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직접 접촉식막증발을 이용한 셰일가스 발생수의 처리에서 스케일 형성에 의한 막오염 경향 분석
Analysis of Fouling Propensity due to Scale Formation in the Treatment of Shale Gas Produced Water Using Direct Contact Membrane Distillation (DCMD) 원문보기

上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, v.30 no.5, 2016년, pp.511 - 519  

신용현 (국민대학교 건설시스템공학과) ,  고영훈 (국민대학교 건설시스템공학과) ,  최용준 (국민대학교 건설시스템공학과) ,  이상호 (국민대학교 건설시스템공학과) ,  손진식 (국민대학교 건설시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Shale gas has become increasingly important as a viable alternative to conventional gas resources. However, one of the critical issues in the development of shale gas is the generation of produced water, which contains high concentration of ionic compounds (> TDS of 100,000 mg/L). Accordingly, membr...

주제어

#막증발법   #셰일가스폐수 처리   #막오염   #결정화 현상  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 셰일가스 발생수의 처리를 위한 막증발공정의 적용가능성을 연구하고, 이 과정에서 발생하는 스케일 형성에 의한 막오염 특성을 분석하고자 하였다. 연구를 위하여 실험실 규모의 직접접촉식막증발(Direct contact membrane distillation: DCMD) 장치를 구성하여 활용하였으며, 실제 셰일가스 발생수를 모사할 수 있는 합성폐수를 제조하여 실험에 사용하였다.
  • 본 연구에서는 이러한 셰일가스 채굴 과정에서 발생하는 폐수 처리에 대한 문제를 해결하기 위하여 막증발(Membrane distillation: MD) 공정을 적용하고자 하였다. 막증발법은 고온의 유입수와 저온의 처리수 사이에 발생하는 증기압차이로 인한 증기의 이동을 이용하여 순수를 얻어내는 공정으로써 소수성의 다공성 분리막(Membrane)의 미세공극으로 증기만 투과하기 때문에 고순도의 순수를 생산할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
셰일가스를 수집하는 채굴과정에서 발생하는 문제점은? 특히 비전통 석유자원 중 셰일가스는 채산성 개선과 채굴 기술 발전으로 인해 경제적인 생산이 가능하게 되었으며, 매장량 또한 풍부하여 석유시장에 미치는 파급효과가 커질 것으로 예상되고 있다[1]. 그러나 셰일가스를 수집하는 채굴과정에서 다량의 화학물질을 포함하고 있는 폐수가 발생하여, 주변 환경의 수질을 악화시키는 문제가 대두되고 있으며 다량의 이온을 포함하고 있는 발생수(Produced water)는 기존의 방법으로는 처리가 어려운 것으로 알려져 있다.
셰일가스 채굴의 특징은? 전통 석유자원에 대한 의존도를 감소시키기 위하여, 최근 비전통석유자원의 개발이 진행되고 있으며, 향후에도생산규모가 더욱 확대될 것으로 전망되고 있다. 특히 비전통 석유자원 중 셰일가스는 채산성 개선과 채굴 기술 발전으로 인해 경제적인 생산이 가능하게 되었으며, 매장량 또한 풍부하여 석유시장에 미치는 파급효과가 커질 것으로 예상되고 있다[1]. 그러나 셰일가스를 수집하는 채굴과정에서 다량의 화학물질을 포함하고 있는 폐수가 발생하여, 주변 환경의 수질을 악화시키는 문제가 대두되고 있으며 다량의 이온을 포함하고 있는 발생수(Produced water)는 기존의 방법으로는 처리가 어려운 것으로 알려져 있다.
막증발(Membrane distillation: MD) 공정은 무엇인가? 본 연구에서는 이러한 셰일가스 채굴 과정에서 발생하는 폐수 처리에 대한 문제를 해결하기 위하여 막증발(Membrane distillation: MD) 공정을 적용하고자 하였다. 막증발법은 고온의 유입수와 저온의 처리수 사이에 발생하는 증기압차이로 인한 증기의 이동을 이용하여 순수를 얻어내는 공정으로써 소수성의 다공성 분리막(Membrane)의 미세공극으로 증기만 투과하기 때문에 고순도의 순수를 생산할 수 있다. 최근 막증발 공정은 차세대 해수담수화 기술로 주목받고 있으며, 역삼투 공정의 농축수 처리와 고농도 산업폐수처리와 무방류 재이용을 위한 검토가 진행되고 있다.
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참고문헌 (6)

  1. JENKINS, C D, BOYER, C M,2008,Coalbed andshale gasreservoirs, JPT,2012, Vol. 60, pp. 92-99. 

  2. X. Zhang, A.Y. Sun, and I.J. Duncan, Shale gas wastewater management under uncertainty. Journal of Environmental Management, 165, 2016, pp. 188-198. 

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  3. L.D. Tijing, Y.C. Woo, J.-S. Choi, S. Lee, S.-H. Kim, and H.K. Shon, 2015,Fouling and its control in membrane distillation-A review. JMS, 475, pp. 215-244 

  4. S. Lee, J. Kim, and C.-H. Lee, 1999,Analysis of $CaSO_4$ scale formation mechanism in various nanofiltration modules. JMS, 163(1), pp. 63-74. 

  5. S.A. Ali, I.W. Kazi, and F. Rahman, 2015,Synthesis and evaluation of phosphate-free antiscalants to control $CaSO_4$ . $2H_2O$ scale formation in reverse osmosis desalination plants. Desal, 357, pp. 36-44. 

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  6. A. Alkhudhiri, N. Darwish, N. Hilal, 2012, "Membranedistillation: A comprehensive review," Desal 287, pp. 2-18. 

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