재난 시 72시간 생존을 위한 ‘초소형 휴대 정수 필터’ 과학9 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. 다이어프램 펌핑 기반 휴대 필터의 유압 손실 최소화 설계 기법 1. 서론 – 다이어프램 펌핑 기반 휴대 필터의 필요성과 설계 과제재난 상황, 군수 작전, 야외 탐사와 같이 전력 공급이 제한된 환경에서는 전기 구동식 정수 시스템보다 수동식 휴대 필터가 생존 장비로 각광받는다. 그중 다이어프램 펌프(Diaphragm Pump) 기반 휴대 필터는 사용자의 손 압력 또는 발 압력을 이용해 양압(Positive Pressure)을 형성하여 물을 필터 매질로 통과시키는 구조를 가진다. 이 방식은 고유량과 높은 압력 제어 능력을 제공하지만, 설계가 미흡하면 유압 손실(Hydraulic Loss)이 커져 펌핑 효율이 떨어지고, 여과 수율(Flux Yield)이 감소한다. 따라서, 유압 손실을 최소화하면서도 안정적인 여과 성능을 유지하는 설계 기법은 휴대 필터 기술의 핵심 경쟁력이.. 2025. 8. 16. UV-C LED 살균 내장형 초소형 필터의 DNA/RNA 불활성화 속도 측정 1. 서론 – UV-C LED 살균 기술과 초소형 필터의 융합 배경재난 상황이나 휴대용 정수 시스템에서 병원성 미생물 제거는 필수적이며, 물리적 여과만으로는 직경 0.02μm 내외의 바이러스까지 완벽하게 제거하기 어렵다. 이러한 한계를 극복하기 위해 UV-C LED(Ultraviolet-C Light Emitting Diode)를 필터 내부에 통합한 구조가 개발되고 있다. UV-C LED는 파장 200~280nm 범위의 자외선을 방출하여, 미생물의 유전물질(DNA·RNA)에 직접적인 손상을 주는 방식으로 살균한다. 특히 265nm 부근의 파장은 DNA 흡수 스펙트럼과 일치해 살균 효율이 가장 높다. 초소형 필터에 UV-C LED를 내장하면, 여과 단계에서 물리적 차단을 수행한 후, 광학 살균 단계에서 바.. 2025. 8. 15. 프리필터와 활성탄 필터의 이중 결합 방식이 여과 수율에 미치는 영향 1. 서론 – 다단 여과 시스템의 필요성과 프리필터·활성탄 필터의 역할재난 대응, 산업용 수처리, 가정용 정수 시스템 등에서 단일 필터 방식은 오염원의 다양성과 농도 변화에 대응하는 데 한계가 있다. 특히 원수(原水)에 포함된 부유물질(SS, Suspended Solids), 미세토사, 녹, 조류와 같은 입자성 오염물은 활성탄 필터의 미세공극을 빠르게 막아 수율(Flux Yield)을 급격히 저하시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 설계되는 것이 프리필터(Pre-filter)와 활성탄 필터의 이중 결합 방식(Dual-Stage Filtration)이다. 프리필터는 1차 단계에서 5~20μm 이상의 입자를 물리적으로 제거하고, 활성탄 필터는 2차 단계에서 흡착(Adsorption) 작용을 통해 염소, 휘발.. 2025. 8. 15. 이전 1 2 다음
