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보근 함
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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 19, No. 8 pp , ISSN / eissn 전기응집분리막생물반응기의막오염저감 김완규 1, 홍성준 2, 장인성 3* 1 호서대학교안전환경기술융합학과, 2 호서대학교나노바이오트로닉스학과, 3 호서대학교환경공학과 Membrane fouling reduction using electro-coagulation aided membrane bio-reactor Wan-Kyu Kim 1, Sung-Jun Hong 2, In-Soung Chang 3* 1 Department of Convergence Technology for Safety and Environment, Hoseo University 2 Department of Nanobiotronics, Hoseo University 3 Department of Environmental Engineering, Hoseo University 요약전기응집 (Electro-coagulation) 을활용한분리막생물반응기 (Membrane Bio-Reactor) 공정의막오염저감현상을확인하고이를해석하고자하였다. 전기응집의주요운전인자인전류밀도와접촉시간변화가활성슬러지혼합액의막여과에미치는영향을관찰하고전기응집과정에서발생하는수산화금속염이막오염에미치는역할에대해연구하였다. 전류밀도를 10 A/m 2 으로높게유지한경우에는전기응집시간이증가하여도막오염감소효과가크지않은반면 2.5 A/m 2 의낮은전류밀도하에서는전기응집시간이증가하면추가적인막오염감소가관찰되었다. 즉, 막오염을감소시키는전류밀도와접촉시간의곱이전체막오염저감정도를지배하고있음을확인하였다. 또한주어진전류밀도와인가시간에서입도분포는크게변화하지않은것으로나타나콜로이드입자와막오염저감과는큰관련성이없는것으로판단되었다. 그러나전기응집을통해생성된수산화알루미늄 ( 인산알루미늄 ) 이막여과과정에서동적막 (Dynamic Membrane) 을형성하여막오염현상을완화하는것으로확인되었다. 전기응집에서발생한수산화금속염이막표면에동적막을형성하고이로인해유입수의입자성분이직접막표면과내부에침적되는것을방해하고동적막에주로쌓이게함으로써막오염이감소된것이다. 본연구에서밝힌수산화금속염에의한동적막의역할은전기응집을활용한 MBR 공정의후막오염감소메커니즘을해석하는데중요한역할을한다고결론지을수있다. Abstract Membrane fouling in EC-MBR (Electro-Coagulation aided Membrane Bio-Reactor) processes was evaluated according to the operating parameters, such as current density and contact time. In addition, the fouling mechanism was investigated. Compared to the control (i.e., no electro-coagulation), membrane fouling for filtration of the activated sludge suspension after electro-coagulation was reduced significantly. Membrane fouling was improved further when the contact time was doubled under a low current density of 2.5A/m 2. On the other hand, membrane fouling was not mitigated further, as expected, even though the contact time was doubled from 12 to 24 hr. at a current density of 10A/m 2. This indicates that the overall decrease in membrane fouling is a function of the product of the current density and contact time. The particle size of the activated sludge flocs after electro-coagulation was changed slightly, which means that the membrane fouling reduction was not attributed to a larger particle size resulting from electro-coagulation. The experimental confirmed that the dynamic membrane made from aluminum hydroxide, Al(OH)3, and/or aluminum phosphate, Al(PO4), which had been formed during the electro-coagulation, played a key role on the reduction of membrane fouling. The dynamic membrane prevents the particles in the feed solution from deposition to the membrane pores and cake layers. Dynamic membrane formation as a result of electro-coagulation plays a critical role in the mitigation of membrane fouling in EC-MBR. Keywords : Membrane bioreactor, Electro-coagulation, Membrane fouling, Modeling, Metal hydroxide 본논문은호서대학교연구과제 ( ) 로수행되었음. * Corresponding Author : In-Soung Chang (Hoseo Univ.) Tel: cis@hoseo.edu Received May 24, 2018 Revised June 7, 2018 Accepted August 3, 2018 Published August 31,

2 한국산학기술학회논문지제 19 권제 8 호, 서론하수처리장 2차유출수의수질기준강화및유출수재이용요구가증가함에따라분리막생물반응기 (Membrane Bio-reactor, 이하 MBR) 공정에대한관심이증가하고있다. MBR은활성슬러지공정의 2차침전조를막여과로대체한것으로고 / 액분리가완벽하여안정적인유출수질을유지할수있으며, 2차침전조에필요한넓은부지면적이요구되지않는등많은장점을가지고있어서하수처리장에서그활용이점차증가하고있다 [1,2]. MBR의세계시장규모는 2005년 USD에서 2018년에는 USD로성장할만큼급성장하고있는기술로평가받고있다 [3]. 그러나 MBR은분리막을사용한여과공정이기때문에필연적으로막오염 (membrane fouling) 현상이발생하며, 이로인해유출수의여과속도가감소하는문제점이생겨난다. 막표면에침적되는케이크층과용존성오염물질이막세공내부에침착되어여과수의흐름을방해하여비가역적인막오염이발생한다 [4]. 저하된막여과성능을회복하기위해다양한막오염제어법이개발되어왔다 [5,6]. 산, 염기및산화제를사용하는화학적세정은감소된막의성능을확실하고즉각적으로회복시킬수있다. 하지만약품사용에따른 2 차오염발생의우려가있고, 추가로발생한오염물질을처리또는처분하기위한별도의공정을필요로한다. 따라서오염물질발생이없고추가공정의필요성이적은조대포기 (coarse aeration) 및역세척과같은물리적세정방법이널리사용되고있다. 그러나조대포기는에너지소비가매우높으며, 빈번한역세척은분리막의구조에손상을일으키는단점이있다 [7]. 최근에는미생물간의정족수감지 (quorum sensing) 기술을활용하여막표면의케이크층발달을억제하여막오염을최소화하거나지연시키는생물학적막오염제어법이연구되고있으나아직현장에적용되고있지는않다 [8,9]. 이처럼다양한막오염제어방법이개발되어시행되고있음에도불구하고, 여전히경제적이고효과적인막오염제어기술을개발하려는노력은지속되고있다. 본연구에서는전기응집 (electro-coagulation) 기술을 MBR 에적용하여막오염을감소시키기위한연구에주목하였다. 전기응집은침지된전극에전류를흘려양극에서용출된금속이온이수중의콜로이드성물질을응집하는 기술이다 [10]. MBR의막오염에중요한역할을하는콜로이드성물질이응집되어막오염을완화될수있기때문에전기응집과 MBR이접목된공정에대한연구들이최근관심을받고있다 [11,12,13]. 특히전기응집공정의주요운전변수인전류밀도와접촉시간을증가시키면막오염을감소시킬수있다는연구결과들이보고되고있다 [14,15,16,17,18]. 기존 MBR 공정에서막오염을방지하기위해수행하는조대포기에소모되는에너지는전체하수처리장플랜트에너지소비량의 30-50% 가량인것으로알려져있다 [19]. 에너지절감측면에서 MBR 공정에전기응집을적용하여막오염을감소시키면조대포기에소요되는에너지를줄일수있다고보는관점도존재한다. 한예로파일럿규모의전기응집 MBR을운영하면서기존 MBR 공정의전력소비량을 64% 85% 까지감소시킬수있다는연구결과도보고되고있다 [20]. 그러나 MBR에전기응집기술을적용하면어떻게막오염이감소하는지에대한체계적인연구는부족한실정이다. 특히, 전기응집을수행하면필연적으로생성되는수산화금속염 (metal hydroxide) 이막여과및막오염감소에어떤영향을미치는지에대한체계적인해석이전무하다. 따라서본연구에서는전기응집의운전인자를변화시켜가며이에따른막오염저감을관찰하고, 막오염저감메카니즘을분석하고자하였다. 특히전기응집수행시생성되는수산화금속염이막여과에미치는영향을파악하기위한일련의여과실험을통해전기응집의막오염저감메커니즘을밝히고자하였다. 2. 재료및연구방법 2.1 활성슬러지배양전기응집에사용할활성슬러지는 C시환경사업소폭기조혼합액을제공받아실험실에서합성폐수를이용하여연속회분식반응기에서배양하였다. Table 1에합성폐수모용액의조성을제시하였고이를희석하여반응기에주입하였다. 주탄소원은포도당 (glucose), 질소원으로는황산암모늄 (NH 4) 2SO 4, 그리고알칼리도제공을위해탄산수소나트륨 (NaHCO 3) 을사용하였다. 연속회분식반응기를 3개월이상장기배양하여유출수의 COD, MLSS 및영양염류제거율이정상상태에도달한 106

전기응집분리막생물반응기의막오염저감 것을확인한후활성슬러지혼합액을전기응집및막여과실험에사용하였다. Table 1. Synthetic wastewater composition Composition Concentration (mg/l) Composition Concentration (mg/l) Glucose 2.

3 전기응집분리막생물반응기의막오염저감 것을확인한후활성슬러지혼합액을전기응집및막여과실험에사용하였다. Table 1. Synthetic wastewater composition Composition Concentration (mg/l) Composition Concentration (mg/l) Glucose MgSO 4 7H 2O 70 peptone 300 MnSO 4 4 5H 2O 15 Yeast extract 800 CaCl 2 2H 2O 120 (NH 4)2SO NaHCO 3 1,000 KH2PO 전기응집실험 활성슬러지혼합액의전기응집을수행하기위해 1L 의유효부피를갖는아크릴재질의원통형전기응집반응기를제작하였다. 반응기상부에홈을내어전극을고정시킬수있게하였다. 전극은 37.5cm 2 의유효침지면적을가지는알루미늄전극 (5 x 13cm) 을사용하였으며전극간격은 5cm로고정하였다. 자-테스터에연결된임펠러를반응기내에침지하여교반을유도하였다. 전기응집을위해외부에직류전원공급기 (DC power supply, UDP-5020, Unicorn Tech, Korea) 를설치하여침지된알루미늄전극판에연결하였다. 실험장치및실험조건을각각 Fig. 1과 Table 2에나타내었다. 배양된활성슬러지혼합액을전기응집반응기에투입한후전류밀도와접촉시간을변화시켜가며전기응집실험을수행하였다. 전기응집종료후활성슬러지를반응조에서막여과장치로이송한후여과실험을수행하였다. Table 2. Operating condition of the electro-coagulation Parameter Value Unit Working volume 1 L Electric current 0~150 ma Submerged electrode area 37.5 cm 2 Current density 2.5 & 10 A/m 2 distance between electrode 5 cm Operating time 24 hour Stirring speed 100 rpm Electrode connect type mono-polar electrodes in parallel connections 2.3 막여과 전기응집후활성슬러지혼합액의막여과성능을평가하기위하여 Fig. 2와같은회분식교반셀 (Amicon 8200, Amicon, USA) 을사용하여막여과를수행하였다. 질소실린더를이용하여셀내부의분리막에가하는압력을조절하였다. 막을통과한여과수는전자저울상부에위치한용기로수집하였다. 단위시간마다측정된투과수의질량변화를컴퓨터로전송하여여과자료를수집하였다. Table 3에세부적인막여과운전조건을요약하였다. 여과에사용된분리막은셀룰로즈재질이며, 30 kda의분획분자량 (molecular weight cut-off) 을갖는한외여과막 (PLTK06210, Millipore, USA) 이었다. Fig. 2. Schematic of the membrane filtration system using the batch filtration stirred cell Table 3. Operating condition for the filtration test of the batch stirred cell Fig. 1. Schematic of the electro-coagulation system Parameters Value Unit Working volume 180 ml Filtration area 30.2 cm 2 Mixing speed 100 rpm Applied pressure (N 2 gas) 2 atm 107

4 한국산학기술학회논문지제 19 권제 8 호, 수산화금속염의역할규명실험전기응집에의해형성된불용성수산화금속염이막오염저감에미치는영향을알아보기위한실험을수행하였다. 본연구에서는알루미늄전극을사용하였기때문에생성된금속염은수산화알루미늄, Al(OH 3) 이다. Fig. 3과같이네가지경우의한외여과 (UF) 실험을수행하였다. 먼저전기응집을수행하지않은활성슬러지혼합액 (AS) 을여과한것을대조군으로하였다 ( 그림에서는 Control로표시 ). 두번째로전기응집을수행한활성슬러지혼합액 (AS+EC) 을준비하여막여과한다. 활성슬러지혼합액의전기전도도와동일한 NaCl 수용액 (0.08%) 을제조하여전기응집실험을수행한후한외여과막으로여과한다. 이렇게하면전기응집으로발생한수산화알루미늄이막표면에케이크층형태로남아있게된다. 이렇게준비된막을동적막 (dynamic membrane) 으로지칭한다 ( 이후 DM으로칭함 ). 활성슬러지혼합액을 DM 막으로다시여과한다 ( 그림에서 DM O로표시 ). DM 막표면의케이크층을스펀지로제거한후활성슬러지혼합액을여과한다 ( 그림에서 DM 로표시 ). 세부적인실험조건은 Table 4에정리하였다. 2.5 활성슬러지혼합액의입도분포측정전기응집에의한활성슬러지혼합액의입자크기및분포도변화를알아보기위하여 μm영역의입자크기분석이가능한입도분석기 (Helos, Sympa-TC, Germany) 를이용하였다. 3. 결과및고찰 3.1 플럭스 (flux) 변화활성슬러지혼합액에전류밀도와접촉시간을달리하면서전기응집을수행하였다. 전류밀도는 2.5A/m 2 와 10A/m 2 로변화시켰고, 각전류밀도하에서접촉시간은 12시간과 24시간으로달리하였다. 즉, 운전조건이서로다른총 4번 - i) 2.5 A/m 2, 12시간, ii) 2.5 A/m 2, 24시간, iii) 10 A/m 2, 12시간, iv) 10 A/m 2, 24시간 - 의전기응집을수행하였다. 전기응집후활성슬러지혼합액을회분식여과셀로이송하여막여과후얻은플럭스자료를 Fig. 4에나타내었다. 그래프의 y축은초기물플럭스 (J iw) 에대한슬러지의플럭스 (J) 의비율, 즉 J/J iw 로나타내었다. 그림에서대조군 (control) 은전기응집을수행하지않은활성슬러지를막여과한자료를나타낸다. 전류밀도 2.5 A/m 2 에서전기응집후막여과한플럭스가대조군에비해높게유지되는것으로관찰되었다 (Fig. 4a). 마찬가지로전류밀도 10A/m 2 로전기응집후막여과한경우 (Fig. 4b) 에도플럭스가감소하는정도가대조군에비해작은것으로나타났다. 즉, 전기응집을이용한다른연구 [21] 결과와마찬가지로전기응집이막오염을저감시키고있음을확인할수있었다. Fig. 3. Simplified illustration of the procedure determining the role of dynamic membrane in membrane filtration with and without electro-coagulation Table 4. Operating condition for dynamic membrane filtration test Parameter Value Unit MLSS 5,500 mg/l Sludge volume 1 L Current density 10 A/m 2 Operating time 1 hr Stirring speed 100 rpm distance between electrode 5 cm electrode connection type mono-polar electrodes in parallel connection (a) 108

5 전기응집분리막생물반응기의막오염저감 (b) Current density : 10 A/m 2 contact time (h) Resistance (x10 12 m -1 ) R m R f R c R t R c+r f R c+r f ratio to control, % (b) Fig. 4. Normalized flux variation over filtration time under different operating condition of electro-coagulation (a) current density = 2.5 A/m 2 (b) current density = 10 A/m 2 인가된전류밀도값 (2.5A/m 2 와 10 A/m 2 ) 에관계없이접촉시간이 12시간에서 24시간으로증가하면막오염이더욱감소되어플럭스가덜감소하는경향이있을것으로예상하였다. 그러나 Fig. 4의그림만보아서는접촉시간이증가하였을때플럭스감소폭이어느정도인지정확하게판단할수없다. 또한전류밀도가 2.5 A/m 2 에서 10 A/m 2 로증가한다면막오염이더욱감소되어플럭스감소폭이완화될것으로예상할수있지만역시 Fig. 4의그림만보아서는전류밀도가증가하였을때플럭스감소폭이어느정도인지정확하게판단하기어렵다. 따라서직렬여과저항 (resistance in series) 모델 [22] 을이용하여각저항 (resistance) 을계산하여 Table 5에정리하였다. Table 5. Summary of the calculated resistances for the filtration under different current density and contact time of electro-coagulation (a) Current density : 2.5 A/m 2 contact time (hr) Resistance (x10 12 m -1 ) R m R f R c R t R c+r f R c+r f ratio to control, % A/m 2 전류밀도조건에서케이크층저항 (R c) 과내부막오염저항 (R f) 을합한총오염저항 (R c+r f) 은대조군과비교시 12시간과 24시간에서각각 69% 와 82% 감소하였다. 반면 10 A/m 2 의전류밀도조건에서는총오염저항 (R c+r f) 은접촉시간 12시간과 24시간에서대조군에비해 83% 와 86% 감소하였다. 즉, 전류밀도가증가하면총오염저항의감소폭이증가함을확인할수있었다. 한편전류밀도를 10 A/m 2 으로높게유지한경우에는, 전기응집시간이 2배로늘어났음에도불구하고막오염감소효과가그리크지않다는것이다. 반면에전류밀도를 2.5 A/m 2 로낮게유지한경우에는, 전기응집시간이 2배로늘어나면추가적인막오염저감효과가존재하고있음을시사하고있다. 결론적으로막오염을감소시키기위한두가지중요한운전인자즉, 전류밀도 (ρ) 와접촉시간 (t) 의곱 (product) 이전체막오염저감정도를지배한다고볼수있다. 이런상관관계를수식화하면 ρ n t = constant 이된다. 전기응집모델링을통하여 ρ 0.46 t = 7.0 의상관관계가있음을밝혔다 [23]. 본연구에서는이런형태의모델링을위해필요한다양한전기응집조건에서수행한여과자료의부족으로인해모델적용이불가능하였으나정성적으로는일치하는결과를보였다. 3.2 활성슬러지혼합액의입도분포도전류밀도가활성슬러지혼합액의플록크기변화에미치는영향을알아보기위하여입도분포를관찰하였다. 입도는각입자들이차지하고있는부피 (volume, %) 에근거하여분포를나타내는것이일반적이다. 그러나크고작은입자들이혼재할경우입자의부피로분포를표시할경우크기가작은입자들의수가많더라도부피가큰입자들과비교하면전체부피는매우작기때문에이를보완하기위해입자의개수 (number, %) 에근거하여분포도를표시하기도한다. 109

6 한국산학기술학회논문지제 19 권제 8 호, 2018 (a) (a) (b) Fig. 5. Particle size distribution of the activated sludge suspensions with and without electro-coagulation under the current density of 10 A/m 2 (a) Y-axis: volume % (b) Y-axis: number % Fig. 5는 10 A/m 2 전류밀도를인가하기전과후의슬러지입도분포도이다. 입도를부피 % 로나타내었을때 (Fig. 5a) 를보면 μm정도의크기를갖는큰입자의비율이전기응집후에는대조군에비해약간감소한것으로나타났다. 반면 μm범위내입자들의비율은전기응집 12시간의경우대조군과큰차이를보이지않았지만 24시간동안전기응집을한활성슬러지혼합액은대조군보다약간증가하였다. 그러나입자의개수에근거하여입도분포를표시한경우 (Fig. 5b), 대조군과전기응집간입도분포는큰차이를보이지않았다. Fig. 6a는전류밀도 2.5 A/m 2 인가조건에서관찰한부피에근거한입자크기분포도이다. 상대적으로낮은전류밀도가인가되면서입자들의부피변화폭이 10 A/m 2 에서의변화폭보다작은것을확인할수있다. 입자개수에근거한분포 (Fig. 6b) 에서역시전기응집전후큰차이를보이지않았다. (b) Fig. 6. Particle size distribution of the activated sludge suspensions with and without electro-coagulation under the current density of 2.5 A/m 2 (a) Y-axis: volume % (b) Y-axis: number % Table 6. Variation of the median & average size over contact time by under different current density condition current density (A/m 2 ) particle size ( μm ) contact time (hr) 0 (control) median size median size Table 6 은 2.5 와 10 A/m 2 의전류밀도를인가하였을때, 접촉시간에따른활성슬러지혼합액의중간 (median) 입도크기의변화를나타낸것이다. 전류밀도 2.5 A/m 2 의경우를대조군과비교할경우유의할만한수준의차이는발견되지않았다. 접촉시간 12시간에서약간증가하다가 24시간에서다시감소하는경향이관찰되었다. 이런플록크기감소현상은전기응집을위해인가되는전류가수용액내에서전기삼투 (electro-osmotic) 누출현상에의해플록으로부터결합수 (bound water) 가빠져나가는 110

7 전기응집분리막생물반응기의막오염저감 현상으로인해플록크기가감소될수있음이보고 [23] 된바있으며, 본연구에서도역시이와비슷한현상을보인것으로판단된다. 그러나전체적으로는주어진전류밀도와인가시간하에서는입도분포가크게변화하지않은것으로판단된다. 3.3 전기응집후동적막의역할앞절의결과에서전기응집에의해막오염을유발하는케이크층저항 (R c) 과내부저항 (R f) 이감소하여막오염이감소한것으로나타났다. 이와같이막오염을유발하는저항의감소가어떤원인에서비롯되었는지를밝히기위하여동적막 (dynamic membrane) 의역할을조명하여보았다. 막여과를포함한여과공정에서종종사용되는동적막의개념은막의기공보다크기가큰입자들을막표면에미리케이크층으로형성하게한후상대적으로작은크기의유입수입자들이직접막 ( 또는여재 ) 표면과내부에침적되는것을방해하고미리만들어놓은케이크층에주로쌓이게하여막오염을감소시키는것이다. 막표면에형성된동적막은세정작업을통해오염물질과함께막표면에서용이하게제거될수있다. 전기응집과정에서용존된알루미늄이온으로인해수산화알루미늄, Al(OH) 3 (s) 및인산알루미늄, AlPO 4 (s) 과같은불용성알루미늄염이생성되는것으로알려져있다 [24]. 따라서전기응집과정에서생성된불용성수산화알루미늄과 ( 또는 ) 인산알루미늄이분리막표면에동적막을형성할수있는가능성이있다. 이로인해막오염이감소하는결과를초래하였다는가설을세우고이를증명하기위한일련의여과실험을진행하였다. Fig. 7에네가지종류의막여과를수행하여얻은플럭스자료를제시하였고각저항을계산하여 Table 7에요약하였다. 우선전기응집이수행된활성슬러지혼합액을여과한샘플 (AS+EC) 은전기응집을수행하지않은대조군을여과한것과비교하여상대적으로높은플럭스를유지하는것을확인할수있다. AS+EC의 R c+r f 값은대조군에비해약 1.56x10 12 m -1 에서 0.86x10 12 m -1 으로약 45% 감소됨을확인할수있다 (Table 7). 이는앞절에서밝힌바와같이전기응집을수행하면막오염이저감된다는사실과부합한다. Fig. 7. Normalized flux variation of different sludge suspension: 1) control: UF filtration of the activated sludge without electro-coagulation using an intact membrane, 2) AS+EC: UF filtration with the activated sludge after electro-coagulation using an intact membrane, 3) DM (O): UF filtration of the activated sludge using the membrane which was already used for the filtration of the activated sludge after electro-coagulation, 4) DM (X): UF filtration of the activated sludge using the cake-layer-removed membrane which was already used for the filtration of the activated sludge after electro-coagulation. Table 7. Variation of the resistance values of the dynamic membrane filtration test Time (day) Resistance (x10 12 m -1 ) R m R f R c R t R c+r f control AS+EC DM (O) DM (X) 한편동적막의제거유 무에따른여과결과를살펴보면, 동적막을제거하였을때 (Fig. 7의 DM X로표시됨 ) 의플럭스는대조군과마찬가지로급격히감소하는것이관찰되었다. 계산된오염저항 (R c+r f) 값은 1.48x10 12 m -1 로대조군과비슷한수준이다. 그러나동적막을제거하지않은막으로여과한경우 (Fig. 7의 DM O로표시됨 ) 의플럭스는총 4개의여과샘플중가장완만한플럭스감소를보였다. 계산된저항값 (R c+r f) 은 0.67x10 12 m -1 로대조군에비해서는 57% 감소하였다. 또한전기응집을수행한활성슬러지혼합액의여과저항에비해서는 23% 적었고, 동적분리막이제거되지않은여과에비해서는 55% 적은값을나타내었다. 111

8 한국산학기술학회논문지제 19 권제 8 호, 2018 이러한결과에비추어볼때전기응집에의한막오염제어현상은전기응집에의해생성된수산화알루미늄과 ( 또는 ) 인산알루미늄이분리막표면에서제 2의분리막역할을하는동적분리막작용에의해플록및콜로이드입자들의직접적인분리막표면접촉을방해함으로써막오염을감소시키는역할을한것으로결론지을수있다. 4. 결론 본연구에서는활성슬러지혼합액에전기응집을수행한후분리막여과효율에미치는영향을살펴보았다. 특히전류밀도및인가시간과같은전기응집운전인자가막오염에주는영향과전기응집과정중생성되는수산화금속염의역할에대한고찰을통해다음과같은결론을도출하였다. 1) 전류밀도를 10 A/m 2 으로높게유지한경우에는전기응집시간이 2배로늘어났음에도불구하고막오염감소효과가크지않았다. 반면전류밀도를 2.5 A/m 2 로낮게유지한경우에는, 전기응집시간이 2배로늘어나면추가적인막오염저감이관찰되었다. 결론적으로막오염을감소시키기위한두가지중요한운전인자즉, 전류밀도 (ρ) 와접촉시간 (t) 의곱이전체막오염저감정도를지배한다고볼수있다. 2) 주어진전류밀도와인가시간하에서는입도분포가크게변화하지않은것으로나타났다. 작은콜로이드입자가응집에의해크기가증가하여막오염을감소시켰다라고볼수없는근거가된다. 3) 전기응집을통해생성된수산화알루미늄과같은불용성염이막여과과정에서동적막을형성하여막오염을완화하는작용을하고있음을실험적으로증명하였다. 동적막형성은전기응집을통해막오염감소현상의메커니즘을해석하는데중요한역할을한다고결론지을수있다. References [1] L. Huang, D. J. Lee, "Membrane bioreactor: A mini review on recent R&D works", Bioresource Technology, Vol.194, pp , Oct S [2] S. Judd, "The status of membrane bioreactor technology", Trends in Biotechnology, Vol.26, No.2, pp , Feb S [3] F. Roayn, "Membrane multiplier: MBR set for global growth", WWI(Water & Wastewater International), volume-27/issue-2/regulars/creative-finance/membrane-m ultiplier-mbr.html [4] H. Ivnitsky, I. Katz, D. Minz, E. Shimoni, Y. Chen, J. Tarchitzky, R. Semiat, C. G. Dosoretz, "Characterization of membrane biofouling in nanofiltration processes of wastewater treatment", Desalination, Vol.185, No.1-3, pp , Nov., S [5] M. Beyer, B. Lohregel, L. D. Nghiem, Membrane fouling and chemical cleaning in water recycling applications, Desalination, Vol.250, No.3, pp , Jan., S [6] F. Mang, B. Liao, S. Liang, F. Yang, H. Zhang, L. Song, Morphological visualization, componential characterization and microbiological identification of membrane fouling in membrane bioreactros (MBRs), Journal of Membrane Science, Vol.361, No.1-2, pp. 1-14, Sept., S [7] H. D. Park, I. S. Chang, K. J. Lee, Principles of membrane bioreactor for wastewater treatment, p , CRC Press, [8] C. H. Nahm, D. C. Choi, H. Kwon, S. Lee, S. H. Lee, K. Lee, K. H. Choo, J. K. Lee, C. H. Lee, P. K. Park, "Application of quorum quenching bacteria entrapping sheets to enhance biofouling control in a membrane bioreactor with a hollow fiber module", Journal of Membrane Science, Vol.526, pp , March, S [9] N. A. Weerasekara, K. H. Choo, C. H. Lee, Biofouling control: bacterial quorum quenching versus chlorination in membrane bioreactors, Water Research, Vol.103, pp , Oct., S [10] M. Kobya, E. Demibas, "Evaluations of operating parameters on treatment of can manufacturing wastewater by electrocoagulation", Journal of Water Process Engineering, Vol.8, pp , Dec., S X [11] K. Sadeddin, A. Naser, A. Firas, "Removal of turbidity and suspended solids by electro-coagulation to improve feed water quality of reverse osmosis plant", Desalination, Vol.268, No.1-3, pp , March, S

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10 한국산학기술학회논문지제 19 권제 8 호, 2018 장인성 (In-Soung Chang) [ 정회원 ] 1990 년 2 월 : 서울대학교공업화학과 ( 공학사 ) 1992 년 2 월 : 서울대학교공업화학과 ( 공학석사 ) 1996 년 2 월 : 서울대학교공업화학과 ( 공학박사 ) 1997 년 2 월 ~ 현재 : 호서대학교환경공학과교수 < 관심분야 > 수처리, 수질오염, 분리막, MBR, 상하수도, 청정기술, 반도체공정기술, 반도체산업폐수처리 114

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. vol. 29, no. 10, Oct ,,. 0.5 %.., cm mm FR4 (ε r =4.4)

THE JOURNAL OF KOREAN INSTITUTE OF ELECTROMAGNETIC ENGINEERING AND SCIENCE. 2018 Oct.; 29(10), 799 804. http://dx.doi.org/10.5515/kjkiees.2018.29.10.799 ISSN 1226-3133 (Print) ISSN 2288-226X (Online) Method