재난 시 72시간 생존을 위한 ‘초소형 휴대 정수 필터’ 과학18 필터 수명 연장을 위한 역세척(Backwashing) 기술 적용 사례 1. 역세척 기술의 기본 개념과 원리역세척(Backwashing)은 여과 필터에 축적된 오염물질을 반대 방향의 유체 흐름으로 제거하는 물리적 세정 기법이다. 일반적인 정수 필터는 사용 시간이 지날수록 막 오염(Membrane Fouling), 농도 분극(Concentration Polarization), 그리고 케이크 층 형성(Cake Layer Formation)으로 인해 여과 효율이 급격히 저하된다. 이로 인해 유압 손실이 증가하고, 동일한 압력에서의 투과 유속(Permeate Flux)이 크게 줄어든다. 역세척은 여과 방향을 순간적으로 역전시켜 막 표면에 부착된 입자 및 미생물을 제거하고, 초기 투과 성능의 80~95%까지 회복시킬 수 있다. 이는 단순 세정 과정을 넘어 필터 수명을 연장하고 유지비.. 2025. 8. 19. 극한 환경(-20℃~50℃)에서 필터 성능 변화에 대한 내구성 평가 1. 극한 환경에서 휴대용 필터의 필요성재난 상황이나 오지 탐사, 군사 작전 등에서는 영하 -20℃의 혹한부터 영상 50℃의 고온까지 다양한 극한 환경이 발생한다. 일반적으로 휴대용 필터는 상온 조건(15~25℃)에서 실험실 평가를 통해 성능을 검증받지만, 실제 현장에서는 이러한 표준 조건이 거의 충족되지 않는다. 따라서 필터의 내구성을 검증하기 위해서는 온도 변화가 여과 효율, 압력 손실, 재질 안정성에 어떤 영향을 미치는지를 과학적으로 분석하는 것이 필수적이다. 본 보고서는 다양한 극한 환경 조건에서 휴대용 필터의 성능 변화를 평가하여 WHO 음용수 기준 충족 여부와 장기 사용 가능성을 확인하는 데 목적을 두었다. 2. 실험 방법론 – 온도 조건별 시험 설계실험은 -20℃, 0℃, 25℃, 40℃, .. 2025. 8. 18. 휴대용 필터의 WHO 권장 음용수 기준 충족 여부 실험 보고서 1. WHO 권장 음용수 기준과 휴대용 필터의 필요성 세계보건기구(WHO)는 인체 건강 보호를 위해 음용수의 품질 기준을 엄격히 규정하고 있으며, 대표적으로 미생물 오염 지표인 대장균(Escherichia coli) 0 CFU/100 mL, 납(Pb²⁺) 10 μg/L 이하, 비소(As) 10 μg/L 이하, 총 용존 고형물(TDS) 1,000 mg/L 이하 등을 명시하고 있다. 이러한 기준은 상수도 시설이 잘 갖추어진 선진국에서는 비교적 쉽게 충족되지만, 재난 상황이나 오염된 하천수를 활용해야 하는 지역에서는 실현이 어렵다. 따라서 경량화·고효율·저비용이라는 세 가지 조건을 동시에 만족하는 휴대용 정수 필터(Portable Water Filter) 기술이 주목받고 있다. 본 실험은 다양한 필터 재질과 .. 2025. 8. 18. 이온교환수지 기반 중금속 제거 휴대 필터의 경제성 분석 1. 이온교환수지 기반 휴대 필터의 필요재난 상황이나 개발도상국 지역에서 가장 시급한 문제 중 하나는 안전한 음용수 확보이다. 특히 납(Pb²⁺), 카드뮴(Cd²⁺), 수은(Hg²⁺) 등 중금속 오염은 인체 건강에 치명적인 영향을 미치며, 단기 노출에도 신경계 손상과 만성 질환을 유발할 수 있다. 이에 따라 이온교환수지(Ion Exchange Resin)를 기반으로 한 중금속 제거 필터가 주목받고 있다. 이온교환수지는 양이온 또는 음이온을 선택적으로 흡착·교환할 수 있는 고분자 매질로, 정수 과정에서 중금속 이온을 효율적으로 제거한다. 휴대형 필터에 적용될 경우, 경량화·저비용·재생 가능성까지 확보할 수 있어 경제적 가치가 크다. 따라서 경제성 분석은 단순히 제작비와 성능 비교를 넘어, 유지관리 비용·재.. 2025. 8. 17. MOF(Metal-Organic Framework) 소재를 활용한 미래형 필터 흡착 기술 1. MOF 소재와 차세대 여과 기술의 결합금속-유기 골격체(Metal-Organic Framework, MOF)는 금속 이온 또는 금속 클러스터와 유기 리간드(Organic Ligand)가 3차원 격자 구조를 형성하는 초다공성 물질이다. MOF의 기공 크기는 나노미터 수준에서 정밀하게 조절 가능하며, 표면적이 최대 7,000 m²/g에 달한다. 이러한 특성 덕분에 MOF는 기존 활성탄(Activated Carbon)이나 제올라이트(Zeolite) 보다 훨씬 높은 흡착 용량과 선택성을 제공한다.최근 연구에서는 MOF 소재를 휴대형·산업용 필터에 적용하여 중금속 이온, 미세입자, 유기 화합물, 심지어 방사성 물질까지 효과적으로 제거하는 기술이 주목받고 있다. 이 기술은 재난 대응, 수처리, 공기 정화, 바.. 2025. 8. 16. 층류(Laminar Flow)와 난류(Turbulent Flow)가 여과 효율에 미치는 차이 1. 서론 – 유체 흐름 상태와 여과 공정의 상관성여과 시스템에서 유체의 흐름 상태는 필터 매질과 오염물 입자 간의 상호작용을 결정짓는 핵심 요소다. 특히 층류(Laminar Flow)와 난류(Turbulent Flow)의 차이는 여과 효율, 압력 손실, 필터 수명에 직접적인 영향을 미친다. 층류는 유체가 매끄럽고 규칙적인 경로를 따라 이동하는 흐름으로, 점성력이 지배적인 반면, 난류는 불규칙한 와류(Vortex)와 속도 변동이 발생하여 관성력이 지배한다. 필터 설계에서 어떤 흐름을 유도할지는 오염물의 입경(Particle Size Distribution), 필터 기공 크기(Pore Size), 처리 유량(Target Flux) 등 다양한 변수에 의해 결정된다. 따라서 흐름 형태를 이해하고 제어하는 것은.. 2025. 8. 16. 이전 1 2 3 다음
