최근 polyolefin계열의 고분자 분리막이 많이 사용되고 있는데 특히 그 중 polypropylene막은 특성상 내약품성 및 내열성이 뛰어나 막 손상이나 성능 저하가 비교적 적은 고분자 막으로 평가되고 있다. 그러나 재질의 소수성 특성 때문에 심각한 fouling을 유발하게 되어 이를 방지하기 위해 막 표면을 hydrophilic agent로 개질 시켜 fouling을 제어하는 기술이 진행되고 있다. 일반적으로 막 재질을 개질 시키기 위하여 sulfonating agents, ozone, 그리고 hydrophilic monomer등을 grafting하는 방법들이 사용되고 있는데, 이는 공정상의 어려움이 있고 완벽한 친수성의 부여를 기대하기가 어렵다. 또한 막 기공 구조의 변화와 붕괴를 초래한다는 단점이 있다. 이밖에 hydrophilizing agent 등을 이용하여 wetting시킴으로써 일시적인 친수화 처리를 하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 membrane matrix로 부터 hydrophilizing agent가 새어 나가므로 영구적으로 사용할 수 없으며, 특히 의료용 분리막으로 이용될 경우 유출된 hydrophilizing agent가 cell membrane을 공격하여 cell 분해와 같은 인체에 해로운 결과를 초래하기 때문에 부적당하다. 최근 들어 저온 plasma를 이용한 표면 개질의 방법이 연구되고 있는데, 이는 plasma가 고분자 물질의 구조나 화학적 반응성과는 상관없이 모든 고분자 물질의 표면을 일정하게 개질 시킬 수 있으며 여타의 다른 방법들과는 달리 막 제조시 residual solvent의 문제점과 swelling의 문제점들이 발생하지 않는 장점 때문에 최근 각광받고 있는 기술 중의 하나이다. 또한 다른 방법에 비해 막과 plasma와의 강한 흡착력 때문에 영구적 친수성을 가지게 할 수 있다. 본 연구에서는 저온 plasma를 이용한 표면 개질이 막의 친수성 향상 및 fouling 방지에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.
백합나무(yellow poplar)는 기후변화의 주범인 이산화탄소의 흡수율이 매우 뛰어나고 오존흡수율도 뛰어나 저탄소 녹생성장 시대에 적합한 수종이다. 속성수인 백합나무는 구조용 부재로의 성능은 약간 부족하지만 가구재나 내장재, 합판용재 등 다양한 용도로 활용가능한 수종이다. 본 연구에서는 백합나무를 이용하여 대단면 스킨팀버를 개발하고 압축 성능을 평가하였으며 다양한 용도 개발을 위해 수치해석 모델을 개발하였다. 정각형 스킨팀버는 소재에 대해 56.3%의 잔존 강도를 보여서 우수한 성능을 나타내었으며 원통형 스킨팀버의 경우 잔존면적율이 25%임에도 불구하고 소재에 대해 50% 가까운 압축 성능을 나타내어 가구용 뿐만 아니라 대단면 재료로써 다양한 쓰임새가 가능함을 보여주었다. 정각형과 원통형 모두 Brooming or end rolling이 주요 파괴모드로 나타났으며 부분적으로 splitting 파괴 모드도 나타났다. 잔존면적률이 큰 정각형 스킨팀버의 압축성능이 원통형 스킨팀버보다 높게 나타났지만 두 집단간에 압축성능에 있어 통계적 유의성은 보이지 않아 사용자의 편의대로 혼용하여 활용 가능할 것으로 판단된다. 수치해석 모델은 실제 압축성능 실험과 상당히 유사한 결과를 보였다. 따라서 다양한 형태와 치수에 대한 수치해석 모델 적용을 통해 백합나무 스킨팀버의 다양한 용도 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 넙치 양식장 시설 내로 유입되는 병원 미생물을 효과적으로 관리하기 위한 오존 처리 기준을 마련하고자 수행되었다. 유수식 환경에서 오존 주입량을 $0.3{\sim}3.0mg\;O_3L^{-1}$의 범위로 주입하면서 3분의 반응시간을 가진 후 ORP 320~410 mV에서 TRO가 $0.01{\pm}0.01mg\;L^{-1}$가 검출되었으며, 600 mV와 700 mV에서 $0.07{\pm}0.02mg\;L^{-1}$와 $0.16{\pm}0.03mg\;L^{-1}$가 검출되었다. 오존 처리에 따라 총세균수는 80.6~97.9%의 제거율을 나타내어 오존 처리를 통한 미생물 제거효과는 분명하게 나타났다. 230 g 넙치를 $8.0kg\;m^{-2}$ 밀도로 사육한 300~400 mV 실험구에서는 총세균수는 가장 낮은 값을 보였다. 특히 400~500 mV에서 Vibrio spp.와 그램음성균은 거의 검출되지 않았다. 일간사료섭취율은 300~500 mV에서 0.7% 이상을 나타내어 대조구인 자연해수보다 감소하지 않아 부작용이 적은 것으로 나타났다. 넙치 양식장으로 유입되는 병원 미생물은 유입수의 ORP 400 mV 수준에서 효율적으로 제거되는 것으로 조사되었다.
육상축양장 배출수 처리에 의한 대상해역의 수질개선 효과를 산정하기 위하여 생태계 모델시뮬레이션을 행하였다 가막만에서의 잔차류 패턴은 해수가 출입하는 북쪽의 협수도에서는 남향류가 강한 것으로 나타났으며, 남쪽 만구부에서는 동향류가 우세하며 시계방향의 환류가 강하게 나타났다. 9개 정점 표층에서의 DIP, DIN과 COD 농도의 지점별 계산치와 관측치를 비교한 결과 DIP의 경우 상대오차는 평균 14.3%, DIN은 평균 25.8% 그리고 COD는 평균 14.4%였다. DIP, DIN과 COD 모두 오염부하의 영향이 큰 만의 북서쪽에서 높은 농도를 나타내었다. 육상축양장 배출수의 오존처리 시스템 처리효율을 DIP 90%, DIN 80% 그리고 COD 60%로 적용하여 시뮬레이션 한 결과 DIP의 경우는 9개 정점에서 34.4~54.0% 범위로 평균 46.4%의 수질 개선효과가 나타났으며, DIN의 수질 개선효과는 0.4~25.4% 범위로 평균 8.4%로 나타났다. 그리고 COD는 만 전체적으로 농도가 감소하여 수질환경기준 I등급 영역이 확장되었으며, 9개 정점에서 15.6~29.4% 범위로 평균 22.7%의 수질 개선효과가 나타났다.
국제해사기구(IMO)는 선박평형수를 통한 수중생물의 이동을 막기 위해, 2004년 선박 평형수와 침전물 통제 및 관리를 위한 국제협약을 채택하였다. 34개 선박평형수 처리장치가 IMO 활성물질 승인을 받았고, 이 가운데 20개 처리장치가 최종승인을 받았다. 본 논문에서는 IMO 활성물질 승인을 받은 처리장치에 대한 작용 원리와 총잔류산화제(TRO) 농도를 고찰하였다. TRO 최대 허용 배출 농도는 중화장치를 통해 낮추어 대부분 0.2 ppm 이하의 농도를 보였으나, 최대 처리 허용 농도는 장치별로 1-15 ppm으로 큰 차이를 나타내었다. 처리장치 별로 TRO 처리 허용 농도의 차이는 처리장치의 특성 및 필터의 유무와 종류 등과의 연관성 보다는 생물 사멸시험 시 생물종 특성과 수온, 탁도 등 수질 특성에 기인하는 바가 크다고 판단된다.
The pH & alkalinity adjustment method by lime and carbon dioxide($CO_2$) for corrosion control in water distribution system was investigated to evaluate the corrosion characteristics of metal pipes, such as galvanized iron, copper, stainless steel, and carbon steel. When the pH in sand filtered and ozone+GAC treated water was increased with lime and $CO_2$ from 7.5 to 8.0, the concentration of residual chlorine decreased at higher pH and longer reaction time; the concentration of trihalomethane increased. The corrosion rate of coupons with corrosion control using lime and carbon dioxide was showed much smaller than those without corrosion control using pilot-scale simulated distribution system. The galvanized iron was corroded much faster than carbon steel, copper, and stainless steel. Especially, copper and stainless steel coupons were hardly corroded. The galvanized iron and carbon steel coupons with corrosion control were produced the corrosion products less than those without corrosion control by the results of environmental scanning electron microscope(ESEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy(EDS) analyses. The galvanized iron coupon with pH and alkalinity adjustment by lime and carbon dioxide was detected about 30 percent of zinc, when the carbon steel was detected about 30 percent of calcium by calcium carbonate products formation. For the results of X-ray diffraction(XRD) analyses, the goethite(${\alpha}$-FeOOH) was identified as primary corrosion product of galvanized iron without corrosion control, while the Zinc oxide(ZnO) was found on corrosion products of galvanized iron coupon with corrosion control as the results of EDS analyses. However, the carbon steel corrosion products regardless of corrosion control were composed predominantly of maghemite(${\gamma}-Fe_2O_3$) and hematite(${\alpha}-Fe_2O_3$).
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권1호
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pp.19-27
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2015
최근에 국제해사기구(IMO)에서 선박 평형수 처리장치(Ballast water treatment system, BWTS)와 관련된 국제 규정을 강화함에 따라 이에 대응할 수 있는 BWTS 기술개발의 중요성이 대두되고 있다. 지금까지는 세계 각국에서 선박 평형수 처리기술을 처리방식에 따라 크게 물리적 방식(막분리, 원심분리, 자외선 등)과 화학적 처리방식(염소처리, 오존처리, 화확약품 등)으로 개발하여 왔으나, 기존의 기술 방식들은 추가적인 구동전력, 낮은 생산성, 잔류처리 문제 등으로 기술적인 보완이나 대안이 요구되고 있다. 본 연구에서는 기존과는 다른 새로운 방식의 기계식 방식 평형수 처리장치의 설계를 위한 유동해석 연구이다. 고속 회전하는 몇 가지 디스크 형상에 따라 유동에서 발생하는 여러 가지 유동특성을 전산유체해석(CFD)를 통하여 분석하였다. 평판형 및 계단형 형상에서는 반경을 따라서 국부적으로 공동현상이 발생가능하며, 원주형에서는 전단응력 강도를 높일 수 있었다.
바나나, 오렌지 및 파인애플을 대상으로 시안화수소 처리후 잔류 특성을 평가하여 과실류에 대한 메틸브로마이드 대체 훈증제 개발 가능성을 조사하였다. 메틸브로마이드 훈증소독시 3일차에서 잔류량이 오렌지와 바나나에서는 1 mg/kg 미만 수준으로 나타났고, 파인애플의 경우에도 1 mg/kg을 조금 상회하는 수준으로 잔류허용 기준치 50 mg/kg을 훨씬 하회하고 있어 메틸브로마이드 잔류로 인한 독성문제는 우려할 수준이 아닌 것으로 평가되었다. 시안화수소 훈증소독의 경우 3일차에서 오렌지 50-60%, 바나나 70-80% 그리고 파인애플 50% 정도 분해 소실된 것으로 나타나, 잔류허용 기준치 5 mg/kg을 하회하는 1 mg/kg 미만 수준으로 나타났다. 이는 향후 메틸브로마이드 대체 훈증제로서 시안화수소의 사용이 가능함을 뒷받침하는 유용한 결과로 판단된다.
$SO_2$and CO gas removal characteristics of a wire-to-cylinder type nonthermal discharge plasma reactor in various applied voltage (-dc, ac, fast rising pulse and high frequency pulse) and a crossed dc magnetic field have been investigated. The experiment has been emphasized on the oxidizing characteristics of $SO_2$ and CO gas by $O_3$ and the applying of a crossed magnetic field, which would induce the cyclotronic and drift motions of electrons making the residual time longer in the removal airgap space. And it also would enhance the energy of electrons and the electrophysicochemical actions to remove the pollutant gases effectively. It is found thatthe corona onset voltage and the breakdown voltage were decreased with increasing the crossed magnetic field and decrease initial fed $SO_2$and CO concentration. As a result, a higher ozone generation and $SO_2$ and CO gas removal rate of 20[%] can be obtained with -dc, ac and fast rising pulse corona discharges in the crossed dc current-induced magnetic field. But high frequency pulse didn't show effect in applying of a crossed magnetic field.
This paper is a result of research conducted on the 800,000 m3/d capacity of A Water Treatment Plant (WTP) and 400,000 m3/d capacity of B WTP plant in operation in the Nakdong River region. We evaluated the effect of algae broom on the WTP operation based on the running data of both WTP and the data on the pre-oxidation process field test for algae control using sodium permanganate (SPM) at the B WTP. The study results showed that during the algal bloom period, the coagulant dose increased by 102% in A WTP and 58% in B WTP, respectively, and the chlorine dose also increased by 38% and 29%, respectively, which may affect Total trihalomethane (THM) production. Data such as algal populations and Chl-a, residual chlorine and THM, algal populations, and ozone dose appeared also highly correlated, confirming that algal broom affects WTP operations, including water quality and chemical dosage. As a result of the field test of B WTP, THMs appeared lower than that of the control, suggesting the possibility of the SPM pre-oxidation process as an alternative to algae-related water quality management. Furthermore, in terms of GHG emissions due to energy consumption, it was observed that the pre-oxidation process using SPM was approximately 10.8%, which is a very low ratio compared to the pre-ozonation process. Therefore, these results suggest that the SPM pre-oxidation process can be recommended as an alternative to low-carbon water purification technology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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