• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.102-114
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• 2021

Biofouling represents an important problem in the shipping industry since it causes the increase in surface roughness. The most of ships in the current world fleet do not have good coating condition which represents an important problem due to strict rules regarding ship energy efficiency. Therefore, the importance of the control and management of the hull and propeller fouling is highlighted by the International Maritime Organization and the maintenance schedule optimization became valuable energy saving measure. For adequate implementation of this measure, the accurate prediction of the effects of biofouling on the hydrodynamic characteristics is required. Although computational fluid dynamics approach, based on the modified wall function approach, has imposed itself as one of the most promising tools for this prediction, it requires significant computational time. However, during the maintenance schedule optimization, it is important to rapidly predict the effect of biofouling on the ship hydrodynamic performance. In this paper, the effect of biofilm on the ship hydrodynamic performance is studied using the proposed performance prediction method for three merchant ships. The applicability of this method in the assessment of the effect of biofilm on the ship hydrodynamic performance is demonstrated by comparison of the obtained results using the proposed performance prediction method and computational fluid dynamics approach. The comparison has shown that the highest relative deviation is lower than 4.2% for all propulsion characteristics, lower than 1.5% for propeller rotation rate and lower than 5.2% for delivered power. Thus, a practical tool for the estimation of the effect of biofouling with lower fouling severity on the ship hydrodynamic performance is developed.

• 한국식품과학회지
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• 제31권5호
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• pp.1392-1396
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• 1999

우유의 저온살균시 품질손상의 원인이 되는 fouling발생을 극소화시키면서 균을 사멸시키기 위하여 마이크로파를 이용한 우유의 살균에 대한 연구를 시도하였다. 이에따라 연속식 마이크로파 HTST 시스템을 설계 제작한 후, 우유를 HTST$(72^{circ}C$, 15초)법으로 살균하되 열수만을 이용한 경우(MP0)와 마이크로파로 온도를 올린 후 열수에서 holding한 경우(MP1)와 마이크로파만을 활용한 경우(MP2)의 세가지로 구분하여 미생물의 사멸효과를 총생균수, 대장균수, 저온성세균수 및 phosphatase 활성으로 구분하여 비교해 보았다. 총균수와 저온성 세균수의 경우 세가지 HTST살균법 모두 살균후 초기균수의 3 log 정도 감소하는 살균효과를 보여주었다. 살균방법별 살균효과는 MP0>MP2>MP1의 순서를 보였고 유의차(p<0.05)도 있는 것으로 나타났으나 원유의 초기미생물수와 함께 통계처리할 경우는 살균방법 사이의 유의차는 보이지 않았다. 대장균과 phosphatase activity의 경우 세가지 HTST 살균법 모두 살균후 우유의 배양실험에서 대장균 집락이 확인되지 않거나 살균후 음성(negative)인 것으로 나타나 살균방법 사이의 살균효과에 차이가 없음을 확인시켜주었다. 따라서 마이크로파 단독처리(MP2) 또는 마이크로파로 승온시킨 후 원하는 온도에서 holding하는 병용법(MP1)을 활용할 경우 통상적 HTST법에서 문제가 되는 fouling을 방지하면서 거의 대등한 살균효과를 얻을 수 있을 것으로 예상하였다 얻어진 연구결과를 토대로 우유 및 타 액상식품의 살균에도 확대 적용할 수 있으리라 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.877-882
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• 2013

최근 음용수를 위한 UF, MF 막의 적용이 증가하고 있다. UF/MF 막은 재래식 수처리 공정에 비하여 원수 수질 변화에도 안정적인 운전이 가능하고 부지 면적이 작으며 자동화 운전이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 현재 대부분의 UF/MF 막시설은 고분자 막을 사용하고 있다. 최근 세라믹 막은 고분자막에 비하여 경쟁력이 있다고 알려지고 있다. 세라믹 막은 높은 투과유량과 약품세정 빈도가 작으며 막의 수명 또한 길어 최근 적용 사례가 증가하고 있다. 따라서 본 연구는 MF 세라믹 막 pilot plant를 완속모래여과 정수장에 적용하였다. 본 연구에 사용된 세라믹 Pilot plant는 3개의 계열이 있으며, 각 계열별로 원수와 모래 여과수를 막의 유입수로 각각 사용하였다. 또한 세라믹 막 공정의 최적화를 위하여 전처리 응집공정으로서 PACl 응집제를 사용하였다. 그리고 화학세정(Chemical Enhanced Backwashing, CEB)은 황산 (500 mg/L)과 차아염소산 (200 mg/L)을 1.5일에 1번씩 모든 계열에 주입하여 이루어졌다. 본 연구 결과 세라믹 막 공정의 전처리 응집공정에서 최적의 응집제 사용은 막의 유입수로 원수와 모래 여과수에 대한 막의 flux를 크게 증가시켰다. 또한 본 연구에서 사용된 최적 응집제 주입량에서 차압상승률은 원수(25 mg/L)의 경우 2.173 kPa/cycle이며, 모래 여과수(5 mg/L)의 경우 0.301 kPa/cycle으로 나타났다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제6권3호
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• pp.175-184
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• 2000

Lab-scale의 실험을 통하여 축산폐수의 액비화에 있어서 막 분리 기술의 도입에 따른 막 오염 특성과 투과특성에 대해 살펴본 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. System의 안정적 운전을 위해서는 낮은 투과유속에서의 운전이 효과적이라 사료되며, Tmax가 지수 함수적으로 투과유속에 대해 감소하였다. 이를 통해서 예측식을 수립하여 운전에 있어서의 막 세정 시기를 결정할 수 있을 것으로 사료된다. 2. 전반적인 막 자체에 대한 순수투과저항을 관찰해본 결과 막 오염은 비가역적 영역보다는 가역적 영역에 의해 이루어진다고 사료된다. 3. 투과유속이 낮을 경우 막면 부착물에 의한 여과저항의 상승이 막 오염의 주된 원인이 되는 반면, 투과유속이 증가할수록 농도분극현상이 막 오염의 주된 원인이 된다고 사료된다. 따라서 높은 투과유속에서의 운전을 위해서는 이러한 농도 분극현상을 최소화 하기 위해서는 이러한 농도 분극현상을 최소화 하기 위하여 높은 전단응력을 제공하거나 막표면에 물리적 충격을 주어 농도 분극현상을 제어하는 방법이 추가되어야 할 것이라 사료된다. 4. 중력여과 및 간헐여과를 통한 막 분리 특성을 살펴본 결과 중력여과의 경우 별도의 흡입압력을 부여하지 않고 단지 수위차에 의해 생성되는 위치에너지에 의한 여과에서도 1.7LMH에서 약 3.5일간 안정되게 유지된 것을 확인할 수 있었으며, 간헐여과를 통해 농도 분극현상을 감소시킴으로 해서 연속여과보다 안정된 운전이 이루어졌다. 종합적으로 고찰해 봤을 때, 축산폐수의 액비화에 있어서 막 분리 기술의 도입은 그 유출수의 성상에 있어서 원수의 성상에 상관없이 일정한 질을 보이고 있음을 확인할 수 있었고, 공정의 안정적 유지를 위해서는 낮은 투과유속의 흡입과 정지의 간격이 비교적 긴 간헐여과 방식이 적합하다고 사료되며, 높이차를 이용한 중력여과 또한 추가적인 연구가 진행된다면 동력의 소모면에서 이점이 있을 것이라 사료된다.기는 축사의 난방 보조열원으로서 양호한 열효율을 나타내어 우리나라 축사시설에 적용가능성을 제시하였다. 본 지열교환기 시스템은 지열을 이용하는 환경보전형 에너지 시스템으로서 시설하기 간편하고 경제적이며 반영구적인 냉난방 및 환기시스템이다. 따라서, 우리나라 축산시설에 실용화될 경우에 우수한 대체에너지원으로 에너지 절감효과에도 크게 기여하리라고 전망된다.ble amount of acid mucin, Most of the medium sized and small mucous cells contained neutral mucin and sialomucin, but a few mucous cells contained neutral mucin and strongly sulfomucin or neutral combined with strongly sulfomucin and sialomucin. Most of the esophageal mucous cells pf Bryzoichthys lysimus contained small amount of neutral mucin, while on the other hand a feww mucous cells contained small amount of neutral mucin and minimal amount of sialomucin. But the esophageal mucous cells of Takifugu pardalis contained considerable amount of neutral mucin only.분해가 더욱 촉진되었으며, 30℃에서 교반 처리를 행한 경우가 10℃에서 교반 처리를 행한 경우 보다 지방분해가 더욱 촉진되었다. 산양유 원유는 30℃에서 교반 처리 시간이 연장되어도 지방분해는 뚜렷한 증가를 나타내지 않았다.와 표준체중군 여자에게서 가장 높게 나타났다. 5. 남자의 53.9%, 여자의 83.2%가 체중 조절에 관심이 있다

• 대한환경공학회지
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• 제34권6호
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• pp.406-413
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• 2012

막오염을 감소시킬 수 있는 첨가제로서 chitosan, 염화제이철, MPE50의 막오염 저감 효과를 비교하여 연구하였다. 세가지 첨가제를 다양한 농도로 활성슬러지에 주입한 후 회분여과실험을 수행하여 막오염 특성의 변화를 평가하였다. Chitosan 20 mg/g-MLSS, 염화제이철 70 mg/g-MLSS, MPE50 20 mg/g-MLSS의 주입량에서 여과저항과 케이크 비저항이 모두 최소화되었는데, 케이크 여과저항 뿐 아니라 파울링 여과저항도 함께 감소하는 양상이 관찰되었다. 그러나 서로 다른 활성슬러지에 chitosan을 첨가하는 세 차례의 실험에서 최적 주입농도는 10, 20, 30 mg/g-MLSS로 서로 다르게 나타나, 최적 주입농도가 상수치가 아니라 활성슬러지의 특성에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 세 첨가제 모두 최적 주입농도보다 더 많은 양을 주입한 경우 오히려 막여과 특성이 악화되었다. 첨가제의 주입에 따른 여과저항 감소의 기작을 분석하기 위하여 미생물 플록의 제타 전위, 소수성, 입도분포, 상징수 탁도, 용존성 EPS 등의 다양한 분석을 수행하였다. 최적 주입농도에서 제타전위는 0에 가깝게 그리고 입자크기는 가장 크게 나타났는데, 이러한 결과는 음전하를 띠는 슬러지 플록에 양전하의 첨가제가 주입되면서 미세입자의 불안정화 및 재안정화 메커니즘을 보이는 것으로 해석할 수 있다. 또한 최적 주입농도에서 용존성 EPS 농도와 상징수 탁도는 가장 작은 값이 관찰되었는데, 미생물 플록이 응집하며 성장하는 과정에서 고분자의 EPS와 미세 입자가 포집된 결과로 해석된다. 또한 이러한 효과는 고분자성 양이온물질인 chitosan과 MPE50에서 염화철보다 더 크게 나타났다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제7권4호
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• pp.355-365
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• 2016

The improvement of fouling resistance of porous polymeric membrane is one of the most important targets in membrane preparation for water purification in many process like wastewater treatment. Membranes can be modified by various techniques, including the treatment of polymer material, blending of hydrophilic polymer into polymer solution, and post treatment of fabricated membrane. This research proposed the modifications of morphology and surface property of hydrophobic membrane by blending polyethersulfone (PES) with three polymeric additives, polyvinylpyrrolidone (PVP), Pluronic F127 (Plu), and Tetronic 1307 (Tet). PES hollow fiber membranes were fabricated via dry-wet spinning process by using a spinneret with inner and outer diameter of 0.7 and 1.0 mm, respectively. The morphology changes of PES blend membrane by those additives, as well as the change of performance in ultrafiltration module were comparatively observed. The surface structure of membranes was characterized by atomic force microscopy and Fourier transform infra red spectroscopy. The cross section morphology of PES blend hollow fiber membranes was investigated by scanning electron microscopy. The results showed that all polymeric additives blended in this system affected to improve the performances of PES membrane. The ultra-filtration experiment confirmed that PES-PVP membrane showed the best performance among the three membranes on the basis of filtration stability.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.45-45
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• 2018

홍합, 따개비 등의 접착성 해양생물은 선박의 하부나 발전소 해수 공급용 튜브에 부착하여 운영 효율을 저하 시키고, 냉각기기 고장을 유발하는 파울링(Fouling) 문제를 야기시킨다. 일반적으로 이러한 문제에 대응하기 위해서 초접착성 해양생물이 주로 부착하는 부위에 $Cu_2O$, ZnO 등을 포함한 유기화합물로 표면처리를 하여 부착방지를 하고 있지만, 이 소재들을 장시간 사용 시 해양 오염 및 부식을 가속화하는 문제를 초례하기 때문에 최근에는 사용을 금지하고 있다. 이러한 유해성 소재 문제를 해결하고자 친환경적이고 부작용이 없는 초접착성 해양생물 부착방지 소재를 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 낮은 표면장력을 갖는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 소재를 기반으로 소수성 oil을 침투시킨 I-PDMS(Oil-Polydimethylsiloxane) 표면처리법을 고안하였고, 이 방법을 활용하여 초접착성 해양생물에 대한 부착방지 성능을 향상시키고자 하였다. 기존의 개발품들 보다 성능이 향상된 I-PDMS 제조하고자, Nano-indentation을 이용한 기계적 특성 평가, X컷 및 cross-cut을 이용한 부착력 평가, 실제 바다환경에서 해양생물의 부착력 시험, 바다 환경을 모사한 수조에서의 I-PDMS와 비교군 기판에서의 홍합 거동, 홍합과 기판의 접착강도 시험, 해양 미생물 평가를 실시하였으며, 이를 통해서 I-PDMS 성능 및 내구성을 입증하고자 하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제9권2호
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• pp.105-113
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• 2018

Maillard reaction products like melanoidins present in industrial fermentation wastewaters are complex compounds with various functional properties. In this work, novel ultrafiltration (UF) mixed matrix membrane (MMM) composed of polysulfone (PSF) and nanocomposites was prepared through a phase inversion process for the recovery of melanoidins. Nanocomposites were prepared with acid functionalized multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) as the reinforcing filler for chitosan-thermoplastic starch blend. Higher nanocomposites content in the PSF matrix reduced the membrane permeability and melanoidins retention indicating tighter membrane with surface defects. The membrane surface defects could be sealed with dilute polyvinyl alcohol (PVA) solution. The best performing membrane (1% nanocomposites in 18% PSF membrane sealed with 0.25% PVA coating) resulted in uniform melanoidins retention of 98% and permeability of 3.6 L/m2 h bar over a period of 8h. This demonstrates a low fouling PSF membrane for high melanoidins recovery.

• Membrane and Water Treatment
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• 제8권2호
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• pp.125-136
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• 2017

Reverse osmosis technology is being used on large scale for treatment of ground water, brackish water, wastewater and sea water. The most challenging issue in RO process is carbonate scaling which is directly linked with the efficiency and economy. Considering the natural phenomena of carbonate scaling different adaptations have been made to control scaling on the surface of RO membrane including acid dosage and antiscalant addition. As carbonate scaling is directly related with pH level of feed water, present study describes an experimental approach to reduce scaling on RO membrane by lowering the feed water pH by purging $CO_2$. In this comparative study four different conditions including control process (without any scale inhibitor), with dosage of antiscalant, with purging of $CO_2$ and with co addition of antiscalant and $CO_2$ in a feed stream line; it was established that $CO_2$ is a better appliance to reduce carbonate scaling on the membrane surface by reduce pH of feed stream. It was also observed that $CO_2$ and antiscalant mutually function better for scale control.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• 제67권
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• pp.175-186
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• 2018

Carbon nanomaterials (CNMs), particularly carbon nanotube and graphene-based materials, are rapidly emerging as one of the most effective adsorbents for wastewater treatment. CNMs hold great potential as new generation adsorbents due to their high surface to volume ratio, as well as extraordinary chemical, mechanical and thermal stabilities. However, implementation of pristine CNMs in real world applications are still hindered due to their poor solubility in most solvents. Hence, surface modification of CNMs is essential for wastewater treatment application in order to improve its solubility, chemical stability, fouling resistance and efficiency. Numerous studies have reported the applications of functionalized CNMs as very promising adsorbents for treating organic and inorganic wastewater pollutants. In this paper, the removal of organic dye and phenol contaminants from wastewater using various type of functionalized CNMs are highlighted and summarized. Challenges and future opportunities for application of these CNMs as adsorbents in sustainable wastewater treatment are also addressed in this paper.