• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1637-1641
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• 2009

본 연구는 막공정을 이용하는 수처리기술에 있어서 최대 난점 중의 하나인 fouling 현상을 억제하기 위하여 여과방향의 반대방향에서 여과수를 지속적으로 분사하여 줌으로써 여과와 세정이 동시에 일어나는 동시세정방식을 평가하기 위한 것이다. 실험은 성균관대학교 환경플랜트 내에 pilot 실험지를 조성하여 실시하였으며, 실험원수는 오수처리방류수를 저류하는 연못수와 오수원수를 혼합하여 농도를 조절한 후에 저농도와 고농도 조건에서 실험을 실시하였다. 저농도 조건(SS 10$\sim$20 mg/L)에서는 연못의 HRT를 고려하여 일일 5시간 씩 8일간 가동하였고, 고농도 조건(SS 200 mg/L 이상)에서는 8시간씩 가동하였다. 저농도의 경우에는 가동기간 중 배수가 일어나지 않았고, 일일 운전 종료 후 유지관리를 위한 강제배수만 실시하였다. 고농도에서는 초기에 배수가 짧은 term으로 자주 일어났지만, 20분 이상의 비교적 긴 여과지속시간을 유지하였고 유입수 농도가 낮아지면서 배수타임이 점점 늘어나는 경향을 보였다. 이러한 결과는 동시세정방식에 의한 여과기술에 있어 유입수 농도가 fouling 발생빈도에 크게 영향을 미친다는 것을 의미하며, $5\;{\mu}m$의 미세막에서도 고농도 운전이 가능하다는 사실을 보여준다. 동시세정방식은 Rum Filter의 fouling을 억제하고 지속적인 운전을 가능하게 해주는 핵심기술이다. 세정 시 세정압력설정은 매우 중요한 운전인자 중 하나인데, 세정압력이 너무 클 경우에는 소요되는 동력이 많아져 효율적인 설계 및 운전에 장애요인이 될 수 있고, 너무 낮을 경우에는 세정이 제대로 되지 않고 여과막 내부와 외부의 압력차를 크게 가져와 배수타임이 빨라지는 결과를 초래한다. 따라서 적절한 세정압력을 파악하고 설정하기 위하여 세정압력을 변화시켜가면서 이에 따른 차압의 변화를 관측하여 보았다. 여과막의 공극과 세정압력에 변화를 주면서 실험을 한 결과, 세정압력이 커지면 여과막에 작용하는 부하가 약간 증가하는 것으로 나타났지만, 그 차이가 $0.02\;kg_f/cm^2$으로 나타나, $4.0\;kg_f/cm^2$ 이상의 세정압력에서 적용이 가능한 것으로 나타났다. 또한, 유입유량을 설정하기 위하여 $4.5\;kg_f/cm^2$의 세정압력을 유지한 상태로 유입유량을 점진적으로 증가시키면서 압력의 변화를 관측하였다. $5\;{\mu}m$에서는 180 LPM 및 200 LPM에서, $8\;{\mu}m$에서는 200 LPM에서 자체적으로 설정한 배수차압 상승분인 $0.1\;kg_f/cm^2$를 초과한 것으로 나타났고, $10\;{\mu}m$ 이상에서는 모두 200 LPM이상 처리해도 배수압력에 걸리지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 현재 본 시스템에 적용하고 있는 유입유량 기준치를 2배 이상 상회하는 결과로서 추가적인 실험을 통하여 기존 여과기술보다 여과지속시간이길고, 여과 flux가 높은 기술을 개발할 수 있을 것으로 판단된다.

• 문화기술의 융합
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• 제4권2호
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• pp.211-216
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• 2018

흡착과 막을 융합시킨 분리기술은 수처리와 같은 환경 분야에서 많은 응용이 기대된다. 이 융합기술에 막분리 공정에서 문제가 되는 막 fouling을 억제시키기 위해 막표면에 카본휘스커를 성장시킨 기능성 카본막을 개발하였다. 본 연구에서는 기능성 카본막의 제조 Mechanism을 밝히기 위해, 각각의 혼합비율인 폴리머라텍스로 전처리를 하고 CVD(Chemical Vapor Deposing)법에 따라 막을 제조하였다. 이 막을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope(SEM)), CHN분석기(Elemental Analyzer), X-선회절법(X-Ray Diffraction(XRD))으로 분석하였다. 그 결과 3번막(PVdC(PolyVinyl di-Chloride):PVC(Polyvinly Chloride)=4.5:55)의 경우가 카본휘스커의 직경과 밀도가 높았다. 이것은 폴리머라텍스의 수소함유량에 따라 카본휘스커의 직경과 밀도를 조절하는 것이 가능할 것으로 보인다.

• 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.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권2호
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• pp.83-91
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• 2012

본 총설은 N-acyl-homoserine lactone (AHL)에 기반한 quorum sensing(QS)을 비롯한 다양한 QS 시스템 및 생물막 형성과의 관련성에 대한 연구 동향을 정리하였다. 또한 anti-QS으로서 quorum quenching 전략을 이용한 생물막 억제 연구 동향에 대해 중점적으로 서술하였다. 세균의 독특한 신호전달 체계인 QS는 AHL과 같은 특정한 신호분자의 농도에 의해 세균의 집단적 행동 양식이 결정되는 세포밀도-의존성 유전자 발현 조절 메커니즘이다. QS 시스템은 미생물의 부착 및 생물막 형성에 있어 중요한 역할을 한다. AI-1이나 AI-2에 의한 QS는 생물막 형성 과정에 필요한 세포외 다당류, 단백질, 세포 외 DNA 등 주요한 구성 성분 등의 생산뿐만 아니라, 세균의 운동성 조절, 부착, 생물막 해체 과정까지도 조절하는 기능을 한다. 일부 세균의 경우 QS시스템 이외에도 second messenger로 알려진 c-di-GMP에 의한 signaling이 QS와 서로 연결되어 생물막 형성이나 병독성과 같은 타깃들을 함께 조절한다. 생물막은 병원성 세균에 의한 감염 시 여러 가지 병독성 가운데 가장 중요한 요소 중 하나이기 때문에, 생물막 형성을 조절하는 QS를 차단하기 위한 다양한 anti-quorum sensing 전략이 연구되고 있다. Anti-QS 접근 방식은 의학적 이용뿐만 아니라 물에 노출되어있는 MBR을 비롯한 많은 산업적 장치 등에서 생물막 형성으로 인한 손상 및 오염을 방지하기 위해 쓰일 수 있다. Anti-QS 전략 중 신호분자인 AHL을 무력화 시키는 quorum quenching 효소(AHL-lactonase, AHL-acylase, oxidoreductas)를 이용하여 생물막 형성을 억제할 수 있으며, 막을 이용한 수처리 공정에서 막에 발생하는 biofouling을 완화시킬 수 있는 새로운 anti-fouling 처리 기술로서 이러한 QQ 효소의적용 가능성을 보여 주고 있다.