압력 구동식 멤브레인 분리 공정인 한외 여과 시스템은 물 속의 부유 물질, 콜로이드, 미생물 및 일부 고분자 유기물을 효과적으로 포집합니다. 따라서 도시 상수도, 산업 폐수 처리, 수자원 재활용 및 가정용 정수에서 핵심적인 역할을 합니다.
중부 유럽 국가들은 엄격한 규제 및 표준(DWD, WFD), 선도적인 기술 R&D 역량, 지속 가능한 개발에 대한 강조로 인해 한외 여과 시스템의 적용 및 혁신의 핵심 지역이 되었습니다.
한외 여과 시스템의 역할은 무엇인가요?
1. 핵심 여과 장치로서
2025년까지 유럽의 신규 도시 상수도 시설 중 약 45%가 한외 여과를 핵심 여과 장치로 사용할 예정입니다. 한외여과 시스템은 기존의 모래 여과 공정에 비해 상당한 이점을 제공하기 때문입니다:
2019년에 한외 여과 시설 개조를 완료한 후. 독일 베를린의 바이센제 상수도는 0.1 NTU 이하의 안정적인 수질 탁도 수준을 유지하고 있습니다. 크립토스포리디움과 지아르디아에 대한 100% 제거율을 달성했을 뿐만 아니라. 뿐만 아니라 염소 소독제 사용량을 약 30%까지 줄여 소독 부산물(트리할로메탄 등)의 생성을 방지했습니다.
프랑스 파리 인근의 마른라발레 상수도는 한외여과 + 자외선 소독 공정을 결합하여 사용합니다. 즉, 화학 첨가물을 사용하지 않고 “화학물질 없는” 식수 공급을 보장합니다. 연간 1억 2,000만 입방미터의 물을 처리하여 50만 명 이상의 주민에게 서비스를 제공하고 있습니다.
2. 산업용 정수 전처리
식음료, 제약, 전자 등 고부가가치 산업은 생산 용수의 순도에 대한 요구 사항이 매우 높기 때문입니다. 한외여과기는 공정 용수의 전처리 방법으로 자리 잡았습니다.
- 식음료 폐수 처리
하이네켄의 네덜란드 로테르담 공장에서는 양조 폐수를 처리하기 위해 한외여과법을 사용합니다. 회수된 물은 원료 세척에 재사용되어 실제로 75%의 물 재사용률을 달성하여 연간 약 12만 입방미터의 공업용수 소비를 절감하고 있습니다.
- 제약 생산 폐수 처리
실제로 로슈 제약의 스위스 바젤 생산 기지에서는 ’한외여과+역삼투압'의 이중막 공정을 사용하여 생산 폐수를 약전 기준에 부합하는 “주사용수” 수준으로 처리하고 있습니다. 이를 통해 담수 구매 비용을 절감할 뿐만 아니라 유해한 폐수의 배출도 줄일 수 있습니다.
- 가정용 정수기
수질이 좋지 않은 농촌 지역에서는 소규모 한외여과 정수 장비가 가정 필수품이 되었습니다. 예를 들어
지하수에 콜로이드와 부식질이 많이 함유된 스웨덴 북부의 스칸디나비아 지역에서는 약 30%의 가정에서 소규모 한외 여과 정수기를 설치했습니다. 이러한 정수기는 수돗물 압력만 있으면 수명이 1~2년인 필터 카트리지를 통해 식수를 생산할 수 있습니다.
한외 여과 시스템은 어떤 모습인가요?
신지에유안은 오랫동안 한외 여과 기술 연구 및 개발 분야의 글로벌 리더로 자리매김해 왔습니다. 핵심 혁신은 “멤브레인 재료, 통합, 안정성 향상 및 응용 시나리오”에 초점을 맞추고 있기 때문입니다.”
1. 오염 방지 및 수명이 긴 멤브레인 소재
우리가 사용하는 “오염 방지 PVDF 한외 여과막”은 멤브레인 표면에 친수성 그룹을 도입하여 접촉각을 85°에서 35°로 줄입니다. 이를 통해 멤브레인 표면의 유기물과 콜로이드의 흡착을 줄여 멤브레인 세척 주기를 기존 7일에서 30일로 연장하고 5~7년(기존 멤브레인의 경우 3~4년)의 서비스 수명을 달성할 수 있습니다.
다른 멤브레인 소재를 사용하여 장비를 제조할 수도 있습니다: “중공사 한외 여과막”입니다. 이 멤브레인은 물이 멤브레인 외부에서 내부로 흐르는 “외부 압력” 설계를 사용합니다. 따라서 오염물질이 멤브레인 기공을 막을 가능성이 줄어듭니다. 또한 역세 효율을 40%까지 개선하고 에너지 소비를 약 25%까지 줄입니다.
2. 모듈형 시스템
이번에 출시한 소규모 한외여과기는 단일 모듈 처리 용량이 시간당 최대 5-10세제곱미터입니다. 필요에 따라 유연하게 결합할 수 있으며 소규모 농촌 정수장이나 산업 작업장의 분산 처리에 적합합니다.
3. 에너지 절약
한외 여과 공정을 최적화했습니다. 워터 펌프의 압력과 역세척 전략을 최적화하여 단위 물량당 에너지 소비량을 기존 한외 여과 시스템의 60%에 불과한 0.2~0.3kWh/m³로 줄였습니다.
4. 다양한 적용 사례가 있습니다.
2025년 스페인 남부의 가뭄 기간 동안 10대의 이동식 한외여과 시스템을 설치하여 지하수나 강물을 처리했습니다. 그리고 매일 5,000㎥의 물을 공급하여 약 2만 명의 주민에게 식수 문제를 해결했습니다.
스페인 남동부의 안달루시아 농업 지역에서는 초여과 + 점적 관개 시스템을 사용하여 처리된 농업 폐수를 올리브 과수원 관개용으로 재활용함으로써 물 효율을 60% 높이고 올리브 과수원 1에이커당 물 소비량을 40% 줄였습니다.
한외 여과 시스템을 개선하기 위한 방향은 무엇인가요?
유럽에서는 한외 여과 시스템이 비교적 성숙되어 있지만, 초기 투자 비용이 기존 모래 기반 시스템에 비해 2~3배 높고 멤브레인 교체 비용도 상대적으로 높습니다. 따라서 다양한 개선이 필요합니다.
향후에는 나노 복합 초여과 멤브레인(그래핀 개질 PVDF 멤브레인 등)을 개발할 예정입니다. 여과 정확도와 오염 방지 기능을 더욱 향상시켜 멤브레인 수명을 10년으로 연장하는 것을 목표로 하고 있습니다. 또한 외딴 농촌 지역이나 섬에 적합한 태양열을 이용한 한외 여과 시스템도 개발할 예정입니다. 현재 독일에서는 발트해의 뤼겐 섬에서 매일 100세제곱미터의 물을 처리하는 시스템을 시범 운영 중입니다.
한외여과 시스템은 더 이상 단순한 수처리 기술이 아니라 깨끗한 물 안보와 순환 경제를 달성하기 위한 핵심 도구입니다. 지자체 애플리케이션부터 가정용 단말기에 이르기까지 다양한 사례는 전 세계 한외여과 기술 발전에 귀중한 모델을 제공했습니다.
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