본 발명은 고순도 공업용수 수처리 시스템의 막탈기장치에 대한 성능을 평가하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for evaluating the performance of a membrane degassing device in a high-purity industrial water treatment system.
고순도 공업용수는 박막 필터, 한외 여과막 및 역 삼투막 중 하나로 여과한 정제수로 비저항이 25℃에서 18.1 MΩcm 이상인 것으로서 초순수라고도 불린다.High-purity industrial water is purified water filtered through a thin film filter, ultrafiltration membrane, or reverse osmosis membrane, and has a resistivity of 18.1 MΩcm or higher at 25°C, and is also called ultrapure water.
초순수는 수돗물을 원수로하여 물속의 유기물, 이온뿐 아니라 용존산소까지 제거하기 위해 20∼여개의 단위 공정을 적용하여 생산되는 물이며 초순수 제조공정은 현존하는 인류가 가진 모든 엔지니어링 기술을 적용한 고난이도 수처리 기술이다.Ultrapure water is water produced by applying about 20 unit processes to remove organic matter, ions, and even dissolved oxygen from tap water as raw water. The ultrapure water manufacturing process is a highly difficult water treatment technology that applies all of the engineering technology currently available to mankind.
하지만, 현재 국내 반도체 회사를 비롯해 모든 초순수 생산 시설은 일본의 특정회사만이 설계가 가능하고, 대부분의 수처리 단위 설비들 역시 일본 특정회사들이 독점하고 있다. 특히, 일부 수처리 공정은 최근 일본의 반도체 소재 수출 규제와 관련하여 전락물자로 분류되어 있는 물품으로 일본기술 의존도가 높아, 국산화 기술개발이 시급한 상태이다.However, currently, all ultra-pure water production facilities, including domestic semiconductor companies, can only be designed by specific Japanese companies, and most water treatment unit facilities are also monopolized by specific Japanese companies. In particular, some water treatment processes are classified as inferior goods in connection with Japan's recent semiconductor material export regulations, and thus depend heavily on Japanese technology, making domestic technology development urgent.
이러한 상황에서 고순도 공업용수의 설계, 제품, 운영의 해외의존도를 해소하고 고순도 공업용수 설비의 국산화 기술 개발을 더욱 촉진하기 위하여 국산화 기술의 성능을 평가 및 검증하여 활용하는 것이 중요하다.In this situation, it is important to evaluate and verify the performance of domestic technology and utilize it to eliminate overseas dependence in the design, production, and operation of high-purity industrial water and to further promote the development of domestic technology for high-purity industrial water facilities.
이에, 본 발명의 발명자는 고순도 공업 용수 수처리 시스템의 막탈기장치에 대한 성능 시험 방법을 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the inventor of the present invention completed the present invention after a long period of research and trial and error for a performance test method for a membrane degassing device of a high-purity industrial water treatment system.
본 발명의 일 목적은, 막탈기장치의 성능을 시험할 수 있는 막탈기장치 성능 시험 방법을 제공하기 위함이다.One purpose of the present invention is to provide a performance test method for a membrane degassing device capable of testing the performance of the membrane degassing device.
본 발명의 다른 목적은 막탈기장치의 성능을 평가할 수 있는 막탈기장치 성능 평가 방법을 제공하기 위함이다.Another object of the present invention is to provide a method for evaluating the performance of a membrane degassing device capable of evaluating the performance of the membrane degassing device.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.Meanwhile, other unspecified purposes of the present invention will be additionally considered within a range that can be easily inferred from the following detailed description and its effects.
본 발명의 실시예에 따라서 고순도 공업용수 실증플랜트에 설치되는 막탈기장치에 대한 성능을 평가하는 방법으로서,A method for evaluating the performance of a membrane degassing device installed in a high-purity industrial water demonstration plant according to an embodiment of the present invention,
상기 막탈기장치의 용존가스 제거효율을 시험하는 단계를 포함하고,Including a step of testing the dissolved gas removal efficiency of the above-mentioned membrane degassing device,
상기 용존가스 제거효율을 시험하는 단계는 스윕가스 모드, 진공모드, 복합모드로 구분하여 용존가스 제거성능을 평가하되,The step of testing the above dissolved gas removal efficiency is divided into sweep gas mode, vacuum mode, and composite mode to evaluate the dissolved gas removal performance.
상기 스윕가스 모드는,The above sweep gas mode is,
막탈기장치에 공급되는 스윕가스 압력을 0.70 kg/cm2 이하, 스윕가스 유량을 3.2 ~ 15.8 m3/h로 설정하고 일정하게 유지하는 단계; 및A step of setting the sweep gas pressure supplied to the degassing device to 0.70 kg/cm2 or less and the sweep gas flow rate to 3.2 to 15.8 m3 /h and maintaining them constant; and
상기 스윕가스의 압력과 유량을 일정하게 유지하면서 막탈기장치에 유입수를 공급하되, 상기 유입수의 압력은 스윕가스 압력 이하로 설정하고, 유입수의 유량은 57 m3/hr의 75% 또는 100%로 설정하는 단계를 포함하고,A step of supplying influent to a membrane degassing device while maintaining the pressure and flow rate of the above-mentioned sweep gas constant, wherein the pressure of the influent is set to be lower than the pressure of the sweep gas, and the flow rate of the influent is set to 75% or 100% of 57 m3 /hr.
상기 막탈기장치의 에너지 소비량을 시험하는 단계를 더 포함하고,Further comprising a step of testing the energy consumption of the above-mentioned membrane device,
상기 에너지 소비량을 시험하는 단계는 용존가스 제거량에 따른 전력사용량을 평가하는 것으로서 3회 시험의 평균값을 적용하며,The step of testing the above energy consumption is to evaluate the power usage according to the amount of dissolved gas removed, and the average value of three tests is applied.
상기 막탈기장치의 장기운전에 따른 용존가스 제거효율 변화를 시험하는 단계를 더 포함하고,It further includes a step of testing the change in dissolved gas removal efficiency according to long-term operation of the above-mentioned degassing device.
상기 용존가스 제거효율 변화를 시험하는 단계는,The step of testing the change in the above dissolved gas removal efficiency is:
6개월 이상 용존가스 제거율이 99.9%이상을 만족하는지 여부로 장기운전 가능여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 막탈기장치에 대한 성능평가방법을 제공한다.A performance evaluation method for a membrane degassing device is provided, characterized in that long-term operation is judged by whether the dissolved gas removal rate satisfies a level of 99.9% or higher for 6 months or longer.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 유입수의 용존가스 농도는 50 또는 100 ug/L일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the dissolved gas concentration of the influent may be 50 or 100 ug/L.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 진공모드는,According to an embodiment of the present invention, the vacuum mode is
진공펌프를 이용하여 막탈기장치의 진공압력을 0.17 kg/cm2 또는 0.05 kg/cm2로 설정하는 단계; 및A step of setting the vacuum pressure of the membrane degassing device to 0.17 kg/cm2 or 0.05 kg/cm2 using a vacuum pump; and
상기 진공압력을 일정하게 유지하면서 막탈기장치에 유입수를 공급하되, 상기 유입수의 압력은 대기압, 유입수의 유량은 57 m3/hr의 75% 또는 100%로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.The method may include a step of supplying influent to a membrane degassing device while maintaining the above vacuum pressure constant, wherein the pressure of the influent is set to atmospheric pressure and the flow rate of the influent is set to 75% or 100% of 57 m3 /hr.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 용존가스 농도는 100 ug/L일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the dissolved gas concentration may be 100 ug/L.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 복합모드는,According to an embodiment of the present invention, the composite mode is:
진공펌프를 이용하여 막탈기장치의 진공압력을 0.07 kg/cm2 설정하는 단계; 및A step of setting the vacuum pressure of the membrane degassing device to 0.07 kg/cm2 using a vacuum pump; and
상기 진공펌프의 진공압력을 고정한 상태로 스윕가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.It may include a step of supplying sweep gas while fixing the vacuum pressure of the above vacuum pump.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 용존가스 농도는 100 ug/L일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the dissolved gas concentration may be 100 ug/L.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 막탈기장치의 용존가스 제거효율을 시험하는 단계는, 온도 25 ℃± 1 ℃, 상대습도 65%, 대기압 101.3kPa의 조건에서 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of testing the dissolved gas removal efficiency of the membrane degassing device can be performed under conditions of a temperature of 25°C±1°C, a relative humidity of 65%, and an atmospheric pressure of 101.3 kPa.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 막탈기장치의 전자유량계를 사용하여 생산 유량을 시험하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a step of testing the production flow rate using an electronic flow meter of the membrane degassing device may be further included.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 생산 유량을 시험하는 단계는,According to an embodiment of the present invention, the step of testing the production flow rate comprises:
스윕가스 모드, 진공모드, 복합모드로 구분하여 용존가스 제거성능을 평가할 수 있다.The dissolved gas removal performance can be evaluated by dividing into sweep gas mode, vacuum mode, and composite mode.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 막탈기장치의 에너지 소비량을 시험하는 단계를 더 포함하고,According to an embodiment of the present invention, the step of testing the energy consumption of the membrane degassing device is further included,
상기 에너지 소비량을 시험하는 단계는 용존가스 제거량에 따른 전력사용량을 평가하는 것으로서 3회 시험의 평균값을 적용할 수 있다.The step of testing the above energy consumption is to evaluate the power usage according to the amount of dissolved gas removed, and the average value of three tests can be applied.
본 발명의 실시예에 따라서 상기 막탈기장치의 장기운전에 따른 용존가스 제거효율 변화를 시험하는 단계를 더 포함하고,According to an embodiment of the present invention, a step of testing the change in dissolved gas removal efficiency according to long-term operation of the membrane degassing device is further included.
상기 용존가스 제거효율 변화를 시험하는 단계는,The step of testing the change in the above dissolved gas removal efficiency is:
6개월 이상 용존가스 제거율이 99.9%이상을 만족하는지 여부로 장기운전 가능여부를 판단할 수 있다.Long-term operation is possible by determining whether the dissolved gas removal rate is 99.9% or higher for more than 6 months.
본 발명의 일 태양에 따르면, 막탈기장치를 시험하여 막탈기장치를 평가함으로써 높은 수준의 초순수 생성을 보조하고, 일정 수준을 유지하면서 장기간 사용가능한 장치를 보장할 수 있게 된다.According to one aspect of the present invention, by testing and evaluating a membrane degassing device, it is possible to assist in the production of a high level of ultrapure water and ensure that the device can be used for a long period of time while maintaining a certain level.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 막탈기장치를 평가하여 막탈기장치를 신속하고 용이하게 보수 및 관리할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a membrane degassing device can be evaluated to enable rapid and easy maintenance and management of the membrane degassing device.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.Meanwhile, it is added that even if an effect is not explicitly mentioned herein, the effect and its provisional effect described in the following specification expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 일 예에 따른 고순도 공업 용수 수처리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 고순도 공업용수 수처리 시스템의 막탈기장치에 대한 성능평가방법을 나타낸 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.Figure 1 is a schematic diagram showing a high-purity industrial water treatment system according to an example.
Figure 2 is a drawing showing a performance evaluation method for a membrane degassing device of a high-purity industrial water treatment system according to the present invention.
It is to be understood that the attached drawings are provided for reference only to help understand the technical concept of the present invention, and the scope of the rights of the present invention is not limited thereby.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, if it is judged that the detailed description of related known functions that are obvious to those skilled in the art and may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, it should be understood that the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
이하, 본 발명에 따른 고순도 공업용수 수처리 시스템의 막탈기장치에 대한 성능평가방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a performance evaluation method for a membrane degassing device of a high-purity industrial water treatment system according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. When describing with reference to the attached drawings, identical or corresponding components are assigned the same drawing numbers and redundant descriptions thereof are omitted.
도 1은 일 예에 따른 고순도 공업 용수 수처리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1은, 발명의 이해 및 설명의 편의를 위해, 고순도 공업 용수 수처리 시스템의 구성들 중 원수저장탱크(100)와 역삼투압 장비(200) 사이, 역삼투압 장비(200)와 순수저장탱크(300)의 사이, 순수저장탱크(300)와 탈기막 장비(400) 사이, 탈기막 장비(400)와 UV 산화 장비(500) 사이, 및 UV 산화 장비(500)와 초순수저장탱크(600) 사이 각각에 배치되는 구성들을 생략하여 도시하고 있다.FIG. 1 is a schematic diagram showing a high-purity industrial water treatment system according to an example. For convenience of understanding and explanation of the invention, FIG. 1 illustrates the components of the high-purity industrial water treatment system, omitting the components arranged between a raw water storage tank (100) and a reverse osmosis device (200), between a reverse osmosis device (200) and a pure water storage tank (300), between a pure water storage tank (300) and a degassing device (400), between a degassing device (400) and a UV oxidation device (500), and between a UV oxidation device (500) and an ultra-pure water storage tank (600).
이하에서는, 발명의 이해를 돕고 설명의 편의를 위해, 고순도 공업 용수 수처리 시스템이 초순수(Ultra Pure Water, UPW)를 제조하기 위한 장치인 것을 전제로 설명하기로 한다. 이에 따라, 본 명세서에서는, “고순도 공업 용수 수처리 시스템”과 “초순수 제조 장치”가 혼용되는 경우가 있을 수 있다. 다만, 이러한 설명이 본 발명의 범위를 초순수 제조 장치로만 제한하는 것은 아님을 첨언한다.Hereinafter, for the purpose of facilitating understanding of the invention and for the convenience of explanation, it will be explained on the premise that the high-purity industrial water treatment system is a device for producing ultra-pure water (UPW). Accordingly, in this specification, the terms “high-purity industrial water treatment system” and “ultra-pure water production device” may be used interchangeably. However, it should be added that this explanation does not limit the scope of the present invention to only the ultra-pure water production device.
도 1을 참조하면, 초순수 제조 장치(10)는 제1 공정(20) 및 제2 공정(30)을 포함하고, 제1 공정(20)에 이용되는 장비(100, 200, 300)와 제2 공정(30)에 이용되는 장비(300, 400, 500, 600)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the ultrapure water manufacturing device (10) includes a first process (20) and a second process (30), and may include equipment (100, 200, 300) used in the first process (20) and equipment (300, 400, 500, 600) used in the second process (30).
제1 공정(20)은 원수(raw water)를 순수(pure water)로 정제하는 공정으로서, 원수를 저장하는 원수저장탱크(100), 역삼투압(REVERSE OSMOSIS) 원리로 원수를 정제하는 역삼투압 장비(200) 등과 같은 처리 장비, 및 상기 처리 장비를 거친 순수를 저장하는 순수저장탱크(300)와 같은 장비들에 의해 수행될 수 있다.The first process (20) is a process of purifying raw water into pure water, and can be performed by equipment such as a raw water storage tank (100) that stores raw water, treatment equipment such as reverse osmosis equipment (200) that purifies raw water using the reverse osmosis principle, and a pure water storage tank (300) that stores pure water that has passed through the treatment equipment.
제2 공정(30)은 순수(pure water)를 초순수로 정제하는 공정으로서, 순수저장탱크(300), 막탈기(Membrane Degasifier, MDG) 장치(400) 및 UV(Ultra Violet) 산화 장비(500) 등과 같은 처리 장비, 및 상기 처리 장비를 거친 초순수를 저장하는 초순수저장탱크(600)와 같은 장비들에 의해 수행될 수 있다.The second process (30) is a process of purifying pure water into ultrapure water, and can be performed by equipment such as a pure water storage tank (300), a membrane degasifier (MDG) device (400), and a UV (Ultra Violet) oxidation device (500), and an ultrapure water storage tank (600) that stores ultrapure water that has passed through the above-described processing equipment.
초순수저장탱크(600)에 저장된 초순수는 반도체 제조 시설로 이송 또는 반도체 제조 시설의 장비와 연결되어 특정의 반도체 제조 공정 또는 반도체 제조 공정 전반에 걸쳐 이용될 수 있다.The ultrapure water stored in the ultrapure water storage tank (600) can be transported to a semiconductor manufacturing facility or connected to equipment of the semiconductor manufacturing facility and used for a specific semiconductor manufacturing process or throughout the entire semiconductor manufacturing process.
한편, 초순수 제조 장치(10)는, 도 1에 도시된 것과 달리 다양하게 변경될 수 있다. 다른 예로서, 초순수 제조 장치(10)는, 순수저장탱크(300)가 생략되어 제1 공정(20)의 최후단 구성과 제2 공정(30)의 최전단 구성이 서로 직접 연결(fluidly connected)될 수 있다.Meanwhile, the ultrapure water manufacturing device (10) may be changed in various ways, unlike that shown in Fig. 1. As another example, the ultrapure water manufacturing device (10) may omit the pure water storage tank (300) so that the last stage configuration of the first process (20) and the first stage configuration of the second process (30) may be directly connected to each other (fluidly connected).
전자 및 반도체 공정에서 용존 산소는 게이트 산화물 층 형성에 영향을 주며, 구리 같은 금속의 부식을 유발한다. SEMI F63에서는 반도체 공정에서의 용존 산소 농도를 10 ug/L 이하로 제시하였으며, 초미세 공정에서는 더 낮은 농도(1 ug/L 이하)로 용존 산소를 제어해야 한다.In electronics and semiconductor processes, dissolved oxygen affects the formation of gate oxide layers and causes corrosion of metals such as copper. SEMI F63 suggests that dissolved oxygen concentration in semiconductor processes should be less than 10 ug/L, and in ultrafine processes, dissolved oxygen should be controlled at a lower concentration (less than 1 ug/L).
고순도 공업용수에 포함된 높은 농도의 용존 산소로 인해 전자 및 반도체 공정의 실리콘 웨이퍼 표면 세척 공정과 웨이퍼 식각공정 게이트 산화물 두께 제어공정에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 산업계에서는 고순도 공업용수에 포함된 용존 산소를 제거용 막탈기장치의 성능 평가방법이 요구되고 있다.The high concentration of dissolved oxygen contained in high-purity industrial water can affect the silicon wafer surface cleaning process and the gate oxide thickness control process of the wafer etching process in the electronics and semiconductor processes. Therefore, the industry requires a performance evaluation method of a membrane degassing device for removing dissolved oxygen contained in high-purity industrial water.
탈기장치는 수중의 산소(O2)와 탄산가스(CO2) 등의 가스를 제거하는 장치이다. 그 종류로는 탈기장치, 진공탈기장치, 막탈기장치, 촉매탈기장치 등이 있다. 본 발명은 이 중 막탈기장치(MDG)만을 성능평가 대상으로 한다.A degassing device is a device that removes gases such as oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2) from water. Its types include degassing devices, vacuum degassing devices, membrane degassing devices, and catalytic degassing devices. The present invention targets only the membrane degassing device (MDG) as a performance evaluation target among these.
막탈기장치는 중공사형 기체분리막을 이용하여 수중의 용존 산소와 이산화탄소를 제거하는 것으로서, 중공사형 기체분리막 내의 기체와 액체 상의 압력구배에 의하여 액체상의 용존가스를 제거하는 것이다.The membrane degassing device removes dissolved oxygen and carbon dioxide in water by using a hollow fiber gas separation membrane, and removes dissolved gas in the liquid phase by the pressure gradient between the gas and liquid phases inside the hollow fiber gas separation membrane.
용존가스를 제거하기 위한 3가지 모드가 존재한다. 스윕가스 모드, 진공모드, 및 복합모드이다.There are three modes for removing dissolved gases: sweep gas mode, vacuum mode, and combined mode.
스윕가스 모드는 중공사막의 루멘 사이드에 스윕가스를 흘려주어 쉘 사이드의 엑체상과 루멘사이드의 기체상의 압력구배에 의해 액체상의 용존가스를 제거하는 것이고, 진공모드는 중공사막 내부를 진공으로 유지한 상태에서 용존가스를 제거하며, 복합모드는 진공모드를 유지하면서 보조적으로 스윕가스를 흘려주면서 용존가스를 제거하는 것이다.The sweep gas mode removes dissolved gas in the liquid phase by flowing sweep gas into the lumen side of the hollow fiber membrane and the pressure gradient between the liquid phase on the shell side and the gas phase on the lumen side. The vacuum mode removes dissolved gas while maintaining a vacuum inside the hollow fiber membrane. The composite mode removes dissolved gas by auxiliary flowing sweep gas while maintaining the vacuum mode.
본 발명은 이러한 막탈기장치의 성능을 평가하는 방법을 제공하는 것으로서, 크게 기능적 요구사항과 비기능적 요구사항으로 구분할 수 있다.The present invention provides a method for evaluating the performance of such a membrane removal device, which can be broadly divided into functional requirements and non-functional requirements.
기능적 요구사항으로서 용존가스 제거효율 및 생산유량을 평가하고, 비기능적 요구사항으로 에너지 소비 및 장기운전에 따른 제거효율이 변화하는지에 대하여 평가하게 된다.As functional requirements, the dissolved gas removal efficiency and production flow rate are evaluated, and as non-functional requirements, the changes in removal efficiency due to energy consumption and long-term operation are evaluated.
용존가스 제거효율 및 생산유량을 평가하는 방법에 있어서 막탈기장치의 용존가스 제거효율을 시험하는 단계는, 온도 25 ℃± 1 ℃, 상대습도 65%, 대기압 101.3kPa의 조건에서 평가하는 방법이 진행될 수 있다. 멤브레인을 보호하기 위함이다.In the method for evaluating dissolved gas removal efficiency and production flow rate, the step of testing the dissolved gas removal efficiency of the membrane degassing device can be performed under the conditions of temperature 25 ℃ ± 1 ℃, relative humidity 65%, and atmospheric pressure 101.3 kPa. This is to protect the membrane.
도 2는 본 발명에 따른 고순도 공업용수 수처리 시스템의 막탈기장치에 대한 성능평가방법을 나타낸 도면이다.Figure 2 is a drawing showing a performance evaluation method for a membrane degassing device of a high-purity industrial water treatment system according to the present invention.
도 2를 참조하여 이하에서 고순도 공업용수 실증플랜트에 설치되는 막탈기장치에 대한 성능을 평가하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.Referring to Fig. 2, the following describes in detail a method for evaluating the performance of a membrane degassing device installed in a high-purity industrial water demonstration plant.
막탈기장치에 대한 성능을 평가하는 방법은 막탈기장치의 용존가스 제거효율을 시험하는 단계를 포함하고, 용존가스 제거효율을 시험하는 단계는 스윕가스 모드, 진공모드, 복합모드로 구분하여 용존가스 제거성능을 평가하한다.A method for evaluating the performance of a membrane degassing device includes a step of testing the dissolved gas removal efficiency of the membrane degassing device, and the step of testing the dissolved gas removal efficiency evaluates the dissolved gas removal performance by dividing it into sweep gas mode, vacuum mode, and composite mode.
스윕가스 모드는, 막탈기장치에 공급되는 스윕가스 압력을 0.70 kg/cm2 이하, 스윕가스 유량을 3.2 ~ 15.8 m3/h로 설정하고 일정하게 유지하는 단계 및 스윕가스의 압력과 유량을 일정하게 유지하면서 막탈기장치에 유입수를 공급하되, 유입수의 압력은 스윕가스 압력 이하로 설정하고, 유입수의 유량은 57 m3/hr의 75% 또는 100%로 설정하는 단계를 포함한다.The sweep gas mode includes a step of setting the pressure of the sweep gas supplied to the membrane degassing device to 0.70 kg/cm2 or less and the sweep gas flow rate to 3.2 to 15.8m3 /h and maintaining them constant, and a step of supplying influent to the membrane degassing device while maintaining the pressure and flow rate of the sweep gas constant, but setting the pressure of the influent to less than the sweep gas pressure and setting the flow rate of the influent to 75% or 100% of57 m3/hr.
이때 막탈기장치에 유입되는 유입수의 용존가스 농도는 50 또는 100 ug/L일 수 있다.At this time, the dissolved gas concentration of the influent flowing into the membrane degassing device can be 50 or 100 ug/L.
진공모드는, 진공펌프를 이용하여 막탈기장치의 진공압력을 0.17 kg/cm2 또는 0.05 kg/cm2로 설정하는 단계 및 진공압력을 일정하게 유지하면서 막탈기장치에 유입수를 공급하되, 유입수의 압력은 대기압, 유입수의 유량은 57 m3/hr의 75% 또는 100%로 설정하는 단계를 포함한다.The vacuum mode includes a step of setting the vacuum pressure of the membrane degassing device to 0.17 kg/cm2 or 0.05 kg/cm2 using a vacuum pump, and a step of supplying influent to the membrane degassing device while maintaining the vacuum pressure constant, while setting the pressure of the influent to atmospheric pressure and the flow rate of the influent to 75% or 100% of 57 m3 /hr.
진공모드는 진공압에 따라 제거효율이 다르게 나타날 수 있다. 따라서 복수의 진공압 평가를 통하여 진공압에 따른 제거효율을 평가해야 한다.Vacuum mode may show different removal efficiencies depending on the vacuum pressure. Therefore, the removal efficiency according to vacuum pressure must be evaluated through multiple vacuum pressure evaluations.
이때 막탈기장치에 유입되는 유입수의 용존가스 농도는 100 ug/L일 수 있다.At this time, the dissolved gas concentration of the influent flowing into the membrane degassing device can be 100 ug/L.
복합모드는, 진공펌프를 이용하여 막탈기장치의 진공압력을 0.07 kg/cm2 설정하는 단계 및 진공펌프의 진공압력을 고정한 상태로 스윕가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.The composite mode may include a step of setting the vacuum pressure of the degassing device to 0.07 kg/cm2 using a vacuum pump and a step of supplying a sweep gas while fixing the vacuum pressure of the vacuum pump.
이때 막탈기장치에 유입되는 유입수의 용존가스 농도는 100 ug/L일 수 있다.At this time, the dissolved gas concentration of the influent flowing into the membrane degassing device can be 100 ug/L.
앞서 설명한 바와 같이 막탈기장치의 용존가스 제거효율을 시험하는 단계는, 온도 25 ℃± 1 ℃, 상대습도 65%, 대기압 101.3kPa의 조건에서 이루어지질 수 있다.As explained above, the step of testing the dissolved gas removal efficiency of the membrane degassing device can be performed under the conditions of a temperature of 25 ℃ ± 1 ℃, a relative humidity of 65%, and an atmospheric pressure of 101.3 kPa.
막탈기장치에 대한 성능을 평가하는 방법은 막탈기장치의 전자유량계를 사용하여 생산 유량을 시험하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for evaluating the performance of a membrane degassing device may further include the step of testing the production flow rate using an electronic flow meter of the membrane degassing device.
생산 유량을 시험하는 단계는, 스윕가스 모드, 진공모드, 복합모드로 구분하여 용존가스 제거성능을 평가할 수 있다. 생산 유량에 포함되는 용존가스의 농도는 1ppb이하로 형성됨이 바람직하다.The stage of testing the production flow rate can be divided into sweep gas mode, vacuum mode, and composite mode to evaluate the dissolved gas removal performance. It is desirable that the concentration of dissolved gas included in the production flow rate be formed at 1 ppb or less.
막탈기장치에 대한 성능을 평가하는 방법은 막탈기장치의 에너지 소비량을 시험하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for evaluating the performance of a membrane degassing device may further include a step of testing energy consumption of the membrane degassing device.
에너지 소비량을 시험하는 단계는 용존가스 제거량에 따른 전력사용량을 평가하는 것으로서 3회 시험의 평균값이 적용될 수 있다. 이를 통하여 막탈기장치 사용시 전력사용량을 관리할 수 있게 된다.The step of testing energy consumption is to evaluate the power usage according to the amount of dissolved gas removed, and the average value of three tests can be applied. Through this, power usage can be managed when using a membrane degassing device.
운전기간동안 막탈기장치의 전력사용량 (kWh/㎥) 및 전력비를 원/㎥ (생산유량)의 단위로 산정근거 및 결과를 기재하며, 에너지 소비량은 성능평가장치의 메인 전원부에서 측정하며, 3회 시험의 평균값을 사용할 수 있다.The basis and results for calculating the power consumption (kWh/㎥) and power cost of the degassing device during the operating period in units of won/㎥ (production flow) are described. Energy consumption is measured at the main power supply of the performance evaluation device, and the average value of three tests can be used.
막탈기장치에 대한 성능을 평가하는 방법은 막탈기장치의 장기운전에 따른 용존가스 제거효율 변화를 시험하는 단계를 더 포함할 수 있다.A method for evaluating the performance of a membrane degassing device may further include a step of testing changes in dissolved gas removal efficiency according to long-term operation of the membrane degassing device.
용존가스 제거효율 변화를 시험하는 단계는, 6개월 이상 용존가스 제거율이 99.9%이상을 만족하는지 여부로 장기운전 가능여부를 판단할 수 있다. 이를 통하여 막탈기장치를 장기 운전에 적용가능한지에 대한 평가를 할 수 있다.The stage of testing the change in dissolved gas removal efficiency can determine whether long-term operation is possible based on whether the dissolved gas removal rate satisfies 99.9% or higher for more than 6 months. Through this, it is possible to evaluate whether the membrane degassing device can be applied to long-term operation.
장기운전 성능은 탈기장치의 주요 평가대상인 소수성 분리막에서 액체상의 수증기가 기체상으로 넘어옴에 따라 발생되는 막성능 저하 및 시스템의 에러발생에 대해서 평가하기 위해 실시한다. 장기운전 평가는 최소 1주일 이상 가동시 제거효율의 저하를 평가할 수 있다.Long-term operation performance is conducted to evaluate the membrane performance degradation and system error occurrence that occurs due to liquid-phase water vapor transitioning into gas phase in the hydrophobic separation membrane, which is the main evaluation target of the deaerator. Long-term operation evaluation can evaluate the degradation of removal efficiency when operated for at least one week.
한편 본 막탈기장치에 대한 성능을 평가하는 방법에는 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 수질, 유량을 확인하기 위해 필요한 압력계, 유량계, 온도계, 용존산소 측정기 등을 모니터링하여 테이터 기로계를 이용하여 시계열 데이터를 저장함으로써 각 장치의 이상유무를 관리할 수 있게 된다.Meanwhile, the method for evaluating the performance of the present membrane degassing device may further include a monitoring step. By monitoring pressure gauges, flow meters, thermometers, dissolved oxygen meters, etc. required to check water quality and flow rate and storing time series data using a data logger, it is possible to manage the presence or absence of abnormalities in each device.
시험에 사용하는 모든 장비는 소급성 유지를 위하여 교정을 받는다. 교정이 불가능한 장비의 경우 인증표준물질을 사용하여 정확성을 회수율로 평가하며, 회수율은 상대표준편차(RSD)가 인증값의 90 % ~ 110 %가 되는 범위인 것을 확인 후 사용할 수 있다. 회수율 시험은 최소 10회 이상 측정하여야 하며, 6개월에 1번씩 측정하여 그 데이터를 보관할 수 있다.All equipment used in the test is calibrated to maintain traceability. In the case of equipment that cannot be calibrated, the accuracy is evaluated by the recovery rate using certified standard materials, and the recovery rate can be used after confirming that the relative standard deviation (RSD) is within the range of 90% to 110% of the certified value. The recovery rate test must be measured at least 10 times, and the data can be stored by measuring once every 6 months.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The scope of protection of the present invention is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is added once again that the scope of protection of the present invention may not be limited due to obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention belongs.
10: 고순도 공업 용수 수처리 시스템
20: 제1 공정
30: 제2 공정
100: 원수저장탱크
200: 역삼투압 장비
300: 순수저장탱크
400: 막탈기장치
500: UV 산화 장비
600: 초순수저장탱크10: High-purity industrial water treatment system
20: Process 1
30: 2nd Process
100: Raw water storage tank
200: Reverse Osmosis Equipment
300: Pure storage tank
400: The degassing device
500: UV Oxidation Equipment
600: Ultrapure water storage tank
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| KR1020230190657AKR102794205B1 (en) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | Perfomance test method of menbrane degasifier |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230190657AKR102794205B1 (en) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | Perfomance test method of menbrane degasifier |
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| KR102794205B1true KR102794205B1 (en) | 2025-04-09 |
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| KR1020230190657AActiveKR102794205B1 (en) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | Perfomance test method of menbrane degasifier |
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| KR20210145125A (en)* | 2019-04-10 | 2021-12-01 | 노무라마이크로사이엔스가부시키가이샤 | Membrane degassing device cleaning method and ultrapure water production system |
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