물 부족 국가인 우리나라는 정수를 위한 설비시설을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 그럼에도 불구하고 잦은 수질오염사고와 최근의 구제역으로 인한 가축 매몰지의 침출수 문제 등은 엄격한 수질관리의 필요성을 다시 한 번 깨닫는 계기가 되었다. 현재 가정용 정수기는 4단계 또는 5단계 정수처리 시스템을 적용하고 있으며 각 단계는 Sediment filter, Pre-carbon filter, UF/RO membrane filter, Post-carbon filter로 구성되어 있고 5단계는 Ceramics filter를 마지막 단계에 추가하여 구성하고 있다. 본 연구는 국내 가정용 정수기 필터의 물리적 특성을 파악하는 것이며 6개 사의 시제품을 통하여 분석하였다. 필터의 표면과 형상의 관찰은 SEM 분석을 통하여 이루어졌으며 Sediment filter, UF membrane filter, RO membrane filter의 기공의 크기는 30~47 ${\mu}m$, 0.005~0.5 ${\mu}m$, 0.025~0.25 ${\mu}m$의 분포를 보였고 활성탄의 비표면적은 622 ~ 1,308 $m^2/g$의 분포를 보였다.
물 부족 국가인 우리나라는 정수를 위한 설비시설을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 그럼에도 불구하고 잦은 수질오염사고와 최근의 구제역으로 인한 가축 매몰지의 침출수 문제 등은 엄격한 수질관리의 필요성을 다시 한 번 깨닫는 계기가 되었다. 현재 가정용 정수기는 4단계 또는 5단계 정수처리 시스템을 적용하고 있으며 각 단계는 Sediment filter, Pre-carbon filter, UF/RO membrane filter, Post-carbon filter로 구성되어 있고 5단계는 Ceramics filter를 마지막 단계에 추가하여 구성하고 있다. 본 연구는 국내 가정용 정수기 필터의 물리적 특성을 파악하는 것이며 6개 사의 시제품을 통하여 분석하였다. 필터의 표면과 형상의 관찰은 SEM 분석을 통하여 이루어졌으며 Sediment filter, UF membrane filter, RO membrane filter의 기공의 크기는 30~47 ${\mu}m$, 0.005~0.5 ${\mu}m$, 0.025~0.25 ${\mu}m$의 분포를 보였고 활성탄의 비표면적은 622 ~ 1,308 $m^2/g$의 분포를 보였다.
It is important to establish water treatment technologies for drinking water because Korea belongs to water-stressed country. Leachate from recent incident of foot-and-mouth disease has become an opportunity to be aware of the need to manage water quality. Water purifiers are adopted to four or five...
It is important to establish water treatment technologies for drinking water because Korea belongs to water-stressed country. Leachate from recent incident of foot-and-mouth disease has become an opportunity to be aware of the need to manage water quality. Water purifiers are adopted to four or five steps of filtration process. Each steps are composed of a sediment filter, a pre-carbon filter, an UF or a RO membrane filter and a post-carbon filter. And additionally a ceramic filter can be used as a final stage. In this study, operational conditions in each steps are examined and characteristics of each filters are investigated. SEM analysis is used for filter surface and shape investigation using 6 commercial samples. Pore sizes of the sediment filter, the UF membrane filter, and the RO membrane filter are 30~47 ${\mu}m$, 0.005~0.5 ${\mu}m$, and 0.025~0.25 ${\mu}m$, respectively. Specific surface areas of activated carbons are ranged from 622 to 1,308 $m^2/g$.
It is important to establish water treatment technologies for drinking water because Korea belongs to water-stressed country. Leachate from recent incident of foot-and-mouth disease has become an opportunity to be aware of the need to manage water quality. Water purifiers are adopted to four or five steps of filtration process. Each steps are composed of a sediment filter, a pre-carbon filter, an UF or a RO membrane filter and a post-carbon filter. And additionally a ceramic filter can be used as a final stage. In this study, operational conditions in each steps are examined and characteristics of each filters are investigated. SEM analysis is used for filter surface and shape investigation using 6 commercial samples. Pore sizes of the sediment filter, the UF membrane filter, and the RO membrane filter are 30~47 ${\mu}m$, 0.005~0.5 ${\mu}m$, and 0.025~0.25 ${\mu}m$, respectively. Specific surface areas of activated carbons are ranged from 622 to 1,308 $m^2/g$.
그러므로 본 연구에서는 시중에 상용화 되어있는 정수기용 필터 시스템의 운전조건 및 특성을 분석하고 향후 고효율 저압손의 필터시스템 개발을 위한 자료로 활용하고자 하였다.
본 연구에서는 낮은 압력손실과 에너지효율을 높일 수 있는 필터개발을 위하여 국내 가정용 정수기 필터의 사용현황과 특성을 파악하고 분석하고자 하였다. ;
제안 방법
각각의 필터의 물리적 여과 특성을 파악하고자 전자현미경 사진을 이용하여 기공의 크기를 분석하였으며 평균 기공 크기는 선행연구[6]를 참조하여 3개의 섬유에 접하는 원을 그려 100개의 원을 샘플링 하여 평균 크기 분포를 계산하였다. 전자현미경을 이용하면 입자의 2차원의 투영면적을 관찰하고 여러 가지의 단일입도를 얻을 수 있다.
대상 데이터
국내 가정용 정수기의 현황을 분석하기 위해 시중에 판매되고 있는 시제품 중 UF 멤브레인 방식과 RO 멤브레인 방식의 각각의 필터를 검체로 선정하여 진행하였으며 Table 1에 분석에 사용된 6개사의 필터시스템을 구분하여 나타내었다. 이중 5개사의 필터시스템은 침전필터(Sediment Filter), 멤브레인 필터, 그리고 2개의 활성탄 필터로 구성된 4단계의 정수 필터 시스템을 채택하고 있었고 나머지 1개 사는 세라믹 필터를 추가하여 저수조에 저장된 정수된 물의 오염을 방지하는 목적으로 사용하고 있었다.
데이터처리
입도의 종류에는 투영면적을 반으로 나누는 선분의 길이(dm)인 Martin 입경과 투영면적과 동일한 넓이를 가지는 원의 지름(dA)에 상당하는 넓이상당입경 그리고 투영면적의 가장자리에 접하는 가장 긴 선분(lmax)인 Feret 입경이 있다. 본 연구에서는 Feret 입경을 통하여 통계적 평균입도를 결정하였으며 전자현미경을 통해 침전필터와 UF 및 RO 필터 표면의 기공을 샘플링 하여 평균 크기 분포를 계산하였다.
성능/효과
2) 침전필터는 모래나 녹, 철 등의 큰 오염입자들을 걸러내고 Pre-carbon 필터를 통하여 물속의 잔류 염소 성분을 1차적으로 제거하며 UF/RO 멤브레인 필터를 통하여 미립자의 중금속, 발암물질, 미생물 등을 여과시키게 된다. 그 후 여과된 물은 Post-carbon 필터를 통과하며 잔류염소와 미생물을 다시 한 번 여과하여 수중의 잔존 오염물질을 완벽히 제거하는 구조이다.
3) 평균 기공크기는 침전필터의 경우 30~47 ㎛, UF 멤브레인 필터는 0.025~0.25 ㎛의 분포를 가지고 있으며, Pre-carbon 필터와 Post-carbon 필터에는 비표면적이 각각 776~1,309 m2/g, 622~1,226 m2/g인 야자각계열의 입상활성탄이 사용되고 있었다.
4) 운전 압력조건은 0.392~0.827 MPa로 다양하였으며 작동 온도범위는 38~45 ℃로 나타났다.
후속연구
827 MPa로 가장 높은 압력조건에서 운전이 가능한 것으로 나타났다. 추후 실험을 통한 단위면적당 압력손실 값에 대한 분석이 필요할 것으로 생각한다. ;
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
침전필터의 메이커별 차이가 있는가?
정수 처리과정에서 비교적 큰 크기의 모래, 철 및 기타 토양성분 등을 제거하며 동시에 미세한 입자 또한 여과함으로써 후단필터로 유입되는 오염물의 부하를 저감시켜 미세 기공이 막히거나 손상 되어 수명이 단축되는 것을 차단하는 역할을 한다. 형태적으로 메이커별로 큰 차이는 없었으며 직경이 수 ㎛ ~ 10 ㎛ 정도의 섬유들로 구성되어 있음을 확인할 수 있다.
국내 정수기 시장의 추이는?
이미 널리 알려진 바와 같이 우리나라는 향후 물부족이 예상되는 국가[1]로 분류되어 양질의 수자원 확보와 유지관리가 필요함에도 불구하고 1990년 낙동강 페놀 유출사고 및 최근 구제역으로 인한 가축 매몰지의 침출수[3] 문제까지 크고 작은 수질오염 사고가 빈번히 발생하고 있다. 이러한 수돗물에 대한 불신은 수돗물을 대체할 수 있는 정수기 산업이 성장하게 된 계기가 되었으며 국내 정수기 시장은 2007년 약 9,700억원에서 2009년말 기준으로 1조 6,000억원 규모로 성장하고 있으며, 보급률은 2010년 말 기준으로 54.3%에 이르고 있다[4].
물속의 어떤한 물질이 새로운 오염물질을 발생시키는 원인물질이 되는가?
물속에는 천연유기물질을 비롯한 수많은 이온성 물질, 화학물질은 상수처리 과정에서 완전히 제거가 되지 않고 일부 남아서 새로운 오염물질을 발생시키는 원인물질로 작용을 하게 된다. 그중 천연 유기물질은 응집제나 소독제의 요구량을 증가 시키고 소독 부산물을 발생시키며 이는 인체에 흡수되어 암을 야기하는 발암물질로도 작용을 하게 된다.
참고문헌 (7)
Minister of Land, Transport and Maritime Affairs, http://www.mltm.go.kr/USR/policyData/m_34681/dtl.jsp? search 물&srch_dept_nm&srch_dept_id&srch_usr_nm &srch_usr_titlY&srch_usr_ctnt&search_regdat e_s&search_regdate_e&psize10&s_category p_sec_3&p_category&lcmspage1&id226, Accessed February 20, 2013.
M. Echegaray, Membrane Filtration and Water Desalination, USA: Wexford, 2008.
Ministry of Environment, http://www.me.go.kr/ web/286/me/common/board/detail.do?boardIdno tice_02&decoratorme&idx183061, Accessed February 20, 2013.
Korea Water Purifier Industry Cooperative, http://211.47.151.18:8002/comun/archives_view. aspx?tblBOARD10&mode&searchtype&sear chstr&idx2049, Accessed February 20, 2013.
ImFact, Status of the Water Industry and Business Prospects, ImFact Publishing Co., Korea, 2011.
S. H. Jung, A Study on the Filtration Characteristics of Electro-positively Charged Nano-fiber Filter in Water, M.S. thesis, Department of Mechanical Engineering, Pusan National University, Korea, 2005.
J. D. Kim, Evaluation of Optimal Operating Condition for Water Treatment using Microfiltration System, M.S. thesis, The University Seoul, Korea, 2008.
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