2009년 11월 05일 (목)

 

▲ Cleanfilⓡ-S 분리막 System.

코오롱 그룹의 계열사인 코오롱환경서비스㈜(대표 김화중·www.cleanfil.com)는 지난 9월 15일 한국상하수도협회(KWWA, Korea Water Works Association)에서 시행하는 국내 수도용 막모듈 인증(수도용 정밀여과 막모듈 및 한외여과 막모듈 KWWA F106)을 국내 최초로 획득했다.

 

코오롱이 획득한 KWWA 수도용 막모듈 인증은 환경부의 「수도법」 개정으로, 올해 7월부터 하루 생산규모 5천㎥ 이상의 정수장에 막여과 시설 도입이 가능함에 따라 한국상하수도협회에서 막모듈의 성능기준을 규정하여, 안정적인 상수도 공급을 실시할 수 있도록 제정한 것이다.

 

인증 평가는 막모듈의 안정성 및 성능을 평가하기 위해 여과 성능, 탁도 제거 성능, 내압성, 미생물 제거 성능, 용출시험 등 5개 항목의 성능시험뿐만 아니라 생산공장의 표준화 및 품질관리체계를 평가하는 공장심사도 포함되어 있다.   

코오롱은 국내 막 표준인증 시행 전에 국내에서 유일하게 일본 막분리진흥협회의 AMST(The Association of Membrane Separation Technology of Japan) 표준 인증을 받은 경험이 있어 어렵지 않게 인증을 획득할 수 있었다.

 

또한, 국내 대기업으로서는 유일하게 20년간의 오랜 연구개발과 발전을 통해 내화학성 및 내구성이 우수한 막을 보유하여 세계적인 인증인 NSF, ISO 및 장영실상과 대한민국 기술대상 금상을 받았으며, 이 멤브레인 제조기술을 수처리 뿐만 아니라 의료, 공업, 연료전지 등의 여러 분야에 적용시키고 있다.

 

▲ 한국상하수도협회 ‘KWWA F106’국내 막 인증서.

수처리 패러다임, 멤브레인 전환

물이 심각하게 부족해질 것이라는 점과 수처리 패러다임이 멤브레인 기반으로 바뀌고 있다는 점이 최근 물산업이 부상하고 주목받는 이유이다.

 

막여과 공정은 친환경적인 기술로서 처리 공정이 단순하여 기존 모래여과 공정대비 설치면적을 40% 이상 절감하고 자동화 시스템에 의한 원격제어가 가능하다. 여유공간은 공원조성 등으로 휴식처를 제공할 수 있다.

 

또한 원수 변동이 심하더라도 처리수질은 항상 일정하므로 안전하고 깨끗한 물을 생산·공급할 수 있어 기존 정수장 개념을 첨단 플랜트로 전환시킬 수 있다. 이와 함께 자동화 및 운전관리가 용이하며 처리수질 또한 안정적이다.

이로 인해 멤브레인은 차세대 환경소재로 인정받아 최근 세계시장에서 연평균 19.6%의 높은 성장세를 보이고 있다. 이런 세계적인 흐름은 1989년부터 끊임없이 분리막 연구를 해온 코오롱이 결실을 맺는 계기가 마련되었다.

▲ 영등포정수장 막여과 고도정수처리시설 시범사업에 코오롱 침지식 막모듈 ‘크린필 에스(Cleanfilⓡ-S)’가 사용될 예정이며, 완공시기는 영등포정수장 재건설의 공사완공시기와 같은 2010년 5월이다. 사진은 영등포정수장 막여과 고도정수처리시설 시범사업 조감도.

코오롱은 1995년 가정용 정수기용 소형 분리막을 상업화했고, 2000년대 들어 대규모 정수장용 분리막 개발에 들어가 현재의 수처리용 분리막 ‘클린필-에스(Cleanfilⓡ-S)’를 탄생시켰다.  

인장 강도·내화학성 우수

코오롱 분리막은 단일막의 낮은 인장강도 등의 단점을 보완하기 위해, 고강도 복합 중공사막의 형태로 만들어졌다. 쉽게 말하자면, 가느다란 실 모양의 튜브에 얇은 플라스틱 막을 입힌 구조이다.

 

코오롱은 기존에 만들고 있는 다양한 실 가운데 보강재로 적당한 것을 찾고, PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 코팅재를 입혀 코팅층의 낮은 박리강도, 소수성 PVDF 재질에 의한 낮은 젖음성(Wettability) 문제 등을 해결했다. 그래서 타제품 대비 인장강도, 내화학성 등이 우수하다. 친수성 또한 뛰어나 건조상태로 보관 및 사용이 가능하다.

▲ 분리막의 구조.

분리막 표면에 있는 0.1μm 이하의 미세한 기공은 병원성 미생물을 포함하여 고형물을 거의 완벽하게 제거하여, 처리수 탁도가 0.05NTU 이하의 깨끗한 물을 제공한다. 특히 내염소성이 있는 크립토스포리디움 및 지아디아와 같은 원생생물 제거는 안전한 물을 공급하는 최첨단 기술이라 할 수 있다.

  

Cleanfilⓡ-S를 적용한 침지형 모듈은 낮은 압력으로 운전할 수 있어 에너지 절감에 효과가 있으며 확장성이 용이하여 대규모 정수장에 적합하다.

 

세계 최고수준의 PVDF 보강막을 보유한 회사는 미국의 GE(제너럴 일렉트릭)로 막 성능은 순수 유량 600LMH, 배제율(0.1um 비드) 98% 정도의 막 성능을 보유하고 있으며, 모듈 및 시스템에서의 성능은 유량 40LMH, 회수율 90%, 압력 -20kPa이다.

 

그러나 코오롱에서 개발한 PVDF 보강막은 순수 유량 1천LMH 이상, 배제율(0.1um 비드) 98% 정도의 막 성능을 보유하고 있으며, 모듈 및 시스템에서의 성능은 유량 40LMH, 회수율 90%, 압력 -20kPa 이하이다.

 

GE의 PVDF 보강막은 막 건조로 인한 막 기공 찌그러짐을 방지하기 위해 보습제가 필요하지만, 코오롱 기술의 PVDF 보강막은 보습제가 필요 없어 운송비가 약 30% 정도 저렴하며 막의 보관이 용이해짐으로 막의 보관수명이 3개월에서 1년 정도로 연장됐다.

▲ 코오롱이 개발한 멤브레인 ‘크린필 에스(Cleanfilⓡ-S)’를 적용한 미국 하와이 코카콜라 폐수처리장(1천㎥/일)

세계최고 수준의 막과 보강재(지지체) 간의 접착력은 10kgf(경쟁품 5kgf 이하) 수준을 보유하고 있어, 이로 인해 경쟁사 대비 산기 및 약품 세정 공정에 대해 강하고 장기간 운전에 의한 막의 손상을 최소화할 수 있어 시스템의 신뢰도를 높여 준다. 또한 우수한 친수성을 기반으로 높은 수투과도를 장시간 유지할 수 있다.

 

 

▲ 뉴질랜드 West Taieri 정수장(2천500㎥/일)

2002년 시범적인 파일럿 제품 개발에 성공한 코오롱은 제품에 대한 인식이 낮은 국내보다 미국·뉴질랜드 시장부터 두드렸다. 외국 제품에 비해 내구성이 뛰어나고 가격이 저렴한 점을 내세워 2007년 미국 하와이 코카콜라 공장 폐수처리장에 코오롱 막을 설치했다. 올해 초에는 2천500㎥/일 용량의 뉴질랜드 정수장 두 곳에 국산막 Cleanfilⓡ-S를 설치했다. 

한편, 국내에선 2010년 완공 목표인 서울시 영등포정수장 막여과 고도정수처리시설 시범사업에 참여하여 하루 2만5천㎥ 생산규모의 물을 생산하는 시설을 설치한다. 정부의 시범사업 참여와 인증 및 수상 등으로 코오롱의 오랜 연구가 결실을 맺은 셈이다.


멤브레인의 활용성 무한

멤브레인 시장은 이제 막 초기단계를 지났으며, 무한한 성장성을 지니고 있다. 현재, 정부의 막여과 고도정수처리시설 지원정책과 맞물려 시장 선점에 나서고, 세계 시장에서의 경쟁력을 갖춘다면 물산업 부분에서 코오롱 멤브레인 역할을 다한 것이다.

 

코오롱은 더 나아가, 멤브레인이라는 소재는 많은 활용가치를 지니고 있다는 것을 의료부분 및 고분자 전해질 연료전지 막, 중공사막 가습기 등을 통해서 선보일 계획이다.