• 공업화학전망
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• 제14권6호
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• pp.9-20
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• 2011

전 세계는 물 부족 문제를 해결하기 위한 대체수자원 개발에 다양한 노력을 기울이고 있으며, 그 중에 해수 담수화 기술이 가장 주목받고 있다. 특히 역삼투 방식의 해수담수화기술은 기존 증발식에 비해 에너지 소비량이 적기 때문에 매년 10% 이상의 높은 성장률을 기록하고 있다. 그러나 역삼투 방식의 해수담수화는 지표수를 이용하는 시스템에 비해 상당히 많은 에너지를 필요로 한다. 따라서 에너지 효율을 높이기 위한 다양한 공정 개발이 시도되고 있으며, 그 중에 대표적인 기술이 삼투현상을 이용한 FO (Forward Osmosis)와 PRO (Pressure Retarded Osmosis) 공정이다. 본 논문에서는 역삼투막을 이용한 해수담수화 기술의 현황과 한계를 살펴보고, 현 해수담수화공정을 보완할 기술로써 FO와 PRO 공정개발에 관한 최근 연구 동향과 이러한 신기술의 상용화에 필수적으로 요구되는 막에 대한 개발 현황을 살펴보았다.

• 청정기술
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• 제22권3호
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• pp.154-160
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• 2016

가스 하이드레이트 형성을 이용하여 담수를 생산하고자 하는 어떠한 공정이라도 가스 하이드레이트 형성속도는 경제적인 관점에서 매우 중요한 공정변수일 수밖에 없다. 이에 본 연구에서는 촉진제를 사용하여 R-134a(또는 HFC-134a) 가스 하이드레이트의 형성속도를 향상시키고자 하였는데 최종목표가 음용수 생산이므로 촉진제로 세가지 다른 형태의 식용 계면활성제를 선정하여 사용하였다. 음이온성인 카라기난(κ-carrageenan), 양쪽성인 레시틴(lecithin), 그리고 비이온성인 폴리소르베이트 80(polysorbate 80)이 그것이다. 식용 계면활성제의 농도를 변화시키면서 R-134a 가스 하이드레이트 형성속도가 어떻게 변하는지 관찰하였다. 어떠한 경우이든 식용 계면활성제의 첨가가 R-134a 가스 하이드레이트 형성속도를 향상시키는 것으로 관찰되었으며 그 효과는 폴리소르베이트 80 > 카라기난 > 레시틴의 순서를 보였다. 이론적인 설명을 위해 범밀도함수(DFT) 이론을 기반으로 한 분자모델링을 이용하여 각 식용 계면활성제를 구성하고 있는 원자들의 전하를 계산하였고 실험으로 관찰된 촉진제 효과가 계면활성제 내의 수소결합을 할 수 있는 산소들의 수와 그 산소들의 원자전하 값들이 음수인 정도에 비례하는 관계가 있음을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권9호
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• pp.677-685
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• 2011

역삼투막 공정의 무기질 스케일은 주로 산을 주입하거나 혹은 스케일억제제를 사용하여 제어하고 있다. 특히 최근에는 여러 가지 고분자 형태의 스케일 억제제가 개발되어 사용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 다른 성상의 스케일 억제제 세 개를 선택하여 $CaCO_3$ 무기질 오염에 대한 제어효과를 분석하였다. 농축계수가 1.43, 2.5 및 5일 때 Spectra Guard를 사용하여 회수율, 즉 농축계수에 따른 제어능을 비교하였고 농축계수가 2.5일 때 SHMP, Spectra Guard, Flocon 150 N을 사용하여 억제제별 제어능을 분석하였다. 그 결과 농축계수별 제어능 실험은 농축계수가 증가할수록 더 많은 양의 스케일 억제제를 필요로 하였으며, 필요량은 농축계수 5의 범위까지 거의 선형적인 관계를 나타내었다. 또한 임계값보다 적은 양의 스케일 억제제를 주입했을 경우 일정한 시간 경과 후에 스케일이 형성 되는 경향을 보였다. 실험한 세 종류의 스케일 억제제는 모두 스케일 억제 효과를 보였으나, 억제제별로 스케일 제어에 필요한 시간과 적정 주입량 등에 차이를 보였다. Spectra Guard는 주입농도가 0.6 mg/L 이상이면 바로 스케일 제어효과를 나타내었다. SHMP은 적정 농도는 0.4 mg/L로 작았으나 스케일 제어효과가 나타내는 데까지 약 30시간 이상이 걸렸다. Flocon 150 N은 3 mg/L 이상의 주입농도와 30시간 이상의 운전시간이 필요하였다. 이러한 적정 농도 및 제어 반응시간의 차이는 억제제 성분에 따른 억제 기작의 차이로 보이며, $CaCO_3$ 스케일 억제제로 polyacrylate 계의 Spectra Guard가 효과적임을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권1호
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• pp.81-86
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• 2013

소형디젤 발전기의 배기가스는 양적 및 질적 수준에서 유용하게 활용되기에는 부족한 폐열원으로 간주된다. 그러나 본 연구에서는 이러한 배기가스의 폐열을 히트파이프에 의해 회수하고 다중효용확산 증발에 의해 효율적으로 열을 이용하는 해수담수기를 제안하였다. 제안한 증류기는 $171^{\circ}C$의 배기가스에서 52 W 의 폐열을 회수할 수 있고, 이 회수 열량 중 약 85%가 약 70 g/h의 담수를 생산할 수 있는 유용한 열량으로 사용된다. 이 결과는 50cc, 4 행정 엔진을 가진 극소형 발전기의 폐열에 대하여 단효용 장치의 실험값이므로, 10 중효용으로 구성할 경우 약 500 g/h 의 성능을 가질 수 있는 것으로 계산되었다. 따라서 본 증류기는 전기와 담수가 동시에 부족한 지역에서 실제 필요한 식수량을 확보할 수 있는 소용량 담수화장치로 유용하게 활용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.545-551
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• 2020

이 연구는 함정 건조 중 국외도입된 물분사 추진기 임펠러 전체에 표면 점식이 확인되어 이에 대한 원인규명을 위하여 수행하였다. 물분사 추진기 임펠러의 재질은 듀플렉스 2205로 일반적인 스테인리스강인 316l 및 317L보다 부식 및 공식에 대한 저항성이 우수하며 높은 기계적 강도를 가지고 있어 각종 해양 구조물 및 해수 담수화 설비에 사용되는 재질이다. 물분사 추진기 임펠러에 표면 점식에 대한 원인분석을 위해 주사전자현미경 관찰 및 분자생태학적 분석 결과를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫 번째로 주사전자현미경을 통하여 표면 점식이 일어난 부위에서 "S" 성분을 발견할 수 있었고, 두 번째로 분자생태학적 연구결과 부식된 물분사 추진기 임펠러에서 채취한 샘플에 "dsrAB" 유전자가 검출되어, 임펠러 부식은 황산염 환원균에 의한 것으로 판단할 수 있었다. 향후 황산염 환원균에 의한 제품의 손상을 방지하기 위해선 함정 운항 전, 후에 황산염 환원균이 활동하기 어려운 환경인 65℃ 이상의 고온처리 실시, pH5이하 또는 pH9이상 유지, 선체와 추진기의 절연을 통한 과잉전자 생성 방지 등 예방적 관리가 필요하다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권8호
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• pp.627-634
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• 2009

본 연구는 염화 이온 ($Cl^-$)을 전해질로 이용하는 전기화학적 공정에서 생성되는 염소산화부산물인 클로레이트 ($ClO_3\;^-$, 염소산염)의 생성 메커니즘을 알아보기 위해 수행되었다. 우선, pH 및 초기농도에 따른 생성 특성을 살펴보았으며, 유리염소 생성과의 관련성 및 오존, OH 라디칼 등의 혼합산화제의 영향을 간접 평가하여 클로레이트의 생성 메커니즘을 구체화하였다. 그 결과, 클로레이트의 생성은 유리염소 (HOCl/$OCl^-$)의 전기화학적 반응을 주된 반응으로 하며, 염화 이온의 직접 양극산화 반응 및 OH 라디칼에 의한 경로가 있음을 확인하였다. 이어서 생성된 클로레이트가 퍼클로레이트로 산화되는 반응도 볼 수 있었다. 또한, 전극 간격에 따른 생성 농도를 유리염소 생성과 함께 평가하여, 유리염소 생성 효율은 극대화 시키되 클로레이트의 발생을 최소화 할 수 있는 최적조건을 찾는 방안을 제시하였다.

• 상하수도학회지
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• 제25권3호
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• pp.285-291
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• 2011

Membrane fouling is an unavoidable phenomenon and major obstacle in the economic and efficient operation under sea water reverse osmosis (SWRO). When fouling occurs on the membrane surface, the permeate quantity and quality decrease, the trans-membrane pressure (TMP) and operation costs increase, and the membrane may be damaged. Therefore, chemical cleaning process is important to prevent permeate flow from decreasing in RO membrane filtration process. This study focused on proper chemical cleaning condition for Shuaibah RO plant in Saudi Arabia. Several chemical agents were used for chemical cleaning at different contact time and concentrations of chemicals. Also autopsy analysis was performed using LOI, FT-IR, FEEM, SEM and EDX for assessment of fouling. Specially, FEEM analysis method was thought as analyzing and evaluating tool available for selection of the first applied chemical cleaning dose to predict potential organic fouling. Also, cleaning time should be considered by the condition of RO membrane process since the cleaning time depends on the membrane fouling rate. If the fouling exceeds chemical cleaning guideline, to perfectly remove the fouling, certainly, the chemical cleaning is increased with membrane fouling rate influenced by raw water properties, pre-treatment condition and the point of the chemical cleaning operation time. Also choice of cleaning chemicals applied firstly is important.

• 상하수도학회지
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• 제32권4호
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• pp.357-361
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• 2018

Forward osmosis (FO) process has been attracting attention for its potential applications such as industrial wastewater treatment, wastewater reclamation and seawater desalination. Particularly, in terms of fouling reversibility and operating energy consumption, the FO process is assumed to be preferable to the reverse osmosis (RO) process. Despite these advantages, there is a difficulty in the empirical step due to the lack of separation and recovery techniques of the draw solution. Therefore, rather than using FO alone, recent developments of the FO process have adapted a hybrid system without draw solution separation/recovery systems, such as the FO-RO osmotic dilution system. In this study, we investigated the performance of the hollow fiber FO module according to various operating conditions. The change of permeate flow rate according to the flow rates of the draw and feed solutions in the process operation is a factor that increases the permeate flow rate, one of the performance factors in the positive osmosis process. Our results reveal that flow rates of draw and feed solutions affect the membrane performance, such as the water flux and the reverse solute flux. Moreover, use of hydraulic pressure on the feed side was shown to yield slightly higher flux than the case without applied pressure. Thus, optimizing the operating conditions is important in the hollow fiber FO system.

• Ocean and Polar Research
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• 제25권4호
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• pp.447-457
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• 2003

In order to understand the distribution of changes of geochemical characteristics in surface sediments according to various environmental changes around the artificial Lake Shihwa, surface sediments were sampled at $13{\sim}15$ sites form 1997 to 1999 and analyzed by C/S analyzer, ICP/MS and AAS. The average $S/C_{org}$ ratio was 0.35 in the surface sediments, which is similar to 0.36, the characteristic ratio of marine sediments. Heavy metal contents and enrichment factors in the surface sediments tended to be decreasing from the head to the mouth of the Lake Shihwa. With the deposition of fine-grained sediments in the central part of lake, anoxic water column induced the sulfides compounds with Cu, Cd and Zn. Metals such as Al, Fe, Cr, Co, Ni, Cu, Zn and Cd except for Mn and Pb showed relatively high correlation coefficients among them. The contents of Cr, Co, Ni, Cu, Zn and Cd in the surface sediments of the lake were two to five times higher than those in the lake before dike construction and also in outer part of the dike. These are mainly due to the Input of untreated industrial and municipal waste-waters into the lake, and the accumulation of heavy metals by limitation of physical mixing. Although metal contents of the surface sediments at the sites near the water-gate due to outer seawater inflow tended to be lower than those during the desalination, heavy metals were deposited in areas around the new industrial complex in the evidence of spatial distribution of heavy metals in the sediments. This is mainly due to the input of untreated waste-waters from tributaries.

• 한국물환경학회지
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• 제24권1호
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• pp.63-68
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• 2008

This study was performed to assess the potential use of ozone or UV radiation for the treatment of water contaminated with sulfamethoxazole (SMX), which is frequently used antibiotic in human and veterinary medicines, especially focusing on the kinetic study and effect of pH. In a study using ozone alone, kinetic study was performed to determine second-order rate constant ($k_{O3,SMX}$) for the reactions of SMX with ozone, which was found to be $1.9{\times}10^6M^{-1}s^{-1}$ at pH 7. The removal efficiencies of SMX by ozone were decreased with increase of pH due to rapid decomposition of ozone under the condition of various pH (2.5, 5.3, 7, 8, 10). In a UV irradiation study at 254 nm, a kinetic model for direct photolysis of SMX was developed with determination of quantum yield ($0.08mol\;Einstein^{-1}$) and molar extinction coefficient ($15,872M^{-1}cm^{-1}$) values under the condition of quantum shielding due to the presence of reaction by-products formed during photolysis. For effect of pH on photolysis of SMX, SMX in the anionic state ($S^-$, pH > 5.6), most prevalent form at environmentally relevant pH values, degraded more slowly than in the neutral state (SH, 1.85 < pH < 5.6) by UV radiation at 254 nm.