• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권2호
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• pp.289-294
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• 2022

생활 폐수나 산업 폐수에 포함된 오일이나 해양 유출유 등은 수질오염 및 생태계 파괴 등의 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다. 대표적인 유수분리기술인 필터(또는 멤브레인)를 사용하는 경우에 분리막의 파울링, 낮은 처리용량 등의 기술적 제약이 있다. 본 연구에서는 원심력을 이용하여 유체내의 입자상 물질이나 밀도가 다른 액체-액체 혼합물을 분리하는 장치인 하이드로사이클론의 장점을 활용하며, 동시에 분리 효율을 증대시키 위하여 고해상도의 3D 프린팅 기술을 도입하여 스케일 다운된 마이크로하이드로사이클론을 제작하였다. 본 연구에서 개발한 마이크로하이드로사이클론을 통해 탈이온수와 올리브유로 이루어져 있는 수중유상 에멀젼을 효과적으로 분리할 수 있음을 증명하였다.

• 멤브레인
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• 제22권4호
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• pp.235-242
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• 2012

로켓 추진기관의 해체 시 발생하는 고농도 암모늄 퍼클로레이트(AP)를 액상소각 처리 후 추가로 발생하는 저농도의 AP처리를 위해 NF/RO 멤브레인 공정을 적용하였고, 이때 AP제거 특성에 영향을 미치는 인자를 도출하기 위해 다양한 수리화학적 조건에서 전량여과방식으로 실험을 진행하였다. 고체 추진제에서 추출된 용액을 GC/MS와 FTIR분석을 통해 규산염 계열의 실록산 등을 검출하였으나, 이는 극미량이 포함되어 NF/RO 멤브레인 공정에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단되었다. 상대적으로 낮은 압력의 운용조건에서는 높은 압력조건과 비교하여, 회수율 증가에 따라 농축된 AP의 삼투압 기작이 투과플럭스에 영향을 미치게 되어 13~17% 가량 플럭스가 감소됨을 확인하였다. 또한 AP의 제거율은 수리화학적 운영조건의 변화(압력 및 교반 속도 등)에 따라 크게 좌우됨을 알 수 있었고, 이 경우 NF와 RO 멤브레인 제거율은 각각 10~70%와 26~87% 가량 크게 달라짐을 확인하였다. 본 논문을 통해 NF/RO 멤브레인 공정을 적용한 AP 제거 기작에서 수리화학적 운영조건의 변화에 따른 농도분극, 멤브레인 선택성 및 삼투압 영향이 중요 지배 기작이었으며, 이는 'NF/RO 멤브레인의 물질이동과 선택성'의 기존 이론적 모델과 부합하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제30권2호
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• pp.397-406
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• 1998

난백 lysozyme은 박테리아 세포벽을 선택적으로 분해하므로 식품 가공 공정에 있어서 천연 식품보존제로서의 이용 가치가 높다. 기존의 결정화와 냉동건조 방법 대신 PM30 막을 사용하여 한외여과함으로써 13종의 난백 단백질로부터 single-step에 의해 lysozyme을 분리하고자 하였다. 냉동 건조한 lysozyme을 pH 4.6 citrate-phosphate buffer에 녹여 PM30 막으로 한외여과시 시료 농도, 온도, 막 횡단 압력, 교반속도 등의 운용 조건을 변화시켜주면서 flux를 최대화하는 최적 막분리 조건을 구하였다. 최적 막 분리 조건하에서 시간이 경과함에 따라 막 재질과 막 침착이 flux에 미치는 효과를 측정하였고, 막 분리 여액내 단백질 농도와 lysozyme 농도, 비활성도를 측정하였다. PM30 막을 이용한 난백 lysozyme의 막 분리 최적 조건은 시료농도 0.25%, 온도 $35^{\circ}C$, 막 횡단 압력 30 psi, 교반속도 300 rpm 이었다. 막 분리 초기 12분까지는 YM30 막의 flux가 더 높았으나, 정상상태에서의 flux는 PM30 막이 더 높았다. PM30 막의 분리 여액내 단백질 농도와 lysozyme 농도는 YM30 막에 비해 낮았으나, 비활성도는 2배 이상 높았다. 5회 막 분리한 PM30 막은 새 PM30 막에 비하여 flux가 약 30% 감소하였으나 시간 경과에 따른 flux 감소 경향은 거의 동일하였으며, 막 분리 35분 경과 후 정상상태에 이르러 초기 flux 약 70%를 유지하였다. 막 분리 여액내 lysozyme 농도와 비활성도는 각각 110 units/mL, 2,821 units/mg protein이었으므로, PM30 막을 이용한 한외여과 공정은 천연 항균 효소제인 lysozyme을 분리하는데 매우 효과적인 방법이었다.

• 멤브레인
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• 제23권3호
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• pp.226-236
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• 2013

관형 알루미나 정밀여과와 이산화티타늄 광촉매 코팅 PP (polypropylene) 구의 혼성공정에서 질소 역세척 주기(FT)와 시간(BT)의 영향을 막오염에 의한 저항($R_f$) 및 투과선속(J), 총여과부피($V_T$)의 관점에서 광촉매 첨가 PES (polyethersulfone)구를 사용한 기존 결과와 비교하였다. 일반적인 역세척 방법인 공기가 아닌 질소로 역세척을 한 이유는 공기에 포함된 산소에 의해 수질분석에 영향을 줄 가능성을 최소화하기 위한 것이다. FT가 짧아질수록 $R_f$는 감소하고, J와 $V_T$는 증가하였다. 용존유기물의 평균 처리효율은 82.0%로 PES 구 결과의 78.0% 보다 높았다. 이러한 결과는 광촉매 코팅 PP 구가 광촉매 첨가 PES 구 보다 효과적으로 용존유기물을 제거한다는 것을 의미한다. BT가 길어질수록 최종 $R_f$는 감소하고 최종 J는 증가하였지만, $V_T$는 BT 15초에서 최대값을 보였다. 탁도의 평균 처리효율은 BT 변화에 따라 특별한 경향을 보이지 않았다. BT가 6초에서 30초로 증가함에 따라 용존유기물의 처리효율은 11.8% 증가하여, PES 구의 결과보다 다소 크게 증가하였다.

• 멤브레인
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• 제18권1호
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• pp.65-74
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• 2008

자연산 유기물과 미세 입자는 분리막을 이용한 수처리 공정에서 반드시 제거되어야 하는 주요한 물질이다. 특히 휴믹물질은 막오염을 일으키는 자연산 유기물의 대표적인 물질로 알려져 있어 막여과 정수처리와 관련된 많은 연구에서 정수 원수를 모사하기 위해 이용되고 있다. 본 연구에서는 휴믹산 용액과 자연수의 한외여과시 막여과 및 세척 특성을 비교 분석하여 분리막 모듈의 실제 정수 원수 적용시 휴믹산 용액을 이용한 모사수가 가지는 대표성을 검토하고자 하였다. 정수원수의 막투과도는 5 mg/L 휴믹산 용액의 여과와 거의 같은 양상을 보였으나 유기물 및 탁도 제거율 측면에서 차이를 보였다. 용존성 유기물의 제거율은 휴믹산 용액에 비해 자연수의 제거율이 아주 낮으며 자연수 내에 존재하는 유기물은 분리막에 의해 거의 제거되지 않음을 알 수 있었다. 모사수의 제거율이 상대적으로 높게 나타난 이유는 유입수 내 유기물의 분자량 분포와 $UV_{254}$ 및 SUVA 값으로부터 휴믹산 용액 내 유기물의 크기 배제 및 소수성 흡착 때문인 것으로 사료된다. 미세입자 제거의 경우 입자 분포에 있어서 상대적으로 작은 크기의 카올린을 함유한 모사수가 자연수에 비해 한외여과 처리수의 탁도가 더 낮게 나타났다. 이는 입자 크기 자체보다는 입자의 형태가 분리막에 의한 입자 제거에 영향을 미치는 것으로 추정된다. 또한 화학세정을 통한 막성능 회복률의 경우 비슷한 막투과도를 보이며 오염을 일으킨 경우에도 모사수가 자연수에 비해 다소 높은 회복률을 보였고, 이 또한 모사수의 한계를 드러낸다고 하겠다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제43권1호
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• pp.24-28
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• 2000

사과식초의 청징효과를 얻고자 한외여과 공정을 수행하여 각 공정변수가 투과플럭스에 미치는 영향과 막저항특성을 검토하고 투과액의 품질을 비교 분석하였다. 한외여과시 압력과 flow rate에 따른 투과 플럭스의 변화는 $1.5\;kgf/cm^2$에서 가장 높게 나타났으며, flow rate의 증가에 따라 비례적으로 증가하였다. 이는 MWCO 10,000을 이용한 실험결과에서도 같은 결과를 보여 본 한외여과 시스템을 이용하여 청징화공정을 수행할 경우에는 막횡단 압력 $1.5\;kgf/cm^2$일 때가 가장 적절한 압력임을 알 수 있었다. 막 분리 후 사과식초의 pH와 적정산도는 무처리와 차이가 없었으며, 탁도는 여과공정을 거친 식초가 여과하지 않은 식초에 비해 현저히 낮아 청징효과가 있음을 알 수 있었다. 색도의 변화에 있어서도 한외여과시 L값은 현저히 높아지고 a값은 큰 차이를 보이지 않고 b값은 더 낮아져 청징효과가 우수함을 알 수 있었다. 막저항은 일정압력에서는 유속의 변화에 따라 큰 차이를 보이지 않았으나 각 저항값들은 압력이 증가할수록 그 값들이 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 유속의 증가에 따라서는 모든 저항값들이 감소하였다.

• 멤브레인
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• 제30권3호
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• pp.190-199
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• 2020

2018년 환경부에서 발표된 수도정비기본계획에 따라 다양한 수자원 활용의 중요성이 증가하고 있으며, 여러 수원을 혼합하여 원수 또는 생산수로 활용하는 워터 블렌딩 방식은 미국, 호주를 비롯한 여러 나라에서 시도되고 있다. 본 연구에서는 공업용수 공급 목적으로 100,000 ㎥/일 규모 해수담수화 사업이 추진되고 있는 충남 대산 지역을 대상으로, 해수와 호소수, 침전수, 폐수 방류수 등 타 수원을 블렌딩할 때 수종 및 혼합비율에 따른 영향을 분석하였다. 타 수원 혼합비율 10~50% 조건에서 혼합수 염분농도는 약 50%까지 감소하였지만, 탁질 및 유기물 농도는 1.6~2.0배 수준으로 증가하는 것을 확인하였다. 실험실 규모 역삼투 공정 성능평가 결과, 해수의 단독활용 대비 원수 혼합 시 막오염 경향이 증가하였으며 혼합비율 10~50%에서 평균 4.1배의 플럭스 저감률을 나타내었다. 성능모사를 통한 역삼투 공정 성능분석에 따르면 혼합비율 50% 조건에서 역삼투 공정 에너지 사용량이 평균 39% 절감될 수 있을 것으로 기대되나, 운영비용 등 혼합수 활용에 대한 전반적인 영향분석을 위해서는 모형플랜트 규모에서 장기간 성능평가가 필요하다.

• 청정기술
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• 제5권2호
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• pp.25-35
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• 1999

Si 미립자를 함유한 콜로이드용액의 중공사막에 의한 한외여과 투과유속 감소특성을 검토하였다. 중공사막의 시간변화에 따른 투과유속 감소현상은 막표면에 형성된 케익층의 증가 및 세공막힘에 기인하였다. 흐름형태를 달리했을 경우의 준 정상상태에서 dead-end flow의 투과유속은 cross flow의 약 60 % 이었다. Cross flow에서 운전압력이 증가함에 따라 $J/J_w$는 감소하였으며, $0.5kg_f/cm^2$일 때의 64.2 %에서 $2.0kg_f/cm^2$일 때 45.7%로 감소하였다. 공급유량이 3 L/min일 때 초기저항은 세공막힘이 지배적이며, 공급유량이 1 L/min에서 3 L/min로 증가함에 따라 $R_c$는 약 40 % 감소한 $1.79{\times}10^{12}{\sim}2.34{\times}10^{12}m^{-1}$ 이었으나 $R_p$는 크게 변하지 않은 $1.71{\times}10^{12}m^{-1}$이었다.

• 한국연소학회지
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• 제18권1호
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• pp.21-26
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• 2013

In the Shell coal gasification process, the syngas produced in a gasifier passes through a syngas cooler for steam production and temperature control for gas cleaning. Fly slag present in the syngas may cause major operational problems such as erosion, slagging, and corrosion, especially in the upper part of the syngas cooler (gas reversal chamber, GRC). This study investigates the flow, heat transfer and particle behaviors in the GRC for a 300 MWe IGCC process using computational fluid dynamics. Three operational loads of 100%, 75% and 50% were considered. The gas and particle flows directly impinged on the wall opposite to the syngas inlet, which may lead to erosion of the membrane wall. The heat transfer to the wall was mainly by convection which was larger on the side wall at the inlet level due to the expansion of the cross-section. In the evaporator below the GRC, the particles were concentrated more on the outer channels, which needs to be considered for alleviation of fouling and blockage.

• 대한환경공학회지
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• 제38권9호
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• pp.497-503
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• 2016

살균기능에 박리와 탈리기능 추가된 비유독물인 친환경살균제를 역삼투(RO)막 부착된 유기물 등 오염물질 제거를 위하여 현장 적용시 역삼투막 차압증가 도달시간을 기준 적용시 평균 93.0%의 개선효율을 보였다, 또한 친환경살균제를 사용한 역삼투막을 Autopsy한 결과, 무기 및 유기오염의 비율이 기존살균제에 비하여 친환경살균제를 사용한 역삼투막이 유기오염의 비율이 적은 것으로 조사됨에 따라 친환경살균제의 바이오필름 제거(분산, 박리) 및 살균력이 기존 약품보다 우수한 것으로 확인되었다.