초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
해외 진출형 나노막(NF)/저압역삼투막(LPRO) 기반 고도정수처리 장비개발

○ 전체 내용
- NF/LPRO막의 수명연장 기술
- 기존운전 대비 막수명 20% 연장
- NF/LPRO의 막손상 유발원인별 영향인자의 민감도 평가를 통한 막성능 회복 및 노후화 지연 운전기법 개발
- 저독성 미생물활성억제제를 이용한 생물학적 막오염 지연기법 및 비산화계막세정제를 이용한 노후화 지연 막성능 회복기술 최적화 기법의 파일럿 현장평가

○ 1단계

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
해외 진출형 나노막(NF)/저압역삼투막(LPRO) 기반 고도정수처리 장비개발

○ 전체 내용
- NF/LPRO막의 수명연장 기술
- 기존운전 대비 막수명 20% 연장
- NF/LPRO의 막손상 유발원인별 영향인자의 민감도 평가를 통한 막성능 회복 및 노후화 지연 운전기법 개발
- 저독성 미생물활성억제제를 이용한 생물학적 막오염 지연기법 및 비산화계막세정제를 이용한 노후화 지연 막성능 회복기술 최적화 기법의 파일럿 현장평가

○ 1단계
□ 목표
▪ 분리막 노후도 고속 평가기법 및 신규 세정제 확보

[1차년도]
- 인위적 오염원에 따른 NF/LPRO 극한평가 및 기존 세정제에 의한 막성능 회복 메커니즘 규명
- 극한평가를 위한 막평가 장치 설계 및 평가 가이드라인 개발
- NF/LPRO 사전조사 및 약품 개발 착수

[2차년도]
- 극한평가기법개발을 통한 NF/LPRO 노후화 경향에 관한 연구
- 막손상 저감 방안 제시 및 저감기법 적용을 통한 노후화 가능성 평가
- 성능유지를 위한 친환경적 약품 검토 및 개발적용으로 성능 유지 기술개발

[3차년도]
- 파일럿 규모 NF/LPRO 막 공정의 설치/운전
- 분리막 노후화 지연운전 기법 적용 및 운영기술 확보
- NF/LPRO 중공사막에 대한 기술 적용성 검토
- 성능유지를 위한 최적 검토 개발품으로 파일럿 평가 진행

□ 내용
[1차년도]
- 기존 세정제 자료 및 선행기술 조사
- 극한평가에 의한 인위적 오염원들의 막오염 경향 관찰
- 기존 세정제를 이용한 막성능 회복 평가 프로토콜 개발
- 기존 세정제/미생물활성 억제제를 이용한 극한평가 실험방법 설계

[2차년도]
- 기존의 물리적 강도 및 화학적 손상 평가기법 평가 (변형 및 탄성율 측정, 표면경도 측정, AFM 등 평가기법 적용)
- 막의 노후화 평가 지표선정: 물리적 특성 (인장강도, 연신율 등), 표면특성 (contact angle, 표면전위차 등), 막성능 평가 (수투과 및 염제거율, 분획분자량 등)
- NF/LPRO 막의 극한평가를 위한 분석조건 선정
- 막손상 유발원인별 중요도 평가 및 저감방안 제시
- 막오염 저감 기법 적용 중 세정제의 적용 조건(pH, 온도 등)에 따른 세정효율 평가
- 막오염 저감 기법 적용을 통한 NF/LPRO 막의 노후화 지연 효과분석
- NF/LPRO 현장 평가 장치 부분구축
- 성능유지를 위해 미생물 활성 억제제 스케일 방지제, 화학세정제등 약품분야에 대한 각 약품별 Lab 평가, 제품화, 배합 안정성 평가

[3차년도]
- NF/LPRO 파일럿 평가시설 구축 완료
- 실제 상수 원수 특성변화에 따른 막오염 평가
- 파일럿 규모 NF/LPRO 장기 운전 시, 화학세정 후 막간차압 회복률 및 연속적인 생산수 수질의 변화를 지표로써 막 수명 평가
- 파일럿 규모 NF/LPRO에 노후화 지연운전 기법 적용하여 기존 대비 노후화 지연 효과 평가
- 참여기업 개발품의 물리/화학적 특성 평가 및 막노후화 지연 가능성 평가
- NF/LPRO 평막 평가에서 개발된 극한평가 기법, 노후화 지연운전
기법의 중공사막 공정에 대한 적용가능성 평가
- 개발품 평가 준비, 파일럿 평가 수행, 효과 평가와 추가 보완 검토

○ 2단계
□ 목표
▪ 신규 분리막 약품을 이용한 막오염 지연기법 및 노후화 지연 막성능 회복기술 성능 검증
[1차년도]
- 저독성 미생물활성억제제를 적용한 막오염 지연기법 파일럿 규모 평가
- 막해체(Autopsy)를 통한 막 노후화 지연기술의 실효성 검증
- 개발품 최종보완 및 재평가, 노후화 지연 분리막 약품 최종 개발완료

[2차년도]
- 파일럿 운영을 통한 물리/화학적 NF/LPRO 분리막의 노후화 지연운전 프로토콜 개발 및 설계/운영 가이드라인 제시
- 먹는물 자가규격인증 또는 해외인증

[3차년도]
- 분리막 노후화 지연운전 기법 적용 및 운영기술 확보

□ 내용
[1차년도]
- 파일럿 규모에서 막운전 프로토콜 및 저독성 미생물활성억제제 적용 및 지속적 평가
- 비산화계 막세정제의 적용을 통한 막손상 관찰
- 실험실 규모와 파일럿 규모의 세정제 및 노후화 지연기법의 효율변화 관찰
- 장기운전 및 막 해체 후 물리적/화학적 평가를 통한 노후화 지연기법의 효율성 평가
- NF/LPRO 중공사막의 극한평가 기법 및 노후화 지연운전 적용평가
- 분리막공정 운영 시 분리막에서 유발되는 유기물질의 성상 및 유해성 평가
- 파일럿 결과보완 및 추가평가, 실증효과 검증, 막 제조사 안정성 인증, 성능유지 필요 기술 및 제품화 개발완료

[2차년도]
- 실증규모의 운영 평가를 통한 최적의 노후화 지연 NF/LPRO 분리막 운전 프로토콜 구축 및 데이터베이스화
- 최적 분리막 노후화 지연운전 기법 선정 및 적용을 통한 운영기술확보
- 노후화 지연 약품에 대한 국내 먹는물 자가규격 또는 해외(ANSI/NSF 60)인증

[3차년도]
- NF/LPRO 분리막 노후화 지연 운전 설계 및 운영 가이드 라인 제시
- NF/LPRO 막 운영조건 선정 및 세정제 적용을 통한 막오염 저감과 노후화지연의 비교평가를 위한 가이드라인 제시

□ 연구개발성과
[1 단계]
▪ 분리막 성능 회복 평가를 위한 프로토콜 개발
▪ NF/LPRO 분리막 극한평가를 위한 실험장치 설계
▪ 분리막공정 약품 개발조사 및 검토
▪ NF/LPRO 분리막의 특성평가 지표선정 및 분석
▪ 장기간 화학세정에 따른 분리막 노후화 평가
▪ 막오염 원인별 영향성 평가
▪ NF/LPRO 노후화 지연운전을 위한 미생물성장억제제 사용 검토
▪ 분리막 성능유지 기술 및 친환경 약품 개발
▪ 국내 정수처리장 내 파일럿규모 NF/LPRO 공정구축
▪ NF/LPRO 파일럿 노후화 지연운전 및 막오염 물질 분석
▪ 분리막 노후화 지표선정 제시
▪ 실험실 규모 NF/LPRO 중공사막 모듈 제작 및 극한평가 실험조건 설정

[2 단계]
▪ 미생물성장억제제 (모노클로라민) 주입에 의한 파일럿 규모 NF/LPRO 운영평가
▪ 개발된 NF/LPRO 중공사막의 화학적 안정성 평가 (모노클로라민 및 화학세정제)
▪ 개발된 NF/LPRO 막의 파일롯 운영평가 (운전조건 변화에 따른 화학세정 주기평가)
▪ 다양한 운전조건에서 NF/LPRO막의 운전자료 확보 (유입수 전처리 및 물리세정, 회수율 및 투과수량)
▪ 모노클로라민 적용에 의한 분리막 노후화지연 및 운영비용 절감효과 평가
▪ 모노클로라민 주입에 따른 분리막 표면 막오염물질의 특성변화 분석
▪ 참여기업에서 개발된 유/무기 화학세정제 중 최적 화학세정제 도출
▪ 분리막 약품의 먹는물 자가규격 인증 등록
▪ NF/LPRO 대상 화학세정 절차 매뉴얼 등록
■ 성과목표 달성결과

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 노후화 지연 운영기법 개발을 통한 NF/LPRO 분리막 손상의 최소화와 분리막의 사용기간을 연장하여 고품질 정수의 안정적인 공급
- 분리막의 화학세정 주기를 늘림으로써 화학 세정 시 발생하는 폐액과 분리막 공정의 운영비용 감소
- 신규 친환경 미생물 성장억제제 및 비산화성 세정제의 개발을 통한 국내·외 경제적 이익창출 및 국가 경쟁력 제고

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 8
• 표목차 ... 9
• 그림목차 ... 11
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 16
• 1.1 연구개발 목적 ... 16
• 1.2 연구과제의 개발기술 상세개요 ... 17
• 1.3 연구과제의 개발기술 상세목표 ... 18
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 20
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 26
• 3.1 연구수행 결과 ... 26
• (1) 정성적 연구개발성과 ... 26
• (2) 정량적 연구개발성과 ... 109
• (3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 110
• 3.2 목표 달성 수준 ... 116
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 118
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 120
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 122
• 끝페이지 ... 123