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I. 연구과제명
○ 주관과제명 : 정수기용 폐필터 재활용 친환경 기술 개발
○ (세부1)과제명 : 카본블록필터 소재회수 및 분리막모듈 세정복원기술 연구
II. 연구개발의 목적 및 필요성
가. 연구개발 목적
· 현재까지 정수기에서 사용된 폐 분리막의 재사용을 위한 복원기술 또는 재생기술에 대한 연구는 전무하기 때문에 폐 분리막의 재사용을 위한 복원 및 재생 기술에 대한 많은 연구가 필요함
· 따라서 본 연구는 정수기용 폐 필터 재활용 친환경 기술 개발을 확립하여 전량 매립 또는 소각되는 필터에 한해 재사용 하는 것을 목적에 두고 있음
나. 연구개발의 필요성
· 분리막을 사용하는 정수기는 보통 크게 역삼투막(RO)과 한외여과막(UF) 정수기로 나눌 수 있으며, 이 중 RO 막 정수기가 대부분의 시장을 차지하고 있음
· 국내 RO 정수기에 사용되는 RO 막 모듈은 약 300만 개/년 정도가 사용되고 있으며, 매년 이 정도의 분량이 폐기되고 있고, 이를 가격으로 환산하면 약 750억 원(25,000 억/모듈)이 사라지고 있음
· 사용 후 버려지는 폐필터의 오염도를 진단하여 복원시켜 재사용하고, 복원이 힘든 경우에는 소재를 회수하여 재활용 하는 기술개발이 요구됨
· 또한 분리막 모듈의 가장 큰 문제점인 막오염(fouling) 현상에 대한 메커니즘 규명을 통해 막 오염 사전 저지 기술 그리고 막 오염 후 막의 복원 기술 등의 체계적 개발이 요구되며, 이와 같은 기술이 확보되며 세계적 기술을 선점할 수 있음
III. 연구개발의 내용 및 범위
폐 정수기 제품의 재활용 및 순환활용을 위한 총괄적 기술 연구와 재활용 시장 선정기술 및 폐분리막 모듈, 카본블록 및 세디먼트 필터의 재활용. 이로부터 유용자원 회수 미 RO 폐 필터 모듈의 복원기술개발
가. 폐정수기 필터의 재활용기술 및 복원을 통한 순환기술 개발
· 세디먼트 필터로부터 PP 소재 60% 이상 회수 (순도 〉70% 펠렛 제조)
· 세디먼트 필터의 세정을 통한 복원 후 재사용 기술 개발
· 카본블록 필터로부터 활성탄 50% 이상 회수 (흡착능 〉70% 회복)
· RO 폐필터 모듈 재활용을 위한 in-situ 복원기술 개발
- 배제율 70% 이상 (NaCl 200 ppm기준) 및 투과도 20LMH 이상 @ 4atm
나. 효율향상 기술 개발 및 실용화
· 세디먼트 필터로부터 PP 소재 80% 이상 회수 (순도 〉80% 펠렛 제조)
· 카본블록 필터로부터 활성탄 70% 이상 회수 (흡착능 〉80% 회복)
· 복원된 RO 필터 모듈의 성능 개선기술 개발
- 배제율 85% 이상 (NaCl 200 ppm기준) 및 투과도 20LMH 이상 @ 4atm
· 복원된 RO 필터 모듈의 용도개발 및 10 KL/d의 파일롯 구축
IV. 연구개발 결과
가. 필터 오염실태 진단기술
· 필터별 국내 및 국외의 사용량을 조사하였으며 정수기에 사용되는 각 필터에 대한 사용량 및 폐기량 등 조사
· 또한 막의 파울링 오염원을 규명하였으며 이의 오염현상 및 실태를 진단하였음
· 폐기되는 오염된 필터의 성능을 알아보기 위하여 성능평가를 수행하였음
· 각 필터에 대한 오염도를 분석하여 오염도에 따라 등급화를 실시하였음
나. 소재회수 기술
■ 카본블록 및 세디먼트 필터로부터 활성탄 및 폴리프로필렌 소재에 대한 회수기술 조사
■ 소재 회수기술 연구
다. 분리막 및 필터 복원기술
· 필터의 물리/화학적 세정을 통한 오염원을 제거하였으며 이로 인하여 재사용할 수 있는 상태의 수준으로 복원
· 이는 in-situ의 방법으로 진행할 수 있게 연구하였으며 손상된 막에 대해서는 염석효과를 이용하여 연구 수행
· 이 외에 재생된 RO 분리막의 경우 하수처리장에 사용할 수 있는지를 알아보기 위한 추가 실험을 진행하였으며 하수처리용으로는 부적합한 것을 알 수 있었음
V. 연구개발결과의 활용계획(기대효과)
· 손상된 막 모듈의 복원을 통하여 재활용하는 기술분야는 국내에서 시도된 바가 없으므로 대학교 또는 연구소의 막 제조 기술 보유하고 있는 전문가를 사업에 참여시켜 원래의 막 모듈 성능 수준까지 도달할 수 있도록 함
· 조사된 폐정수기 제품의 리사이클링 현황을 분석하여 중장기적인 재활용 시스템의 선진화를 위한 핵심요소들을 파악하고 모듈/부품별 최적 회수공정의 개발로 인한 폐부품의 발생 저지 및 재사용에 필요한 기술을 사업화할 계획임
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