• 멤브레인
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• 제25권6호
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• pp.524-529
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• 2015

본 연구에서는 사인파형 투과유속 운전방식을 중공사형 분리막에 적용하여 운전시간에 따른 막간차압(TMP)을 측정하였다. 유효 막면적이 $100cm^2$이고 공칭 세공크기가 $0.45{\mu}m$인 중공사막 모듈을 MLSS 5,000 mg/L 활성슬러지 용액으로 투과 실험하였다. 연속적인 단계별 투과유속 변화법으로 임계 투과유속을 측정하였으며 그 값은 $26.6L/m^2{\cdot}hr$이었다. 여과운전/정지이완(FR), 정지이완시 역세척(FR/BW) 및 사인파형 투과유속 연속운전(SFCO) 방식에 따른 TMP를 측정하였다. 임계 투과유속보다 낮은 15, 20 및 $25L/m^2{\cdot}hr$에서는 SFCO 운전방식이 FR 및 FR/BW에 비하여 효과적이었다. 그러나 임계 투과유속 이상에서는 FR/BW 운전방식이 SFCO보다 효과적으로 막오염을 제어할 수 있음을 확인하였다.

• 적정기술학회지
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• 제7권1호
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• pp.72-81
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• 2021

안전한 음용수 확보를 위한 적정기술로써 환경적, 기술적 요구사항을 충족할 수 있는 나노섬유 멤브레인으로 구성된 무동력 막 여과 시스템을 평가하였다. 이 장치는 수두차에 의한 중력과 생물학적 막 오염층 제어로 별도의 에너지원이 필요 없고, 핵심 소재인 PVDF 나노섬유 멤브레인 필터가 병렬로 연결, 모듈화되어 있어 물 생산성을 높이는 구조이다. 이 장치의 실제 현장 적용 가능성을 평가하기 위해 Pilot-scale (3000-5000 L/day) 나노섬유 멤브레인 기반 정수 시스템이 개발도상국(키리바시, 투발루 등)에 2017년 8월 설치되어 3개월간 운영되었다. 14-92 L/(m²×h)의 플럭스로 안정적 물 생산성을 확인하였고 처리수의 탁도와 박테리아의 높은 제거율 (99.99% 이상)로 안전한 수질을 장기간 제공할 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 현장 적용을 통해 나노섬유 멤브레인 기반 무동력 정수 시스템이 장기간 안전한 음용수를 공급할 수 있는 정수장치로 평가되었고, 적정기술로써 개도국의 수처리 장치로 활용 가능성을 보여준다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.277-285
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• 2001

본 논문은 연료전지 자동차용 10kWe급 정제일체형 메탄올개질기에 대한 연구결과이다. 이 개질기에서는 메탄올이 수증기와 반응하켜 수소를 포함한 혼합가스로 개질되고, 그 혼합가스는 다시 Palladium 합금막을 통하여 순수한 수소로 분리된다. 정제되고 남은 폐 가스중 가연성분들은 wire-mesh 형태의 연소촉매상에서 연소되어 개질반응에 필요한 열을 직접 공급함으로써 높은 메탄올 전환율, 고품질의 수소생산, 그리고 높은 시스템 열효율을 가능하게 한다. 동시에 이러한 개질, 분리 및 연소반응이 하나의 반응기에서 일어나 전체 시스템이 소형화될 수 있으며 운전이 용이한 장점도 있다. 본 연구팀에서 개발한 10kWe급 시스템은 운전연구를 통하여 수소생산량은 $8.2Nm^3/hr$ (10kWe급), 수소순도 99.999% 이상, CO 농도 5 ppm 미만, 총합열효율 81%, 초기기동 소요시간 20분, 부하변동웅답 1 분 이내를 달성했으며, 장처의 크기와 무게는 각각 16 L, 25 kg 이다.

• 멤브레인
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• 제25권3호
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• pp.287-294
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• 2015

태양전지는 태양복사에너지를 반도체의 광전효과를 통해 전기에너지로 변환시키는 친환경 에너지변환장치를 의미한다. 수분을 포함하는 다양한 화학물질들에 대한 높은 차단성을 갖는 다층형 필름인 백시트는 태양전지의 중요한 요소이다. 대표적인 백시트는 polyvinyl fluoride (PVF)와 poly(ethylene terephthalate) (PET)의 다층필름으로 구성된다. PVF는 높은 내후성을 가지는 반면, 가격이 상대적으로 비싼 단점을 보인다. 따라서, 백시트의 제조가격을 낮출 수 있으면서, 동시에 실제 태양전지모듈에 적용할만한 수명특성을 만족시킬 수 있는 대체소재의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 일정수준의 결정성을 갖는 PET 필름을 PVF 필름 대신 사용하였다. 그러나, PET 소재는 다양한 pH 조건에서 trans-esterification 및 가수분해에 의해 분해될 수 있기 때문에, 태양전지의 구동조건에서 PET의 분해거동을 이해할 필요가 있다. 단시간 내 화학적 분해거동을 평가하기 위해서, 가속화된 PET 분해실험 프로토콜이 개발되었다. 마지막으로, 제안 개념의 효용성은 태양전지모듈의 장기운전성능 평가를 통해 확인하였다.

• 상하수도학회지
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• 제34권6호
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• pp.473-480
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• 2020

High-pressure membrane system like nanofiltration(NF) and reverse osmosis(RO) was investigated as a part of water treatment processes to produce high quality potable water with low organic matter concentration through membrane module tests and design simulation. River water and sand filtration permeate in Busan D water treatment plant were selected as feed water, and NE4040-90 and RE4040-Fen(Toray Chemical Korea) were used as NF and RO membranes, respectively. Total organic carbon(TOC) concentrations of NF and RO permeates were mostly below 0.5 mg/l and the average TOC removal rates of NF and RO membranes were 93.99% and 94.28%, respectively, which means NF used in this study is competitive with RO in terms of organic matter removal ability. Different from ions rejection tendency, the TOC removal rate increases at higher recovery rates, which is because the portion of higher molecular weight materials in the concentrated raw water with increasing recovery rate increases. Discharge of NF/RO concentrates to rivers may not be acceptable because the increased TDS concentration of the concentrates can harm the river eco-system. Thus, the idea of using NF/RO concentrate as the raw water for industrial water production was introduced. The design simulation results with feed water and membranes used in this work reveal that the raw water guideline can be satisfied if the recovery rate of NF/RO system is designed below 80%.

• 멤브레인
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• 제24권2호
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• pp.123-135
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• 2014

고도정수처리를 위한 관형 세라믹 정밀여과와 이산화티타늄($TiO_2$) 광촉매 첨가 PES (polyethersulfone) 구의 혼성공정에서 pH 및 포화산소, 역세척 매체의 영향을 막오염에 의한 저항($R_f$) 및 투과선속(J), 총처리수량($V_T$) 측면에서 물 또는 질소, 산소 역세척 결과를 비교하였다. pH가 증가할수록 $R_f$는 감소하였고 J과 $V_T$는 증가하였다. 탁도 처리효율은 pH에 상관없이 물 또는 질소 역세척 모두 유사한 값을 보였고, 용존유기물(DOM) 처리효율은 물 역세척 시 일정한 경향을 보이지 않았다. $R_f$는 공급수를 산소로 포화시킨 무역세척(NBF)에서 포화산소(SO)가 없는 NBF보다 낮게 나타났다. DOM 처리효율도 SO가 있는 NBF에서 SO가 없는 NBF보다 낮게 나타났다. 이러한 결과는 SO가 광촉매 $TiO_2$와 반응하여 발생된 OH 라디칼이 모듈 내에 채워진 물에 의해 희석되었기 때문이다. 역세척 주기 10분에서 물 역세척보다 기체 역세척 시 DOM 처리효율은 큰 값을 보였다. 이러한 결과는 기체 역세척이 물 역세척보다 PES 구를 효과적으로 세척함으로써, PES 구에 의한 흡착과 광분해가 활발하게 진행되기 때문이다.

• 멤브레인
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• 제15권2호
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• pp.114-120
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• 2005

본 연구의 목적은 도시 하수처리를 위한 막결합형 $A_2O$공정에 관해 실제적인 정보를 얻고자 하는 것이다. 공경 $0.25\;{\mu}m$의 평판형 정밀여과막을 공기가 주입되는 호기조에 침지시켜 처리수는 저압으로 여과된다. 인공폐수를 대상으로 최적의 처리수질과 장기운전의 안정성 확보를 위한 내부반송율과 MLSS 농도 등의 최적 운전인자를 산정하고자 하였다. 내부반송은 각각 호기조에서 무산조로 반송한 것을 type 1, 무산조에서 혐기조로 반송한 것을 type 2라고 규정지었다. 플럭스는 15 LMH, type 1을 2Q로 고정하고 실험하였을 때 최적의 운전 조건은 MLSS 농도는 11,000 mg/L, type 2가 IQ로 나타났다. 이때, BOD $COD_{cr}$, T-N, T-P의 제거율이 각각 $97.3\%,\;94.2\%,\;64.0\%,\;63.0\%$로 타 내부반송율보다 효과적이었다.

• 상하수도학회지
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• 제29권2호
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• pp.261-269
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• 2015

In this study, we applied a membrane distillation process to investigate a feasibility of treating a wastewater with high concentration of organic matters including nitrogen and phosphorus. The laboratory scale experiment was performed by using a hydrophobic PVDF membrane with the pore size of $0.22{\mu}m$ and porosity of 75%. The installation was direct contact type where the temperature difference between a feed and permeate side was controlled to have a range from 20 to $60^{\circ}C$. We observed a flux variation and a concentration changes of COD, $PO{_4}^{3-}$-P, $NH_4{^+}$-N and conductivity of feed side as well as permeate side with various temperature differences (20 to $60^{\circ}C$), cross flow velocities (0.09 to 0.27 m/s) through the module, and pH (6.6 to 12.0) of the feed that has the initial concentration of COD about 1,000 mg/L, total nitrogen 390 mg/L, total phosphorus 10 mg/L, conductivity of $7,000{\mu}s/cm$. The results showed that the average flux was ranged from 4 to $40L/m^2/hr$ which was almost similar with the flux of NaCl and deionized water used as a feed solution. The lowest flux was obtained at the operating condition with the temperature difference of $20^{\circ}C$ and cross flow velocity of 0.09 m/s while the highest one was measured with $60^{\circ}C$ and 0.27 m/s. Above 99% of COD and $PO{_4}^{3-}$-P in the feed could be rejected regardless of an operating condition. However, the removal rate of ammonium nitrogen was varied from 64 to 99% depending on the pH of feed solution.

• 멤브레인
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• 제27권1호
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• pp.68-76
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• 2017

고강도, 내약품성, 무독성, 내연소성의 장점을 가지고 있는 PVdF (polyvinylidene fluoride) 나노섬유로 기공이 $0.4{\mu}m$ 평막을 제조한 후, 부직포와 평막으로 나권형 모듈을 제작하였다. 용존유기물의 흡착 제거를 위한 입상 활성탄(GAC, granular activated carbon) 흡착 컬럼과 자체 제작한 나권형 모듈로 혼성 수처리 공정을 구성하였다. 카올린과 휴믹산으로 조제한 모사 용액을 대상으로, 처리수를 재순환하는 경우와 배출하는 경우 각각 GAC 충진량의 영향을 알아보았다. 여과실험 후 물 역세를 하여 회복률과 여과저항을 계산하였다. 또한, 탁도와 $UV_{254}$ 흡광도를 측정하여 GAC의 흡착 효과를 고찰하였다. 그 결과, 처리수를 재순환하는 경우와 배출하는 경우 모두 탁도 처리율에는 GAC 충진량의 영향이 없었다, 하지만 GAC의 $UV_{254}$ 흡광도 처리율이 처리수를 순환하는 경우 0.7~3.6%이었는데, 처리수를 배출하는 경우 3.2-5.7%로 증가하였다. 처리수를 순환하는 경우 GAC의 충진량이 증가함에 따라, 가역적 여과저항($R_r$)과 비가역적 여과저항($R_{ir}$)은 감소하는 경향을 보였다. 그러나 총여과저항($R_t$)은 거의 일정하였고, 물 역세 회복률($R_b$)은 다소 증가하는 경향을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권3호
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• pp.295-301
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• 2015

폴리설폰 분리막을 이용한 바이오 메탄 가스 농축 특성을 이론적 방법으로 분석하였다. 병류 흐름 분리막 공정의 지배 방정식을 유도하고 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어를 이용하여 유도된 비선형 상미분 방정식을 수치 해석하였다. 공급 메탄 몰분율이 0.7로 주어진 전형적 운전조건에서 분리막 입구로부터 출구로 이동하면서 잔류 측 메탄몰분율은 0.7에서 0.76로 증가하였고 공급유량 대비 잔류유량 비는 1에서 0.79로 감소하였다. 공급 메탄 몰분율 또는 공급 압력이 증가할수록 잔류 측 메탄 몰분율은 증가하였다. 분리막 길이를 고정한 상태에서 분리막 면적이 감소하거나 투과 측 압력 대 공급 측 압력 비가 증가함에 따라 잔류 측 메탄 몰분율이 감소함을 확인하였다. 총 투과 분율이 증가할수록 잔류 측 메탄 몰분율은 증가하였고 메탄 회수율은 감소함을 관찰할 수 있었다.