분리막 기술 (Membrane technology) (1)

in #kr-science3 years ago

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안녕하세요.

똥물 정화하는 @chromium 입니다.

정화(淨化, Remediation)를 저의 활어로 정했습니다.

좋은 활어 작품 선물해주신 @tata1 님께 감사의 말을 전해드립니다.


수처리 방법은 크게 처리하는 기술에 따라

물리적 방법, 화학적 방법, 생물학적 방법 등으로 구분할 수 있습니다.

오늘은 물리적 수처리 방법인 분리막 기술에 대해

이야기 해보려고 합니다.

복잡한 수식을 동원한 물리학을 이용하지는 않습니다.


물리적 수처리 방법의 대표적인 기술은

분리막 기술(Membrane technology) 입니다.

작은 구멍이 여러개 뚫려있는 막을 가운데에 두고

압력으로 밀어주면 물과 같은 아주 작은 분자만 통과되는 방식입니다.

다운로드.png

이해를 돕기 위한 예를 들겠습니다.

두부 만들때 보자기를 이용해 감싸서 꾹 눌러주면

콩물만 빠지고 크기가 큰 비지들만 가운데 남겨집니다.

보자기에 뚫린 구멍이 더욱 작아지면 깨끗한 물만 빠져나오겠지요?

이 보자기가 분리막이고, 작은 구멍은 공극,

물을 빼기위해 눌러주는 힘이 구동 압력입니다.


이러한 분리막 기술은 물이 지나갈수 있는 공극 (Pore)의 크기에 따라

미세여과(micro-filtration, MF), 한외여과 (ultra-filtration, UF),

나노여과 (nano-filtration, NF), 역삼투 (Reverse osmosis, RO) 등으로 구분됩니다.

각각의 공극 크기마다 여과할 수 있는 크기의 입자가 달라지겠지요?

이것을 여과 스펙트럼 (Filtration spectrum) 이라고 부릅니다.

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(image source from roplant.or.kr)

막의 공극에 크기가 작아짐에 따라 필요한 구동 압력도 증가하게 됩니다.

따라서 이러한 고압을 버틸 수 있게 튼튼한 지지체를 갖춘 막이 필수적입니다.


우리 주변에서 가장 쉽게

MF, UF, NF 분리막을 만날 수 있는 곳은

변기 위의 비데입니다. ㅎㅎ

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룰루

그리고 정수기에서 찾아볼 수 있습니다만,

활성탄 흡착 필터 및 침전물 필터 등

여러가지 필터가 복합적으로 있습니다.

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사실 한국의 수돗물은 전세계 물 평가 7위 정도로

안심하고 마실 수 있는 몇 안되는 물 중 하나입니다.

하지만 이 기준은 정수장에서 바로 생산된 상태에 한정되는 이야기 입니다.

특히 노후된 수도관를 통해 공급되면

녹물 등의 단점이 존재하기 때문에

많은 분들이 비데나 정수기를 이용하죠.

(우리 몸에 닿고, 마시는 물이니)


역삼투막(RO membrane)은

아주 깨끗한 증류수를 얻을 수 있는 만큼

보통 연구실의 초순수 제조장치에 사용되거나

탈염(Desalination)에 이용됩니다.

@hunhani 님이 맞추신 해수담수화를 의미합니다.

지구상에 존재하는 물 중

약 97.47%가 해수 (바닷물),

1.76% 이 빙설 (북극과 남극의 빙하 및 만년설),

0.76%가 지하수,

지표수(호수와 하천)는 0.01 %에 불과합니다.

이렇게 우리가 사용할 수 있는 담수는 한정적이다보니,

해수를 이용하여 맑은 물을 얻을 수 있으면 좋겠다는 생각에

시작된 연구가 해수담수화 였습니다.

하지만 대부분의 해수담수화 플랜트는

증류(distillation)를 이용한 플랜트였습니다.

해수를 끓인 후 냉각 응축시켜서 물을 얻는 방법입니다.

엄청난 에너지가 들어가기에

중동의 석유부자 국가들의 전유물이었습니다.

최근들어 에너지가 비교적 적게 들어가는

역삼투막을 이용한 해수담수화 플랜트의 비율이 높아지고 있습니다.

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얼마전 우리나라 최초로 역삼투막을 이용한 해수담수화 플랜트가

부산 기장군에 완공 되었습니다.

우리나라 최초의 역삼투막 해수담수화 플랜트는 아직

몇가지 논란 때문에 시험 가동만 진행되고 있습니다.

이와 관련한 논란은 나중에 서술하도록 하겠습니다.

다음 포스팅에서 계속...


이 글에서 쓰인 이미지는 구글 이미지에서 가져왔습니다.

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오홋, 재미있네요. 그 적은 담수마저도 오염이 많이 되고 있으니, 해수를 담수로 만들어서 쓸 수 있으면 참 좋겠어요.

사실 제일 좋은건 담수를 오염시키지 않고 쓰는거지만 그렇게 하기가 쉽지 않죠 ...

Cheer Up!

  • from Clean STEEM activity supporter

저랑 똑같은일을 하시네요.....ㄷㄷㄷㄷ

분리막이 제 전공은 아닙니다 ㅎㅎ

저는 화학적 수처리 연구를 하고 있습니다.

ㅋㅋ membrane 하니까 왜 전 D-brane 이 떠오르고, M-theory 가 떠오를까요 ㅋㅋ 생물 하시는 분들은 아마 세포막이 생각나려나요? ㅋㅋㅋ 과학 분야도 화학, 생물, 물리 혼용해서 쓰니까요 ㅋㅋ

용어를 각 분야별로 차용해서 쓰다보니 그렇게 생각하는 것도 당연하다고 생각합니다 ㅋㅋ

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고급형(?) 거름망이네요

최고급 입니다 ㅎㅎㅎ

RO 공법은 정말 대단한 기술 같습니다. 다음 내용도 기대하겠습니다 :)

RO도 대단하지만 후술하게될 정삼투(FO), 압력지연삼투(PRO)는 더 대단합니다.
잘 준비해서 써보도록 하겠습니다.

그렇군요. 저는 주워들은 게 RO 뿐인데, FO, PRO라는 것도 있군요. 설명 기다리고 있겠습니다. ㅎㅎ

ㅎㅎㅎ 크로미움님과 잘어울리는 활어네욤^^
저도 옛날에 범우라고 물을 정화시키는 필터 기계를 만들어서
납품하는 곳에서 일했었는데 문득 그때가 떠오르네요 ^^

같은 업계(?)에서 일하셨군요!

한국의 수돗물이 안심하고 마실 수 있는 수준인 것은 알고 있었는데 이렇게 보니 더욱 마음이 놓이네요 ㅎㅎ

노후된 관만 아니라면 전세계 최고 수준입니다. 최근 10여년내 지어진 수로는 스테인레스 관을 쓰기 때문에 더더욱 안심하고 드셔도 됩니다.

위대한 게시물은 경험이 될 수 있습니다 유용 할 수 있습니다. 희망을 갖고 당신을 좋아할 수있는 친구가되어 ..... 꿈을 이루고 성취되기를 바랍니다. @sinta 처럼 친구 지원이 필요합니다. 친애하는.