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목차
1. 연구개발과제의 개요 18
1.1. 연구개발 목적 18
1.2. 연구과제의 개발기술 상세개요 19
1.3. 연구과제의 개발기술 상세목표 20
2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 22
3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 28
3.1. 연구수행 결과 28
(1) 정성적 연구개발성과 28
(2) 정량적 연구개발성과 111
(3) 세부 정량적 연구개발성과 112
3.2. 목표 달성 수준 118
4. 목표 미달 시 원인분석(해당 시 작성합니다) 120
5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 122
6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 124
표 3-1. 제조사별 화학세정제 성분 28
표 3-2. 제조사별 화학 세정 운전조건 29
표 3-3. 국내 상용 화학세정제의 물리/화학적 특성 30
표 3-4. 막의 특성평가 지표 및 평가 내용 32
표 3-5. 연구에 사용된 NF/LPRO 분리막 제원 33
표 3-6. 각 용액에 따른 분리막표면 접촉각과 표면에너지 34
표 3-7. NF 측정 장치의 압력대비 수투과량 실험조건 36
표 3-8. NF 측정 장치 염투과율 실험조건 37
표 3-9. NF 측정 장치 및 MWCO 실험조건 38
표 3-10. 국내 역삼투막 세정약품시장 조사결과 40
표 3-11. 국내 역삼투막 살균제 약품시장 조사결과 41
표 3-12. 미생물 성장곡선 평가 실험조건 46
표 3-13. 미생물 성장억제제와 농도에 따른 최대비성장속도 48
표 3-14. 바이오필름 형성 평가 실험조건 50
표 3-15. 바이오필름 형성 저해평가를 위한 NF 장치의 실험조건 50
표 3-16. 분리막에서 주요 발생하는 오염원과 특징 56
표 3-17. 응집침전 처리수와 모래여과수 및 3차 하수 처리수의 기초 수질 분석 57
표 3-18. 파일럿 규모 NF/LPRO의 분리막 제원 61
표 3-19. 파일럿 NF/LPRO 공정의 운영조건 및 분석인자 63
표 3-20. 파일럿 NF/LPRO 공정의 유입수와 농축수, 투과수의 분리량 분포 및 평균분자량 67
표 3-21. LC-OCD 분석을 통한 유기물질의 주요성분 68
표 3-22. 파일롯 NF/LPRO 공정의 운영조건 82
표 3-23. 모노클로라민 노출 및 평가조건 90
표 3-24. 화학세정제 노출 및 평가 조건 92
표 3-25. 파일롯 규모 NF 중공사막 공정의 운영조건 94
표 3-26. 모노클로라민 주입에 의한 PAN-NF막의 오염물질 비교평가 103
표 3-27. 검토된 화학세정제 종류 및 세트 106
그림 1-1. 1세부 과제 성과물 및 운영 체계 18
그림 1-2. 세세부2 연구개발 세부목표 및 최종 비전 19
그림 2-1. 세세부2: 극한평가를 통한 인위적인 막오염 후 세정제 적용을... 22
그림 2-2. 세세부2: 막오염 저감기법 및... 23
그림 2-3. 세세부2: 파일럿 규모 노후화 지연운전 기법 적용 및 평가 24
그림 2-4. 세세부2: 저독성 미생물활성억제제, 비산화계 막세정제 적용 후... 25
그림 2-5. 기술 개발과 파일럿 검증 연계 모식도 26
그림 3-1. 화학세정제에 의한 막 특성평가 순서도 30
그림 3-2. 화학세정에 따른 막특성 변화 31
그림 3-3. 막 특성 평가 모식도 32
그림 3-4. 분리막(NF 90)의 SEM 이미지 33
그림 3-5. 분리막(NF 90)의 접촉각 분석 34
그림 3-6. pH에 따른 분리막(NF 90)의 표면전위측정 35
그림 3-7. 막간차압에 따른 분리막(NF 90)의 수투과도 변화 36
그림 3-8. 분리막의 CaCl₂와 NaCl의 제거율 평가 37
그림 3-9. 실험에 사용된 분리막의 MWCO 평가 38
그림 3-10. 화학세정 주요 조성 분포도 42
그림 3-11. 약품에 따른 미생물 균수 측정 43
그림 3-12. 약품 투입에 따른 분리막 공정의 생산수량 및 차압 변화 44
그림 3-13. 종래 세정처리대비 개선 세정 프로그램 평가 44
그림 3-14. 미생물 성장억제제와 농도에 따른 미생물 성장곡선 평가 47
그림 3-15. 5mg/L 미생물억제제의 Live/dead cell 평가결과 49
그림 3-16. 운전시간에 따른 분리막의 투과유량 변화 51
그림 3-17. 미생물 성장억제제 유무에 따른 바이오필름의 SEM분석 결과 52
그림 3-18. 미생물 성장억제제 유무에 따른 분리막 표면의 CLSM 분석 결과 53
그림 3-19. 분리막의 형성된 총 바이오메스와 EPS 분석 결과 54
그림 3-20. 미생물 성장억제제(CS/BS) 5mg/L 희석한 수돗물의 수질검사 결과 55
그림 3-21. 원수에 따른 EEM 분석 58
그림 3-22. 잔류유기물 제어에 따른 투과수량 변화 59
그림 3-23. 제어 유기물에 따른 막오염 평가 후 SEM... 59
그림 3-24. NF/LPRO 파일럿의 설치장소와 외관 및 내부 60
그림 3-25. 파일럿 규모 NF/LPRO 공정 모식도 및 설치 장비 62
그림 3-26. 초기 운영압력에 따른 파일럿 NF/LPRO 공정의... 64
그림 3-27. 파일럿 규모 NF/LPRO 공정운영 시 투과수와 유입수의 (가) 전도도, (나)... 65
그림 3-28. 파일럿 NF/LPRO 공정의 (가) 유입수와 (나) 농축수, 그리고 (다) 투과수의... 66
그림 3-29. HPLC-SEC 분석을 통한 파일럿 NF/LPRO... 67
그림 3-30. LC-OCD 분석을 통한 파일럿 NF/LPRO 공정의... 69
그림 3-31. 유입수 전처리변경에 따른 (가) 파일럿 NF/LPRO 공정의 막간차압 변화... 70
그림 3-32. 주기적인 물리 세정에 의한 파일럿 NF/LPRO... 71
그림 3-33. 과업에서 수행된 막 해체 분석절차 72
그림 3-34. 전단, 중단, 후단 분리막 표면의 SEM 이미지 분석 73
그림 3-35. 분리막 전단, 중단, 후단에 형성된 막오염의... 74
그림 3-36. 분리막 표면에 형성된 오염물질의 TGA 결과 75
그림 3-37. (가) 막오염 물질의 ICP 분석과 (나) 막오염 물질 TGA 분석 후 EDS... 76
그림 3-38. 분리막 오염물질의 단백질 및 탄수화물계... 77
그림 3-39. 분리막 오염물질의 EEM 분석결과 77
그림 3-40. 분리막 오염물질의 (가) LC-OCD 분석을 통한 유기물질 정량분석, (나)... 78
그림 3-41. 분리막 표면의 CLSM 분석결과 79
그림 3-42. 노후화 정도에 따라 산 세정 시 변화되는... 81
그림 3-43. 산 또는 염기 노출에 의한 분리막 표면의 구조 변화 모식도 81
그림 3-44. 모노클로라민 주입에 의한 파일롯 NF/LPRO 공정의... 83
그림 3-45. 모노클로라민을 적용 (가) 또는 적용하지 않았을 때 (나) 분리막 표면의... 84
그림 3-46. TGA 분석을 통한 막오염물질의 유기 및... 85
그림 3-47. HPLC-SEC 분석을 통한 막오염 유기물질의 분자량... 86
그림 3-48. 분리막 표면의 CLSM 분석결과 87
그림 3-49. 바이오필름내의 단백질계 및 탄수화물계 EPS... 88
그림 3-50. 유입수 및 모노클로라민 주입에 의한 막오염물질의 미생물... 89
그림 3-51. 모노클로라민 노출에 의한 분리막의 (가) 수투과도 및 (나) 염제거율 평가:... 91
그림 3-52. 화학세정 횟수에 따른 NF 분리막의 (가) 수투과도 및 (나) 염제거율 평가:... 93
그림 3-53. 수투과도 및 회수율에 따른 막간차압 모니터링 95
그림 3-54. 투과수량에 따른 막간차압 변화 96
그림 3-55. 회수율에 따른 막간차압 변화 97
그림 3-56. 모노클로라민 주입(5mg/L)에 따른 막간차압... 98
그림 3-57. 운영조건별 막간차압 및 화학세정 주기 비교 99
그림 3-58. 운영조건 별 파일롯 규모 PAN-NF 공정의 유입수와 투과수의 (가)... 100
그림 3-59. 운영조건별 유입수(Inf.), 농축수(Ret.),... 101
그림 3-60. PAN-NF막의 막오염 용출 모식도 102
그림 3-61. 모노클로라민 적용 유무에 의한 막오염물질의 FEEM 분석 103
그림 3-62. 모노클로라민 적용 유무에 의한 막오염물질의... 104
그림 3-63. 검토된 화학세정제 별 세정효율 평가 107
그림 3-64. 화학세정 절차 매뉴얼 108
그림 3-65. 분리막 노후화 지연 약품의 자가규격 및 먹는물 인증 등록 110