초록 ▼

1) 수처리에 적합한 전기방사 나노섬유 멤브레인을 합성하여, 특성평가를 통한 수처리공정 적용의 가능성을 확인하였고, 이는 기존 상용화 수처리 멤브레인에 비해 높은 물생산양 및 오염물질 제거효율을 나타냈음을 확인함과 동시에 본 기술을 통해 멤브레인의 한계를 개선시킬 것으로 판단.
2) 바이오파울링 저감을 위하여 생물계면활성제인 Rhamnolipid를 적용하여 이에 따른 제거능을 미생물의 종, 계면활성제의 다양성에 따라서 평가하였고, 미생물 표면에 미치는 영향을 평가하여 저감기작을 확인하였음. 이는 막기반 수처리 기술의 유지비용

1) 수처리에 적합한 전기방사 나노섬유 멤브레인을 합성하여, 특성평가를 통한 수처리공정 적용의 가능성을 확인하였고, 이는 기존 상용화 수처리 멤브레인에 비해 높은 물생산양 및 오염물질 제거효율을 나타냈음을 확인함과 동시에 본 기술을 통해 멤브레인의 한계를 개선시킬 것으로 판단.
2) 바이오파울링 저감을 위하여 생물계면활성제인 Rhamnolipid를 적용하여 이에 따른 제거능을 미생물의 종, 계면활성제의 다양성에 따라서 평가하였고, 미생물 표면에 미치는 영향을 평가하여 저감기작을 확인하였음. 이는 막기반 수처리 기술의 유지비용 저감에 큰 기여를 할 것으로 기대함.
3) 생산수 증가 및 삼투에너지 회수를 위한 Lab-scale의 MD 및 PRO시스템을 최적화시켰으며, MD-PRO 하이브리드 시스템의 성능에 영향을 미치는 변수들을 도출하고, 그 특성을 파악함. 또한 Lab sacle 실험을 통해 MD-PRO 하이브리드 공정운전 데이터와 시뮬레이션 결과 비교를 통한 모델의 유효성을 검증함.
4) 다양한 수처리공정을 통하여 미량유해물질로 분류될 수 있는 항생제 내성 유전자 또는 박테리아의 항생제 내성의 확산을 방지하고자 본 연구를 진행함. Lab-scale에서의 다양한 수처리 공정 (염소, 오존, UV처리)의 효율을 검증하였고, 모델 ARB, ARGs를 선정함으로써 염소, 오존, UV처리 등을 통한 비활성화 효율을 비교분석함.
5) 수계내 의약품의 비대상 생물에 대한 독성을 측정하는데 있어서 다세대 노출(8세대)의 영향을 평가 하였고 또한 본연구의 실험설계와 결과는 사례가 없던 연구결과로써 높은 독창성과, 현재까지의 독성연구방법이 가지고 있는 한계점을 제시함으로써 새로운 연구방향을 제시함.

Abstract ▼

[Section 1]
High quality polyethersulfone electrospun nanofiber membranes (PES ENMs) could be fabricated by using NMP as solvents. Uniform fiber morphology (diameter: 600~700nm) was obtained at PES concentrations from 30 wt% in NMP. The mechanical properties (e.g.modulus and tensile strength) wer

[Section 1]
High quality polyethersulfone electrospun nanofiber membranes (PES ENMs) could be fabricated by using NMP as solvents. Uniform fiber morphology (diameter: 600~700nm) was obtained at PES concentrations from 30 wt% in NMP. The mechanical properties (e.g.modulus and tensile strength) were significantly improved and the enhanced mechanical properties were caused by the fusion of inter-fiber junction points. This mechanical properties can increase the applicability of PES ENMs as water treatment membrane. Finally, membrane performance was tested for PES ENM. Their flux performance and particle rejection ability were in the range of microfiltration (MF) and higher than other commercial MF membranes. In conclusion, the fabricated PES ENM is very effiective as membrane for water treatment.
[Section 2]
Rhamnolipid could remove biofouling effectively because of their anti-microbial activity and induction of biofilm dispersal properties. Through the analysis of cell surface properties, biofouling reduction mechanism could be explained.
This study would be applied on other research field including medicine and food sciences to reduce biofilm from the surfaces. In addition, the established methods to prove biofilm reduction from membrane are expected to be widely used for other research group.
[Section 3]
Researches on stand-alone MD, PRO, and hybrid MD-PRO are conducted in both modeling and experimental aspects. Experimental results showed that temperature had higher effect than feed concentration in stand-alone MD system while membrane type, applied pressure, draw concentration affected the performance of the stand-alone PRO in terms of water flux and power density. In the case of MD-PRO hybrid, the experimental values were lower than expected values. It is expected that the limitation of MD module size in a lab-scale system affected the performance.
We simulate the performance of medium-sized MD-PRO hybrid plant. As the MD feed temperature was increased, water production and MD recovery rate were increased as well as the power density of following PRO process was increased. However, the energy needs to heat the MD solution were dramatically increased. Therefore, it was confirmed that MD has advantages when the heat source is free or waste heat can be used with lower price.
[Section 4]
To know inactivation efficiency of antibiotic ARB and ARGs by various oxidation processes, ozonation, chlorination, and UV disinfection were performed in this study, depending on the oxidant exposure or UV dose. The inactivation patterns of target ARGs, AmpR and KanR existed on pUC4K plasmid, similarly occurred during performed all oxidation processes. An extended amplicon qPCR assay successfully performed to capture the damage of target ARGs in this study.
[Section 5]
From the results, impacts of propranolol on growth rate and heart beat rate of Daphnia magna were observed. Additionally, temporary and statistically significant impacts were discovered. These impact imply the possibility that APIs can affect to different species of aquatic organisms.
Results of this research can be utilized for bridging initial bio-marker impact and final individual adverse outcome by conducting toxicity study on bio-marker at molecular level. Additionally, by adapting design used in this study, development of effective multi-generational risk assessment can be achieved with further study.

목차 Contents

• 제 출 문 ... 1
• 보고서 초록 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• S U M M A R Y ... 6
• C O N T E N T S ... 8
• 목 차 ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1. 연구의 필요성 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 25
• [세부 1] 수처리용 전기방사 나노파이버 멤브레인 제조 연구 ... 25
• [세부 2] Rhamnolipid를 사용한 수처리 시스템 내 바이오파울링 저감 및 저감기작 연구 ... 26
• [세부 3] 생산수 증가 및 삼투에너지 회수를 위한 해수담수화 하이브리드공정 연구 ... 28
• [세부 4] 산화 수처리 공정에서 미량오염물질의 제거: 반응속도, 부산물 및 독성변화 연구 ... 28
• [세부 5] 수 생물에 대한 의약품 미세독성의 평가 기법 개발 ... 29
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 30
• [세부 1] 수처리용 전기방사 나노파이버 멤브레인 제조연구 ... 30
• [세부 2] Rhamnolipid를 사용한 수처리 시스템 내 바이오파울링 저감 및 저감기작 연구 ... 26
• [세부 3] 생산수 증가 및 삼투에너지 회수를 위한 해수담수화 하이브리드공정 연구 ... 52
• [세부 4] 산화 수처리 공정에서 미량오염물질의 제거: 반응속도, 부산물 및 독성변화 연구 ... 68
• [세부 5] 수 생물에 대한 의약품 미세독성의 평가 기법 개발 ... 75
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 80
• [세부 1] 수처리용 전기방사 나노파이버 멤브레인 제조연구 ... 80
• [세부 2] Rhamnolipid를 사용한 수처리 시스템 내 바이오파울링 저감 및 저감기작 연구 ... 83
• [세부 3] 생산수 증가 및 삼투에너지 회수를 위한 해수담수화 하이브리드공정 연구 ... 84
• [세부 4] 산화 수처리 공정에서 미량오염물질의 제거: 반응속도, 부산물 및 독성변화 연구 ... 86
• [세부 5] 수 생물에 대한 의약품 미세독성의 평가 기법 개발 ... 87
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 89
• [세부 1] 수처리용 전기방사 나노파이버 멤브레인 제조연구 ... 89
• [세부 2] Rhamnolipid를 사용한 수처리 시스템 내 바이오파울링 저감 및 저감기작 연구 ... 90
• [세부 3] 생산수 증가 및 삼투에너지 회수를 위한 해수담수화 하이브리드공정 연구 ... 91
• [세부 4] 산화 수처리 공정에서 미량오염물질의 제거: 반응속도, 부산물 및 독성변화 연구 ... 92
• [세부 5] 수 생물에 대한 의약품 미세독성의 평가 기법 개발 ... 93
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 94
• [세부 1] 수처리용 전기방사 나노파이버 멤브레인 제조연구 ... 94
• [세부 2] Rhamnolipid를 사용한 수처리 시스템 내 바이오파울링 저감 및 저감기작 연구 ... 95
• [세부 3] 생산수 증가 및 삼투에너지 회수를 위한 해수담수화 하이브리드공정 연구 ... 96
• [세부 4] 산화 수처리 공정에서 미량오염물질의 제거: 반응속도, 부산물 및 독성변화 연구 ... 96
• 제 7 장 참고문헌 ... 97
• 끝페이지 ... 102