초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 기존 수처리 공정에서 RO공정의 한계를 극복하고 새롭게 각광을 받고 있는 FO(정삼투) 및 PRO(압력지연삼투) 운영공정에 대해서, Bench-Scale 규모에서 공급원수에 의한 FO/PRO 공정의 막힘 현상을 HPSEC–URI 지수와 나노 콜로이드 거동 분석에 의해 최적화함. FO(정삼투) 및 PRO(압력지연삼투) 운영 공정에서 공급원수의 HPSEC-URI 지수/나노 콜로이드에서 자연유기 물질 분석방법으로 URI 지수 및 멤브레인 파울링에 미치는 영향을 연구함. 유도용액이 내재된 증강된 압력셀을 활

□ 연구개요
본 연구에서는 기존 수처리 공정에서 RO공정의 한계를 극복하고 새롭게 각광을 받고 있는 FO(정삼투) 및 PRO(압력지연삼투) 운영공정에 대해서, Bench-Scale 규모에서 공급원수에 의한 FO/PRO 공정의 막힘 현상을 HPSEC–URI 지수와 나노 콜로이드 거동 분석에 의해 최적화함. FO(정삼투) 및 PRO(압력지연삼투) 운영 공정에서 공급원수의 HPSEC-URI 지수/나노 콜로이드에서 자연유기 물질 분석방법으로 URI 지수 및 멤브레인 파울링에 미치는 영향을 연구함. 유도용액이 내재된 증강된 압력셀을 활용함으로써 FO 공정에서 투과유속의 증대와 PRO 공정에서 삼투에너지 회수의 최적화를 도출하는데 활용하였음. FO/PRO 공정 처리 시에 수계 내에 존재하는 나노/colloid 입자는 자연유기물과 분산/집합 등의 상호작용을 통해 다양한 거동을 나타냄. HPSEC-URI 지수/나노 콜로이드 거동 분석을 통하여 정삼투 멤브레인 공정의 막힘(Fouling)인자를 선정하고 유도용액이 내재된 증강된 압력 셀을 활용함으로써 투과유속 및 PRO 공정에서 삼투에너지 회수에 관한 최적화 방안을 제시함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1단계로 공급원수 막힘(Fouling)인자를 분석함. 용존 유기물(DOM) 분석은 URI 지수 등을 활용하고 입자상(콜로이드) 물질 분석은 DLS 등을 활용함. 2단계로 정삼투 공정(FO)에서 막힘 인자 +운영공정(온도, 점성, 농도분극 등 특성 변화)에 따른 투과 유속 변화에 따른 최적 공정을 도출함. 3단계로 압력지연삼투공정(PRO)에서 막힘인자 +운영공정(온도, 점성, 농도분극 등 특성 변화)에 따른 삼투에너지 회수 최적공정을 제시할 수 있는 가능성을 제시함. 일반적으로 URI값에 의해 유기물의 구분이 가능하였고 그 기원순서에 따른 멤브레인 파울링에 미치는 영향은 생성시기가 짧을수록 높은 URI 값이 FO 공정에서 멤브레인 막힘 현상을 더욱더 증가시키는 것으로 나타남. 또한, 유도용액이 내재된 증강된 압력 셀을 활용함으로써 기존의 정삼투 수처리 기술이 가지고 있는 농도분극, 낮은 회수율 등을 극복하고, 저에너지 고회수율의 정삼투 하이브리드 수처리 기술을 개발하는 것으로 본 연구를 통해 정삼투 공정에서 dehydration을 위한 LPMs 중심의 자연 삼투압을 활용한 신개념 하이브리드 공정기술을 검증함. 정삼투 공정과 결합된 LPMs(저압운용막) Hybrid 방식을 유도용액이 내재된 증강된 압력 셀과 결합함으로서 해수담수화플랜트/수처리/에너지회수 분야에서 활용될 수 있는 핵심기술을 개발 가능성을 제시함. 단계별로 연계되어진 연구 성과는 국내외 논문(5편) 및 학회발표(8편)를 통해 검증함.

□ 연구개발결과의 중요성
연구개발 결과는 NOM-나노입자-유해물질의 상호거동 특성과 이들의 FO/LPMs 공정에서 영향성을 파악하여 최적공정을 도출하여 최종적으로는 해수담수화 공정에서 에너지를 절감하는 미래유망 기술을 확보하는 부분에 활용이 가능함. 후속연구를 통해 좀 더 심도 있는 FO-LPMs 최적화 연구로 진행된다면 기존에 해수담수화처리에 적용되는 증발법 및 RO 공정 및 기존 하수처리 공정과 달리 자연의 삼투압법칙을 적용하여 FO-UF 하이브리드 공정시스템으로 유니트(UNIT)화 함으로써 별도의 Power가 필요하지 않아 저렴하게 H2O 회수가 가능하여 효과적으로 광범위한 부분에서 적용이 가능함. 기존의 해수담수화에 적용되는 RO 공정은 많은 에너지가 필요하기 때문에 FO/LPMs 최적화 공정 연구결과는 기존의 RO나 FO-RO 방식의 대안이 될 수 있음. 또한, 이러한 연구결과는 해수담수화 과정에서 에너지를 절감하는 미래유망 융합과학 기술과 관련성을 가지고 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• ① 자연유기 물질 분석방법으로 URI 지수 및 멤브레인 파울링에 미치는 영향을 연구 ... 5
• ② 컬럼실험을 통한 수계에 존재하는 나노/Colloid 입자의 거동분석 ... 6
• ③ 수계 환경에 적용된 나노/콜로이드 입자의 안정성 및 분산특성 규명 ... 6
• ④ FO 공정에서 삼투에너지 회수연구 ... 6
• ⑤ FO와 연계된 LPMs 하이브리드 공정에서 미량유해물질 거동 연구 ... 8
• ⑥ 유도용액으로부터 회수(dehydration)을 위한 LPMs 중심에서 UF-biochar 하이브리드 방식 연구 ... 8
• ⑦ FO/PRO 조건에서 유도용액이 내재된 증강된 압력셀을 활용한 FO-LPMs 하이브리드 공정연구 ... 10
• ⑧ 유도용액으로부터 회수(dehydration)을 위한 LPMs에 나노물질 합성을 통한 농도분극 저감 연구 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 13
• 끝페이지 ... 14