막시장에서, 고분자 유기막(Polymeric membrane)은 무기막(Inorganic membrane)에 비해 많은 수요를 차지한다. 이는 유기막의 보편화로 가격 경쟁에 있어서 무기막에 비해 월등히 유리하며, 제조가 더 쉬운 탓이다. 반면, 무기막 시장에서는 세라믹 막의 수요가 높은데, 특히나 알루미나 막이 널리 쓰인다. 세라믹 막은 특히 고온, 극한 화학약품을 사용하는 환경에서의 공정에 적합하다(Laitinen Niina, 2002). 이 때문에, 세라믹 막은 석유화학, 전기 산업, 가스 분리 뿐만 아니라 식품, 음료, ...
막시장에서, 고분자 유기막(Polymeric membrane)은 무기막(Inorganic membrane)에 비해 많은 수요를 차지한다. 이는 유기막의 보편화로 가격 경쟁에 있어서 무기막에 비해 월등히 유리하며, 제조가 더 쉬운 탓이다. 반면, 무기막 시장에서는 세라믹 막의 수요가 높은데, 특히나 알루미나 막이 널리 쓰인다. 세라믹 막은 특히 고온, 극한 화학약품을 사용하는 환경에서의 공정에 적합하다(Laitinen Niina, 2002). 이 때문에, 세라믹 막은 석유화학, 전기 산업, 가스 분리 뿐만 아니라 식품, 음료, 생명공학과 제약계 등등 다양한 분야에서 많이 적용시키고 있다. 1986년에 이미 전세계 막 산업은 약 1조 달러의 시장이 형성되었다. 1989년에는 무기막 시장이 약 3천만 달러, 세라믹 막 계열은 1천만 달러 가까이 형성되었다. 요즈음, 전 세계 막 부문 산업은 연간 약 10조 달러의 시장을 형성하고 있다 (Anonymous, 2002). 최근 들어 수처리 분야에서는 유기막보다 높은 가격을 가짐에도 불구하고, 높은 막 투과율과 기계적, 화학적, 열적 충격에 대한 높은 저항력 등 많은 장점을 가진 무기막, 특히 세라믹 막에 대한 관심이 높아지면서 수처리 부문에서 세라믹 막을 적용하는 연구들이 많이 이루어지고 있다. Hagen (1996)은 선 응집(Preflocculate), 선 여과(Prefilter)된 댐 물의 입자 제거에 대한 고분자 막과 실리콘 탄화물(Silicon carbide) 막을 비교 실험 하였다. Matsui et al. (2003), Yonekawa (2004), Matsushita et al. (2005) 은 응집 과정 후 0.1-1 μm 사이의 공극 크기를 가진 알루미나 MF 막의 바이러스 제거에 대한 연구를 하였다. Lerch et al. (2005), Wessels (2006) 와 Heijman (2007)은 강물의 수처리를 위해 응집 후 0.1 μm 알루미나 막 여과를 실시하였다. 국내에서도 무기막에 대한 연구들이 활발히 진행 중이지만, 아직까지 수처리 분야에서의 세라믹 막에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 단점보다는 장점이 더 많은 무기막(세라믹 막)을 수처리 공정에 적용하는 연구가 많이 필요할 것으로 보인다. 현재 우리나라 정수장 약 600여개 중 크고 작은 완속여과를 운영하고 있는 정수장은 약 200여개가 있는데, 그 중 부산의 B 정수장은 약 8000m3/day 규모의 완속여과 정수장이다(WAMIS, 2007). 완속여과는 운전의 편리함이 큰 장점으로 작용하지만(Joslin, 1997), 일시적인 고탁도 유입시 운전 장애 및 각종 수질 변화에 큰 취약점이 있다(Great Lakes Upper Mississippi River Board,1992). 따라서 이를 대체하기 위하여, 정수처리 공정 내 세라믹 막 적용 가능성을 검토하고자 본 연구가 수행 되었다. 세라믹 막은 일반 유기막 보다 막 가격이 비싼 단점이 있지만, 높은 성능 특성과 긴 막의 수명(유기막의 교체주기가 1년이라고 보면, 세라믹 막은 10년 혹은 더 길게 사용가능) 때문에 막의 가격 대비 원금회수가 유기막에 비해 쉬울 것으로 보인다(E. P. Garmash et al., 1995). 본 연구에서는 B 정수장에서의 세라믹 막 적용을 검토하기 위하여 Batch-scale 과 Pilot-plant 에서의 세라믹 막 공정의 최적 전처리 조건, 최적 운전 조건 및 수질 특성에 따른 운전조건 등을 살펴보고자 한다.
막시장에서, 고분자 유기막(Polymeric membrane)은 무기막(Inorganic membrane)에 비해 많은 수요를 차지한다. 이는 유기막의 보편화로 가격 경쟁에 있어서 무기막에 비해 월등히 유리하며, 제조가 더 쉬운 탓이다. 반면, 무기막 시장에서는 세라믹 막의 수요가 높은데, 특히나 알루미나 막이 널리 쓰인다. 세라믹 막은 특히 고온, 극한 화학약품을 사용하는 환경에서의 공정에 적합하다(Laitinen Niina, 2002). 이 때문에, 세라믹 막은 석유화학, 전기 산업, 가스 분리 뿐만 아니라 식품, 음료, 생명공학과 제약계 등등 다양한 분야에서 많이 적용시키고 있다. 1986년에 이미 전세계 막 산업은 약 1조 달러의 시장이 형성되었다. 1989년에는 무기막 시장이 약 3천만 달러, 세라믹 막 계열은 1천만 달러 가까이 형성되었다. 요즈음, 전 세계 막 부문 산업은 연간 약 10조 달러의 시장을 형성하고 있다 (Anonymous, 2002). 최근 들어 수처리 분야에서는 유기막보다 높은 가격을 가짐에도 불구하고, 높은 막 투과율과 기계적, 화학적, 열적 충격에 대한 높은 저항력 등 많은 장점을 가진 무기막, 특히 세라믹 막에 대한 관심이 높아지면서 수처리 부문에서 세라믹 막을 적용하는 연구들이 많이 이루어지고 있다. Hagen (1996)은 선 응집(Preflocculate), 선 여과(Prefilter)된 댐 물의 입자 제거에 대한 고분자 막과 실리콘 탄화물(Silicon carbide) 막을 비교 실험 하였다. Matsui et al. (2003), Yonekawa (2004), Matsushita et al. (2005) 은 응집 과정 후 0.1-1 μm 사이의 공극 크기를 가진 알루미나 MF 막의 바이러스 제거에 대한 연구를 하였다. Lerch et al. (2005), Wessels (2006) 와 Heijman (2007)은 강물의 수처리를 위해 응집 후 0.1 μm 알루미나 막 여과를 실시하였다. 국내에서도 무기막에 대한 연구들이 활발히 진행 중이지만, 아직까지 수처리 분야에서의 세라믹 막에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 단점보다는 장점이 더 많은 무기막(세라믹 막)을 수처리 공정에 적용하는 연구가 많이 필요할 것으로 보인다. 현재 우리나라 정수장 약 600여개 중 크고 작은 완속여과를 운영하고 있는 정수장은 약 200여개가 있는데, 그 중 부산의 B 정수장은 약 8000m3/day 규모의 완속여과 정수장이다(WAMIS, 2007). 완속여과는 운전의 편리함이 큰 장점으로 작용하지만(Joslin, 1997), 일시적인 고탁도 유입시 운전 장애 및 각종 수질 변화에 큰 취약점이 있다(Great Lakes Upper Mississippi River Board,1992). 따라서 이를 대체하기 위하여, 정수처리 공정 내 세라믹 막 적용 가능성을 검토하고자 본 연구가 수행 되었다. 세라믹 막은 일반 유기막 보다 막 가격이 비싼 단점이 있지만, 높은 성능 특성과 긴 막의 수명(유기막의 교체주기가 1년이라고 보면, 세라믹 막은 10년 혹은 더 길게 사용가능) 때문에 막의 가격 대비 원금회수가 유기막에 비해 쉬울 것으로 보인다(E. P. Garmash et al., 1995). 본 연구에서는 B 정수장에서의 세라믹 막 적용을 검토하기 위하여 Batch-scale 과 Pilot-plant 에서의 세라믹 막 공정의 최적 전처리 조건, 최적 운전 조건 및 수질 특성에 따른 운전조건 등을 살펴보고자 한다.
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