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RO막, NF막, UF막, MF막 이란?

RO막, NF막, UF막, MF막

여과 필터란

필터 분리 기술은 역사가 오래되어 1919년경부터 무균수 멤브레인 필터가 개발되었을 무렵부터 시작됩니다.

기본적으로 천연섬유나 화학섬유 등을 이용하여 미세한 구멍을 조정한 여과막을 생산하고, 구멍 지름보다 작은 입자는 구멍을 지나 여과막의 2차측으로 통과시키며, 구멍 지름보다 큰 입자는 구멍을 통과하지 못하고 여과막 표면에 보충하여 미립자의 여과분리를 하는 기술입니다.

여과막의 재질은 다양하며 폴리프로필렌, 폴리아미드, 테프론, 폴리슬폰, 세라믹, 셀룰로오스 등이며 여과막의 두께는 0.1~0.2mm, 공경은 0.0001~300μm 정도로 여과 대상이 매우 다양합니다.

또한 미세공 조정은 균일하게 이루어지기 때문에 모래여과나 침강여과, 응집여과 처리보다 제거율이 높습니다.

여과 필터 기술이 이용되는 장면은 단순한 모래나 자갈을 채취하는 장면에서 세균이나 바이러스를 제거하는 장면, 잉크의 여과, 초순수의 제조 장면으로 다양합니다.

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여과 기술

RO막, NF막, UF막, MF막

여기에서 액 속의 미세입자를 제거할 수 있는 'RO막/NF막/UF막'에 대해 설명을 하겠습니다.

이러한 여과막은 막 표면에 미세한 구멍이 뚫려 있는 공경보다 큰 물질을 제거하는 물리적 여과가 됩니다.

또한 물리 여과 이외에도 나노오더의 미세한 물질을 제거할 수 있는 여과재도 있습니다.

물질은 물속에 혼입되면 물질 표면에는 플러스와 마이너스 전위가 있고, 그 전위차를 사용하여 나노오더의 물질을 걸러낼 수 있는 제타맥스 흡착 화이버가 있습니다.

이 소재는 NF막이나 UF막 등에서는 제거가 어려운 점성물질 등을 제거할 수 있습니다.

또한 UF막이나 NF막 등에서는 제거하기 어려운 기름 등을 액중에서 제거할 수 있는 유수분리여과재가 있는데, 이 유수분리여과재를 필터 컬럼에 충전하면 유수분리여과재가 됩니다.

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RO(역삼투막) 여과 장치 ... 고도의 수처리 장치입니다.

초순수/순수 제조장치···고도순수를 제조합니다.

제타맥스···나노오더 물질 흡착합니다.

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역삼투막RO막NF막

역삼투막(RO막)이란 전해질 이온을 통하지 않는 여과막입니다.

자연현상으로 생각할 경우 반투막(역삼투막)을 사이에 두고 소금물과 진수를 접하게 하면 진수는 소금물을 희석하려고 소금물 쪽으로 이동합니다.

이것을삼투작용이라고합니다.

이는 채소를 소금에 절일 때 채소에 소금을 뿌리면 세포 내의 물이 나오는 현상과 같아집니다.

이 침투 현상은 침투압이 같아질 때까지 지속됩니다.

반투막(역삼투 여과막)을 사이에 두고 있는 염수와 진수로 염수 측에 맞는 침투압 이상의 압력을 가하면 염수 측에서 진수 쪽으로 진수가 이동합니다.

이것이 역침투라고합니다.

이 원리를 사용하면 해수에서 진수를 얻거나 전해질을 많이 포함한 액체에서 전해질을 분리한 액체를 얻을 수 있습니다.

역삼투막 이용은 해수 담수화 여과 장치나 전기를 통하지 않는 물인 초순수 제조 장치와 세정용 액체의 여과 장치 등에 사용됩니다.

또한 제조용 기준수로 식품 제조의 원료수로 사용되는 경우도 있어 다방면에서 이용되는 여과기술이라고 할 수 있습니다.

역삼투막(RO막)은 모든 전해질을 분리할 목적으로 사용되지만 2가의 이온을 분리할 목적으로는 루스RO막이라고 불리는 NF막을 사용합니다.

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한계여과막(UF막)

한계여과막(UF막)은 고분자물질과 물이나 이온상물질이나 저분자를 분리시키는 여과막이 됩니다.

여과성능은 분획분자량으로 나타냅니다.

역삼투막(RO막)의 분리를 분획분자량으로 나타내면 분자량이 약 200 이하인 물질을 투과시켜 그 이상의 물질을 저지합니다.

NF막은 수백~천 정도의 물질을 투과하여 그 이상의 물질을 저지합니다.

한계여과막(UF막)은 분자량이 천 정도 이하인 물질을 투과시킵니다.

또한 막의 종류도 풍부하여 분자량 천~30만 정도의 물질의 분리여과에 효과적입니다.

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정밀 여과막 MF막

막여과의 장점은 화학약품을 사용하지 않고 현탁물질을 분리 제거할 수 있다는 점입니다.

예를 들어 침강분리 응집처리에서는 분산되어 있는 현탁물질을 분리제거하기 위해 폴리염화알루미늄이나 황산알루미늄, PH조정제, 고분자 응집제 등의 약품이 필요하며 여과 후 처리도 필요합니다.

정밀 여과막에서는 그러한 약품 처리 없이 현탁 물질을 걸러낼 수 있습니다.

입자 지름이 수십 미크론인 모래입자나 금속입자 등은 물과의 비중차가 크므로 위에서 언급한 약제를 사용하지 않고도 쉽게 분리 제거할 수 있으나, 10μm 이하 특히 1μm 이하 입자는 약제 없이 침강분리가 어렵습니다.

정밀여과막(MF막)은 막공 직경이 수십 nm 이상인 분리여과막을 말합니다.

이 분류의 여과막은 종류도 많고 각 제조사에서 특색 있는 필터가 제조 판매되고 있습니다.

소재에 따라 유기막, 무기막, 금속막 또는 이들을 조합한 필터가 있습니다.

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유기막(필터)

가장 많이 제조되고 있는 필터류입니다.나일론이나 폴리에틸렌, 아세트산 셀룰로오스 등이 있습니다.

비교적 저렴한 비용으로 제조됩니다.

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무기막(세라믹 필터)

무기막은 유기막에 비해 비용이 비싸다.

단, 내열성, 내식성, 내구성이 뛰어나기 때문에 반복적인 약품세척이나 증기 멸균이 가능합니다.

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금속막

금속 필터는 기계적 강도, 내열성이 우수하다.스테인리스가 많이 사용되고 소결 타입의 필터나 용착 타입의 필터가 많습니다.

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전류와 전압이란?

'전류의 세기'는 무슨 뜻일까요?

「전류의 크기」와 차이가 있는 것일까요.

「전류의 크기」와 차이가 있는 것일까요.

'전류의 세기=볼트'

전류의 크기=암페어

형용적 표현은 보통 전류, 전력... 크고 작은,전압...높낮이,자계,전계,전자파,신호등...강약,

저항, 임피던스...대소, 높낮이

미디어등에서는, 꽤 적당한 표현이 많이 있네요.

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전류와 전압

'전압'은 '수압'과 같은 것

'전압' '전류' '저항' 일상생활에서 가장 많이 듣는 것이 '전압'이라고 생각합니다.

콘센트에서 나오는 전기의 '전압'은 220V(볼트), AA전지 1개의 '전압'은 1.5V(볼트)라는 것은 많은 사람들이 알고 있습니다.

'전압'으로 표시되는 수치는 전기 자체의 세기가 아니라 '전기를 흐르려는 힘의 세기'입니다.

수도 이야기로 대체해 보면 '전압'은 '수압'에 해당합니다.

예를 들어 2층이나 3층짜리 아파트의 주방 등에서는 어느 방이든 기본적으로는 같은 수도꼭지를 사용하고 있습니다만, 1층이 가장 물이 흘러나오는 양이 많고 위쪽 층으로 갈수록 적어집니다.

(※ 참고로 급수탑이 옥상에 없고 오래된 건물인 경우입니다)

이는 수도꼭지의 크기는 같지만 수압이 층수에 따라 다르기 때문입니다.

이른바 '전기'란 '전류'를 말합니다.

그럼 '전류'는 무엇이냐면 아까 수도 이야기로 대체하면 '전류'는 물 그 자체가 됩니다.

수압의 차이가 물의 흘러나오는 양에 영향을 주는 것과 마찬가지로 전압의 차이는 전류의 양에 영향을 미칩니다.

전압이 높을수록 전류량도 많아지는 셈이죠.

우리 인간은 살기 위해 물이 필요합니다.

예를 들어 물 한 컵이 필요할 때 필요한 것은 '수압'이 아니라 '물 그 자체의 양'이죠.

전기를 다루는 기계도 마찬가지로 계속 움직이기 위해 필요한 것은 '전압'이 아니라 '전류의 양'입니다.

이러한 점에서 '전기'의 본질은 '전류'라고 할 수 있습니다.

전압은 어디까지나 전류를 많이 발생시키기 위해 필요한 힘이라는 것입니다.

수도꼭지의 구경을 바꾸면 수량도 변화한다

그런데 만약 당신이 아파트 위쪽 층에 살고 있고, 수압이 약해서 곤란하다고 생각합니다.

이때 물의 양을 늘리는 수단으로 하나 생각할 수 있는 것은 수도꼭지의 직경을 크게 하는 것입니다.

전기에 있어서도 마찬가지로 만약 전압이 낮으면 전류가 통하는 길을 굵게 만들어 주면 전압을 바꾸지 않고 전류량을 늘릴 수 있습니다.

이 '전류가 지나는 길'은 전자공작세계에서는 주로 '동선'이라는 구리로 만든 가는 선을 말합니다.

물과 마찬가지로 이 선의 굵기 등에 따라 전류의 흐름 상태도 달라지는데, 이때의 '전류의 흐름에 어려움'을 '저항'이라고 합니다.

저항은 교통 체증과 비슷하다

예를 들어, 자동차를 운전하여 서울에서 대전으로 가는 경우를 생각해 봅시다.

도로 폭이 비교적 넓고 거리도 짧은 「경부 고속도로」를 사용하는 경우와 도로 폭이 좁고 거리도 길어지는 「서해안고속도로」에서는, 어느 쪽이 스트레스가 쌓일까요.

대부분의 경우 후자가 더 쉽게 피로해지고 시간도 오래 걸립니다.

전기의 경우도 이와 마찬가지로 전류 흐름도는 폭이 좁고 거리가 길수록 전류가 흐르기 어렵습니다.

이것은저항값이크다라고표현할수있습니다.

그럼 서울에서 대전까지 고속도로를 사용하지 않고 일반 도로로 가는 경우도 생각해 봅시다.

당연히 일반 도로는 신호등이 다수 있거나 커브가 힘들거나 차선은 하나밖에 없거나 하는 등 고속도로에 비하면 분명히 장애물이 많이 있습니다.

이것은 이제 어떤 고속도로를 사용하는 것보다 가기 어렵다는 것에 의심의 여지가 없습니다.

전기의 경우는, 지나는 길에 폭이나 길이를 바꾸지 않아도, 그 지나는 길에 일부에 전류가 흐르기 어려운 「장애물」을 넣어 「저항값」을 크게 할 수 있습니다.

이러한 조치가 이루어진 전기의 통로가 되는 부품을 '저항기'라고 합니다.

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전압, 전류, 저항의 각각의 관계

이상의 내용으로부터, 「전압」 「전류」 「저항」의 3가지는, 다음과 같은 관계가 있는 것을 알아야 합니다.

전압이 커지면 전류의 양이 증가한다

저항이 커지면 전류의 양이 줄어든다

여기서 전압을 기호 E, 전류를 기호 I, 저항 R이라고 합시다.

그렇다면 이들 세 가지 사이에는 다음과 같은 관계가 있습니다.

I=E÷R

이 식은 '옴의 법칙'이라고 불립니다.

이른바 '전기'는 '전류'를 말하는 것은 앞서 이야기 했습니다.

즉 전기의 세기는 전압이 클수록 강하고 저항이 클수록 약해진다는 것입니다.

전자 부품은 '전류'로 펄펄 끓는다.

그런데, 전자공작에서, 이들 「전압」 「전류」 「저항」을 생각해야 하는 장면이라고 하는 것은 어떤 때일까요.

아까전류가전기그자체라는것은설명을했어요.

즉, 전기로 움직이는 부품은 전류를 기준으로 생각하면 되는 것입니다.(일부 전압 구동이라는 부품도 존재합니다)

예를 들면, 어떤 LED를 빛내고 싶을 때, 20mA(밀리암페어)라고 하는 양의 전류가 필요하다고 합니다.

이 수치는 부품을 샀을 때 '정격 전류'로 표시되어 있으므로 체크해 둡시다.

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전지로 LED를 빛내 보자

전원으로 준비할 수 있는 것은 건전지나 콘센트에서 나오는 전기 등입니다만, 그 전기에 관한 정보로 알 수 있는 것은 「전압」뿐입니다.

예를 들면, 건전지 4개(합계 6V)로 정격 20mA의 LED를 빛낼 수 있는 회로를 만든다고 합시다.

이 회로에서는 LED의 양 끝에 6V라는 '전기의 압력'이 가해져 있지만 실제로 흐르는 전기인 '전류'는 얼마나 되는지 알 수 없습니다.

그래서 LED 중 어느 쪽에 '저항기'를 두면 만약 저항값을 알고 있다면 그 저항기에서 흘러나오는 전류는 어느 정도가 될지 계산할 수 있습니다.

그 전류값이 20mA로 LED에 흘러들어가도록 해주면 잘 점등될 것 같네요?

이때 '옴의 법칙'을 이용하여 주어진 전압에서 필요한 전류를 흐르게 할 수 있는 만큼의 저항값을 구합니다.

즉,

20mA = 6V÷R

가 성립되는 R 값의 저항기를 LED 앞이나 뒤에 놓아 주면 되는 것입니다.

여기서 mA(밀리암페어)의 m(밀리)은 1000분의 1을 나타내는 접두사입니다.

이것을 고려하여 R에 대해 풀면,

R = 6V÷ (20×0.001) = 300 됩니다.

또한 저항값의 단위는 Ω(옴)이라고 합니다.

따라서, 건전지 4개 6V로 20mA 구동의 LED 1개를 빛내고 싶을 때는, 「300Ω의 저항이 필요」가 됩니다.

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콘센트라도 LED를 빛내 보자

이번에는 콘센트에서 전기, 220V 전압으로 LED를 빛내는 것을 생각해 봅시다.

(여기서는, 간단하기 때문에 직류 220V로서 이야기를 추천합니다)

방금 전 건전지의 전압 6V가 220V로 대폭 커졌습니다.

이 경우에도 옴의 법칙을 사용하여 필요한 저항기의 값을 구해보도록 하겠습니다.

R=220V÷(20×0.001) = 11000

11000Ω요.

대부분의 경우 11000Ω라 하지 않으며 1000을 나타내는 접두사 k(킬로)를 이용하여 11 kΩ(킬로옴)로 표기됩니다.

따라서 11kΩ의 저항기를 넣으면 콘센트에서 220V라는 큰 전압에서도 같은 LED를 빛낼 수 있습니다.

그러나 실제로는 전자공작에서 흔히 사용되는 작은 저항기에서는 '정격전력'의 값을 크게 초과하여 다 태워 버리기 때문에 대전력용 큰 저항기를 사용할 필요가 있습니다.

어떤 곳에도 저항은 존재한다

만약 저항기가 없는 회로를 만들면 전류는 얼마나 흐를까요?

저항기가 만약 없었더라도 회로를 구성하는 구리선·LED·전지에 이르기까지 전자 부품은 모두 '저항값'을 가지고 있습니다.

여기서 옴의 법칙을 생각해 보겠습니다.

I=E÷R

여기서 회로 전체의 저항값이 R이었다고 합시다.

이 R이 한없이 0에 가까워진다면 전류 I는 전압 E의 값에 관계없이 무한히 상승해 갑니다.

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수중 기압

수심이 깊어질수록 페트병이 부서져 있는 것을 알 수 있습니다.

물 속에 물건을 가라앉혔을 때 그 깊이에 따라 바닷물의 무게만큼 힘이 듭니다.

이 바닷물의 무게로 가해지는 힘을 수압이라고 하며, 그 크기를 재는 단위로 '기압'이 사용됩니다.

그리고 1기압이란 1cm^2(1㎝×1㎝의 넓이)에 약 1㎏의 압력이 가해지는 상태입니다.

수압은 수심 10m에서 1기압, 수심 20m에서 2기압, 수심 30m에서 3기압, 수심 100m면 10기압…으로 10m 깊어질 때마다 1기압 늘어난다=약 1㎏씩 커집니다.

페트병 안의 공기는 수심이 깊어짐에 따라 커지는 수압에 눌려 그 부피가 작아지기 때문에 페트병은 위 사진처럼 수심이 깊을수록 찌그러집이 심해집니다.

사진에서 가장 페트병이 부서진 수심 20m에서의 수압은 1cm^2에 약 2kg.

이것은 손가락 끝에 2 리터의 페트병을 1 개 올려 놓은 것과 거의 동일합니다.

손가락 하나로 2리터의 페트병을 든다니... 그렇게 생각하면 물의 무게로 가해지는 힘=수압의 크기를 조금 상상할 수 있을 것 같네요.

우리 인간이 직접 체험할 수 없는 높은 수압과 심해의 환경, 수족관에서부터 심해까지의 삶을 꼭 생각해 보시기 바랍니다.

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고기압이란?

주위보다 기압이 높고 닫힌 등압선으로 둘러싸인 곳을 말합니다.

따라서 기압이 ○○hPa 이상이면 고기압이라고 하는 것은 아닙니다.

주위보다 기압이 높지만 닫힌 등압선이 걸리지 않는 곳은 고압부라고 합니다.

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