초록 ▼

연구개요 (정의, 중요성, 연구목표 및 성과, 독특성 및 발견사항)
해수와 기수는 지구상에 있는 전체 물의 약 97%를 차지한다. 따라서, 더욱 효율적이고, 가격경쟁력 있는 담수화 기술을 개발한다면 미래의 물부족 문제를 크게 경감시킬 수 있다. 역삼투압, 나노여과법은 현재의 담수화 기술중 가장 상업적으로 경쟁력이 있다. 이들 담수화 기술은, 고압을 가해 염수를 반투과성 막에 통과시키게 되고, 이 때 정수만 막을 통과해 흐르고 염분은 걸러지게 된다. 이번 프로젝트의 최종목표는 염수 속에 녹아있는 양이온/음이온을 효과적으로 (저압

연구개요 (정의, 중요성, 연구목표 및 성과, 독특성 및 발견사항)
해수와 기수는 지구상에 있는 전체 물의 약 97%를 차지한다. 따라서, 더욱 효율적이고, 가격경쟁력 있는 담수화 기술을 개발한다면 미래의 물부족 문제를 크게 경감시킬 수 있다. 역삼투압, 나노여과법은 현재의 담수화 기술중 가장 상업적으로 경쟁력이 있다. 이들 담수화 기술은, 고압을 가해 염수를 반투과성 막에 통과시키게 되고, 이 때 정수만 막을 통과해 흐르고 염분은 걸러지게 된다. 이번 프로젝트의 최종목표는 염수 속에 녹아있는 양이온/음이온을 효과적으로 (저압조건, 높은 물 흐름량과 처리량) 거를 수 있는 이온선택적 여과막을 개발하는 것이다. 미래에는 우리가 개발한 저압용(0.5-5.0 bar) 이온선택적 나노섬유 여과막이 최적화단계, 스케일업, 공증등을 마친 후, 점차적으로 수처리 및 담수화, 물의 재사용 분야에서 현재의 기술(역삼투압법, 나노여과법)들을 대체해 나갈 것으로 기대한다.

Abstract ▼

Seawater and brackish water from saline aquifers constitute ~constitute ~97% of the water on Earth. Ttherefore, future water shortages could be alleviated if we develop nmore ew strategies can be found very quickly. According to the World Resources Institute, 2.3 billion people (~40% of the world’s

Seawater and brackish water from saline aquifers constitute ~constitute ~97% of the water on Earth. Ttherefore, future water shortages could be alleviated if we develop nmore ew strategies can be found very quickly. According to the World Resources Institute, 2.3 billion people (~40% of the world’s population) live in water-stressed areas.Thus, there is a critical need for efficient and cost-effective technologies to Due to dwindling water resources, desalinateion saline water (e.g. seawater and brackish water). Reverse Osmosis (RO) and nanofiltration (NF) have emerged as the best commercially available technologies for seawater and brackish water desalination. In RO and NF, high pressure (10-70 bar) is applied to force saline water through a semi-permeable membrane that retains the salts (e.g., dissolved ions) while allowing the pure water to pass through. The overall objective of this project is to develop low-pressure and ion-selective nanofibrous membranes that can effectively reject dissolved cations/anions in saline water with higher water flux and recovery. In the future, we expect these new low-pressure (0.5-5.0 bar) and ion-selective nanofibrous membranes to gradually replace current RO/NF membranes used in water treatment, desalination and reuse once they become optimized, scaled-up and certified.

목차 Contents

• EEWS Research 2010 Final Report ... 1
• Summary (English) ... 2
• 국문 요약문 ... 4
• 1. Research Purpose ... 6
• 1A. Need for a new generation of sustainable technologies for water desalination ... 6
• 1B. The reason of our collaboration ... 6
• 1C. Research Objectives and Market Potential ... 8
• 2. Research Targets and Achievements ... 9
• 3. Research Methods ... 10
• 3.1. Task 1: Synthesis of Ion-Selective Hyperbranched Polyethyleneimine (PEI) ... 10
• 3.2. Task 2: Synthesis of Ion-Selective Hyperbranched Nanoparticles ... 11
• 3.3. Task 3: Prepartion of Ion-Selective Nanofibrous Composite (NFC) Membranes ... 13
• 3.4. Task 4: Multiscale Modeling of Ion-Selective Macromolecules and Nanoparticles ... 16
• 4. Research Results ... 22
• 4.1. Task 1 & 2: Synthesis of Ion-Selective Hyperbranched Nanoparticles ... 22
• 4.2. Task 3: Preparation of Ion-Selective Nanofibrous Composite (NFC) Membranes ... 23
• 4.3. Task 4: Multiscale Modeling of Ion-Selective Nanofibrous Composite (NFC) Membranes ... 27
• 5. Research Outcomes ... 30
• (1) Publication ... 30
• (2) Conference presentation ... 30
• (3) Patents ... 30
• (4) Creation of New Big Project ... 31
• 6. Reference ... 31
• 1. 연구목적 ... 33
• 1A. 담수화 분야의 새로운 지속가능기술 개발의 필요성 ... 33
• 1B. 공동 연구의 필요성 ... 33
• 1C. 연구목표 및 시장가능성 ... 35
• 2. 연구목표와 성과 ... 36
• 3. 연구방법 ... 38
• 3.1. 과제 1 : 이온선택적 하이퍼브랜치 Polyethyleneimine(PEI)의 합성 ... 38
• 3.2. 과제 2 : 이온선택적 하이퍼브랜치 나노입자의 합성 ... 39
• 3.3. 과제 3 : 이온선택적 NFC 여과막의 합성 ... 41
• 3.4. 과제 4: 이온-선택적 거대분자 및 나노입자의 멀티스케일 모델링 ... 44
• 4. 연구결과 및 고찰 ... 50
• 4.1. 과제 1& 2: 이온선택적 하이퍼브랜치 나노입자의 합성 ... 50
• 4.2. 과제 3: 이온선택적 NFC 여과막의 합성 ... 51
• 4.3. 과제 4: 이온-선택적 거대분자 및 나노입자의 멀티스케일 모델링 ... 55
• 5. 연구결과물 발표실적 ... 58
• 5.1. 학회발표 ... 58
• 5.2. 논문 ... 58
• 5.3. 특허 ... 58
• 5.4. 대형 신규과제 발굴의 기여 ... 58
• 6. 참고문헌 ... 58
• 끝페이지 ... 60