• 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.

• 멤브레인
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• 제23권1호
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• pp.61-69
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• 2013

고도정수처리를 위한 관형 세라믹 정밀여과와 이산화티타늄($TiO_2$) 광촉매 첨가 PES (polyethersulfone) 구의 혼성공정에서 유기물질의 영향 및 정밀여과(MF), PES 구 흡착, 광산화의 역할을 막오염에 의한 저항($R_f$) 및 투과선속(J), 총여과부피($V_T$)를 통해서 비교 및 고찰하였다. 휴믹산의 농도가 증가함에 따라 급격한 막오염으로 인해 $R_f$는 증가하고 J는 감소하였으며, $V_T$는 휴믹산의 농도가 2 mg/L인 조건에서 가장 높았다. 광산화와 흡착의 영향을 알아보기 위해 휴믹산의 농도 4 mg/L와 6 mg/L에서의 결과를 비교하였다. 두 가지 조건에서 공통적으로 정밀여과(MF)만의 단독공정에서 막오염이 급격하게 진행되어 $R_f$값이 가장 높게 나타났고, 총여과부피($V_T$)는 광촉매와 자외선의 혼성공정(MF + $TiO_2$ + UV)에서 가장 높은 값을 나타내었다. 탁도와 유기물질의 평균처리효율은 MF + $TiO_2$ + UV 공정에서 가장 높은 값을 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권7호
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• pp.492-497
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• 2014

해수담수화 시설에서 전처리와 역삼투막(reverse osmosis, RO) 공정의 유기물 제거특성을 살펴보고, 유기물의 특성변화가 막오염 지수에 미치는 영향을 조사하였다. 연구에서 비교된 전처리 공정은 다중여재여과(dual media filter, DMF), 가압형 정밀여과(MF), 침지형정밀여과(SMF) 이다. 유기물의 특성변화를 알아보기 위해 원수와 공정별 처리수의 탁도, $UVA_{254}$, DOC, size exclusion chromatography (SEC), fluorescence excitation emission matrix (FEEM), transparent exopolymer particles (TEP) 등을 분석하였다. 이온성 물질과 무기물 항목은 전처리 공정의 종류에 관계없이 처리되지 않았고 RO공정을 거치면서 99% 이상 제거되었다. 유기물에 의한 막오염에 큰 영향을 미치는 소수성 유기물은 전처리를 통해 상대적으로 제거가 용이하였다. 전처리 공정의 유기물 제거율은 막여과 공정(MF, SMF)이 기존 DMF 공정에 비해 높았다. 처리수내 유기물의 농도가 감소할수록 막오염지수 중 하나인 silt density index (SDI) 값도 감소하였다. MF로 전처리한 경우 SDI값이 가장 낮게 나타났는데, 처리수 내의 $0.1-0.4{\mu}m$ TEP 농도가 MF와 SMF 막오염지수의 차이와 상관관계를 보였다.

• 상하수도학회지
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• 제27권1호
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• pp.139-146
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• 2013

A process diagnosis method for membrane water treatment plant was developed using a constant flux membrane fouling model. This diagnosis method can be applied to a real-field membrane-based water treatment plant as an early alarming system for membrane fouling. The constant flux membrane fouling model was based on the simplest equation form to describe change in trans-membrane pressure (TMP) during the filtration cycle from a literature. The model was verified using a pilot-scale microfiltraton (MF) plant with two commercial MF membrane modules (72 m2 of membrane area). The predicted TMP data were produced using the model, where the modeling parameters were obtained by the least square method using the early plant data and modeling equations. The diagnosis was carried out by comparing the predicted TMP data (as baseline) and real plant data. As a result of the case study, the diagnsis method worked pretty well to predict the early points where fouling started to occur.

• 멤브레인
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• 제14권2호
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• pp.149-156
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• 2004

본 연구에서는 광촉매 반응과 막분리 기술을 접목시킨 혼성 고도 정수처리 공정에서 소독 부산물의 전구체로 알려진 자연산 유기물을 효과적으로 제거하고자 하였고 다양한 운전 조건에서 시스템의 성능을 비교 평가하였다. 자연산 유기물은 흡입여과 방식의 분리막과 TiO$_2$ 광촉매를 이용하여 광분해하였을 때 광촉매 투입량의 증가에 따라 반응속도가 증가하였지만 과량의 촉매 주입시에는 반응 속도 향상에 오히려 부정적으로 작용하였다. 자연산 유기물을 보다 효과적으로 제거하기 위해 산화철 주입, TiO$_2$ 표면처리, 분리막 표면코팅을 시도하여 제거특성 및 운전에 따른 막여과 특성을 평가하였다. 산화철 주입은 초기에 흡착작용으로 인해 제거율 증가를 보였으나 반응이 진행됨에 따라 산화철 입자에 의한 광산란으로 광분해 효율이 오히려 감소되었다. 산화철 입자에 의한 광산란을 제어하고자 TiO$_2$ 표면을 광처리와 열처리 방법을 이용해 철을 직접 부착시킨 경우 긍정적인 효과를 얻지 못했다. 그러나 산화철로 막표면을 코팅하여 광산란 효과를 배제시킨 경우에는 향상된 결과를 보였다 막투과 플럭스 15 L/$m^2$-h에서 정밀여과를 수행하였을 때 TiO$_2$나 산화철에 의한 막오염은 거의 일어나지 않았고 안정된 막투과도를 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.161-173
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• 2007

현재 막여과 공정은 정수처리에서 많은 관심을 받고 있다. 그러나 막여과 공정은 저압 운전이 가능한 정밀/한외여과 분리막을 이용할 때는 효과적인 용존성 유기물 제거가 이루어지지 않으며 막오염 현상으로 분리막의 투과도 감소가 일어난다. 고압 분리막을 이용할 경우 양질의 수질은 얻을 수 있으나 고압 운전으로 인하여 운전비용의 소모가 높다. 따라서 최근 분리막의 효율적인 정수처리 적용과 성능 향상을 위해서 다른 물리화학적 공정과 결합한 혼성공정에 대한 다양한 접근이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 혼성공정으로 응집, 흡착, 특정 화학반응, 막표면 코팅 등과 정밀/한외여과 공정을 결합한 경우의 특징, 처리효율, 고려사항 등을 고찰하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1997년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.39-39
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• 1997

김치산업에서 원재료의 염적공정중에 발생하는 폐염적수를 처리하여 염적공정에 재사용하는 새로운 시스템을 개발하였다. 관형 정밀여과막을 사용한 본 연구에서 막오염의 감소와 높은 막투과유속의 유지를 위하여 산역세척과 투과수역세척이 도입되었고 대상이 되었던 세공크기가 비슷한 4종류의 막(Carbosep M14, Membralox Z100, Membralox A200, Microdyne MD020TP 2N)에 대하여 역세척의 효율이 각각 다르게 나타났다. 특히 지르코니아 재질의 막 표면과 탄소재질의 지지체로 이루어진 Carbosep M14 세라믹막은 투과수역세척시에 역세척을 하지 않았을 때 보다 오히려 투과유속이 감소하는 특이한 현상이 관찰되었고 이러한 역세척 효율의 차이의 원인을 규명하기위한 연구가 진행되었다. 4종류의 막에 대하여 전처리된 폐염적수의 여과시 진행되는 막오염 메카니즘을 알아보기 위하여 문헌에서 잘 알려진 4가지의 여과모델식을 적용하여 보았고 직렬여과저항모델을 이용하여 여과저항을 세분하여 측정하였다. 모델식의 적용결과 역세척의 효율이 좋은 3종류의 막에는 막표면의 케이크형성이 주된 투과유속의 감소원인임을 알아내었고 carbosep M14 막은 용존유기물의 비가역적인 흡착과 세공막힘이 주된 원인임을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권2호
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• pp.207-215
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• 2006

본 연구에서는 화학적 1차 처리 침출수(시료 I)와 생물학적 처리 침출수(시료 II)를 대상으로 한 막 분리 공정에서 막의 막힘현상을 개선하기 위한 기술로서 초음파 조사방법을 도입하여 그에 대한 영향을 평가하였다. 초음파의 투과속도 개선효과에 관한 실험은 주기적으로 초음파를 조사할 수 있는 초음파막 분리장치를 제작하여 막의 재질(PS과 PVDF)과 막의 종류(MF와 UF), 초음파의 단일주파수(40 kHz와 120 kHz), 초음파의 세기(200 W와 400 W)에 따라 실시하였으며. 아울러 40 kHz와 120 kHz를 동시에 사용하는 복합초음파 조사 실험을 실시하였다. 주기적인 초음파 조사에 관한 시나리오 실험을 통해 UF막과 MF막을 비교한 결과 MF계열의 막에서 더 높은 투과속도의 개선효과를 나타냈으며, 두 가지 PS와 PVDF재질로 만들어진 MF막의 경우 PVDF재질의 MF막이 더 높은 개선효과를 지속적으로 나타내었다. 또한 용액(폐수)의 특성에 따라 초음파 조사에 의한 투과속도의 개선효과가 다르게 나타났으며, 두 가지 초음파주파수(40 kHz과 120 kHz)를 동시에 활용한 복합초음파를 주기적으로 조사한 경우에 투과속도의 상승률은 세정효과가 큰 낮은 주파수(40 kHz)의 단일초음파를 이용하는 경우보다 작았으나, 재막힘 현상은 복합초음파를 사용하는 경우가 더 크게 억제되어 막의 투과속도 개선효과가 지속적으로 유지되었다.

• 멤브레인
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• 제23권2호
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• pp.159-169
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• 2013

고도정수처리를 위한 관형 세라믹 정밀여과와 이산화티타늄($TiO_2$) 광촉매 첨가 PES (polyethersulfone) 구의 혼성공정에서 주기적 물 역세척 시 유기물질의 영향 및 정밀여과(MF), PES 구 흡착, 광산화의 역할을 막오염에 의한 저항($R_f$) 및 투과선속(J), 총여과부피($V_T$) 측면에서 기존의 질소 역세척 결과와 비교하였다. 휴믹산 농도가 증가함에 따라 급격한 막오염으로 $R_f$는 증가하고 J는 감소하여, $V_T$는 휴믹산 농도 2 mg/L에서 가장 높았다. 탁도 처리효율은 물과 질소 역세척 모두 휴믹산 농도와 상관없이 비슷하였다. 유기물질 처리효율은 물 역세척 경우 최대 휴믹산 10 mg/L에서 최소 71.4%이었으나, 질소 역세척에서는 거의 일정하였다. 물과 질소 역세척 모두 MF 및 PES 구, 자외선의 혼성공정(MF + $TiO_2$ + UV)에서 $R_f$가 최소이고, J와 $V_T$는 최대였다. 탁도 및 유기물질의 처리효율도 물과 질소 역세척에 상관없이 MF + $TiO_2$ +UV에서 최대였고, 공정이 MF로 단순화 될수록 처리효율도 점차 감소하였다. 하지만 물 역세척에서는 광산화 보다 흡착이, 질소 역세척에서는 흡착 보다 광산화가 더 주요한 역할을 하였다.

• 상하수도학회지
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• 제22권1호
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• pp.79-86
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• 2008

In Korea, most of the drinking water treatment relied upon the availability of the surface water, of which the raw water quality varied significantly by season and location. Therefore, the comparison of two operation modes (Pressurized type and Submerged type membrane system) must be estimated before the long-term establishment of two systems. In this study, two pilot-scale microfiltration systems with the capacity of $50m^3/day$ were installed and operated in two different modes, and the applicability of the system was determined based on the results such as the TMP (Trans-Membrane Pressure) and flux. For quantitatively comparing the two systems, a new concept, DRF (Differential Resistance Fraction) was introduced. The accumulated sum of the permeate after each cycle of chemical cleaning was also used as a tool for the system comparison.