as the main focuses for the aforementioned applications in National University of Singapore (NUS). This article presents the main results of membrane module design, separation performance, membrane characteristics, chemical modification and spinning conditions to produce novel hollow fiber membranes for FO and MD applications. As two potential solutions, MD and FO may be synergistically combined to form a hybrid system as a sustainable alternative technology for fresh water production.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.240-244
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• 2013

정삼투식 담수화 기술은 차세대 담수 방법으로 주목을 받고 있으나, 상용화를 위해서는 유도용액 처리공정에서의 에너지 효율 향상을 필요로 한다. 중탄산암모늄을 유도용질로 이용하는 정삼투식 담수화 시스템은 정삼투 막모듈, 유도용액 분리공정, 유도용액 회수공정으로 이루어진다. 담수 생산을 위한 유도용액 분리공정에서 발생하는 암모니아와 이산화탄소의 혼합기체는 연속운전 및 경제성 향상을 위하여 회수되어 중탄산암모늄 용액으로 재농축되어야 한다. 이러한 유도용액 회수공정의 흡수액으로 희석된 중탄산암모늄 용액을 이용하는 방법이 있다. 본 연구에서는 용액의 농도에 따른 흡수성능 및 특성을 관찰하기 위한 실험을 수행하였고, 정삼투식 담수 공정에서 중탄산암모늄 용액을 분리된 암모니아와 이산화탄소 재농축에 이용할 수 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 파일럿급 정삼투식 담수 공정의 설계 및 운전에 활용될 예정이다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제9권2호
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• pp.129-136
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• 2018

In this contribution, the control of multivariable reverse osmosis (RO) desalination plant using proportional-integral-derivative (PID) controllers is presented. First, feed-forward compensators are designed using simplified decoupling method and then the PID controllers are tuned for flux (flow-rate) and conductivity (salinity). The tuning of PID controllers is accomplished by minimization of the integral of squared error (ISE). The ISEs are minimized using a recently proposed algorithm named as teacher-learner-based-optimization (TLBO). TLBO algorithm is used due to being simple and being free from algorithm-specific parameters. A comparative analysis is carried out to prove the supremacy of TLBO algorithm over other state-of-art algorithms like particle swarm optimization (PSO), artificial bee colony (ABC) and differential evolution (DE). The simulation results and comparisons show that the purposed method performs better in terms of performance and can successfully be applied for tuning of PID controllers for RO desalination plants.

• 멤브레인
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• 제24권5호
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• pp.400-408
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• 2014

유도용액으로 비료를 사용하는 정삼투식 해수담수화에서 유도용액의 성능을 평가하였다. 일반적으로 많이 사용되는 비료 중에서 삼투압, 용해도 및 pH 등을 고려하여 $NH_4NO_3$, $NH_4H_2PO_4$, $(NH_4)_2HPO_4$, KCl, $KNO_3$ 및 $KHCO_3$를 유도용액 후보군으로 선정하였다. 수투과선속, 질소와 인의 역용질선속 및 비역용질선속을 측정하여 유도용액의 성능을 평가하였다. KCl은 본 연구에서 선정된 유도용액 중에서 가장 높은 수투과선속을 나타낸 반면에 $(NH_4)_2HPO_4$는 가장 낮은 수투과선속을 나타내었다. $NH_4H_2PO_4$가 가장 낮은 역용질선속 및 비역용질선속을 보였으며, $(NH_4)_2HPO_4$ < $KNO_3$ < $NH_4NO_3$의 순서로 역용질선속 및 비역용질선속이 증가하였다. $NH_4H_2PO_4$는 비록 다른 유도물질에 비해 수투과선속이 낮으나 비료의 주요 성분인 질소와 인을 모두 포함하고 있을 뿐만 아니라 질소와 인의 역용질선속 및 비역용질선속이 다른 유도물질에 비해 매우 낮으므로 FDFO (fertilizer drawn forward osmosis)에서 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.