KR20100066813A - 중공사막 모듈의 제조 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중공사막 모듈의 제조에 필요한 공정 수를 최소화할 뿐만 아니라 제조 공정 중에 중공사막이 손상되는 것을 방지할 수 있는 중공사막 모듈의 제조 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 중공사막 모듈의 제조 장치는, 절단 영역을 갖는 작업대; 상기 절단 영역 상에 중공사막 다발의 적어도 일부가 위치한 후에 상기 중공사막 다발을 고정하기 위한 고정 기구; 상기 절단 영역에 대응하는 위치에서 상기 중공사막 다발을 절단하기 위한 절단 수단; 및 상기 절단 수단을 상기 중공사막의 녹는점 이상으로 가열하기 위한 가열 수단을 포함한다.
중공사막, 다발, 절단, 포팅
Description
본 발명은 중공사막 모듈의 제조 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 중공사막 모듈의 제조에 필요한 공정 수를 최소화할 뿐만 아니라 제조 공정 중에 중공사막이 손상되는 것을 방지할 수 있는 중공사막 모듈의 제조 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
유체로부터 특정 물질을 분리하는 방법으로는 가열이나 상 변화를 이용하는 방법과 분리막을 이용하는 방법 등이 있다.
분리막의 막 표면에는 미세 기공이 형성되어 있고, 이 미세 기공을 통해 특정 물질이 걸러지게 된다. 분리막을 이용하는 방법은 분리막의 세공 크기에 따라 원하는 수질을 안정적으로 얻을 수 있어 공정의 신뢰도가 높다는 이점을 갖는다. 또한, 분리막을 이용한 분리 방법은 가열 등의 조작이 필요 없기 때문에 가열에 의해 영향을 받을 수 있는 미생물을 이용한 분리 방법에도 이용될 수 있다는 장점이 있다.
분리막은 그 형태에 따라 평평한 단면을 갖는 평막, 및 내부에 중공(bore)을 갖는 중공사막으로 분류된다. 중공사막은 내경과 외경을 갖는 튜브형의 섬유 구조물로서, 다수개의 중공사막들이 다발 형태로 이용되기 때문에 평막에 비하여 그 표면적이 월등히 크다. 따라서, 중공사막을 이용한 여과 장치가 평막을 이용한 여과 장치에 비해 분리의 효율성 면에서 훨씬 유리하기 때문에 최근 여과 분야에 널리 이용되고 있다.
일반적으로, 중공사막을 이용한 여과 장치는 소정의 길이를 갖는 중공사막 다발을 포함하며, 그 운전 방식에 따라 가압식과 침지식으로 분류된다.
가압식 여과 장치의 경우, 처리하여야 할 유체에 압력을 가함으로써 불순물 또는 슬러지 등의 고형 성분을 제외한 유체만이 중공사막 표면을 통해 중공(bore)으로 선택적으로 투과되도록 한다. 가압식 여과 장치는 유체 순환을 위한 별도의 설비가 필요하기는 하지만 단위 시간에 얻을 수 있는 투과수의 양이 침지식 여과 장치에 비해 상대적으로 많다는 장점이 있다.
이에 반해, 침지식 여과 장치의 경우, 처리하고자 하는 유체가 저장된 조(bath)에 중공사막 모듈을 직접 침지시키고 중공사막의 내부에 음압(negative pressure)을 가함으로써 불순물 또는 슬러지 등의 고형 성분을 제외한 유체만이 중공사막 표면을 통해 중공(bore)으로 선택적으로 투과되도록 한다. 침지식 여과 장치는 단위 시간에 얻을 수 있는 투과수의 양이 침지식 여과 장치에 비해 상대적으로 적지만 유체 순환을 위한 설비가 필요 없어 시설비나 운전비의 절감을 가져올 수 있다는 장점이 있다.
가압식 및 침지식 여과 장치 모두는, 중공사막을 투과하여 중공으로 유입된 투과수(permeate)를 중공사막의 양단(both ends)을 통해 집수(collect)하는 양단 집수 방식(double-ends collecting), 및 투과수를 중공사막의 한 쪽 말단을 통해서만 집수하는 단단 집수 방식(single-end collecting)으로 분류될 수 있다.
중공사막을 이용하여 위와 같이 다양한 형태의 여과 장치를 제조할 때 공통적으로 요구되는 공정들 중 하나가 중공사막 다발을 소정의 길이로 절단하는 공정이다. 일반적으로, 중공사막 다발의 절단은 날카로운 나이프 또는 가위를 이용하여 수행된다. 그러나, 중공사막을 절단할 때 가해지는 압력으로 인해 중공사막의 절단 부위의 근처 영역이 손상될 위험이 높아진다. 절단될 중공사막 다발에 포함된 중공사막의 개수가 증가할수록 절단을 위해 요구되는 압력의 크기가 커지고, 그로 인해 중공사막이 손상될 위험도 증대된다.
한편, 나이프로 절단된 각각의 중공사막은 그 절단 부위에서 개방된 말단을 갖는다. 따라서, 투과수를 중공사막의 한 쪽 말단을 통해서만 집수하는 단단 집수 방식의 여과 장치의 경우, 한 쪽 말단은 중공사막 모듈 제조시 집수부에 포팅(potting)되기 때문에 처리되어야 할 유체와 접촉하지 않게 되지만, 중공사막의 다른 쪽 말단은 처리되어야 할 유체에 노출되기 때문에 개방된 상기 말단을 통해 유체가 여과되지 않고 바로 중공사막의 중공으로 유입되는 문제가 발생한다. 따라서, 단단 집수 방식의 경우 집수부에 포팅되지 않는 중공사막의 말단을 파라핀 등의 실링제를 이용하여 실링하는 공정이 반드시 요구된다.
또한, 중공사막 모듈의 제조는 중공사막 다발을 집수부에 포팅하는 단계를 포함한다. 양단 집수 방식의 경우에는 중공사막의 양 말단부가 집수부에 포팅되고, 단단 집수 방식의 경우에는 중공사막의 한 쪽 말단부가 집수부에 포팅된다. 처리되어야 할 유체가 여과되지 않은 상태로 집수부 내에 유입되는 것을 방지하기 위해서 집수부와 중공사막 다발 사이 및 중공사막들 사이에 포팅 물질을 충진하는 포팅 공정이 반드시 실시되어야 한다. 포팅 공정은 중공사막 다발의 말단부를 포팅 지그에 저장된 포팅 물질에 침지시키고 상기 포팅 물질을 경화시키는 단계를 포함한다. 만약 포팅 물질에 침지되는 중공사막 다발의 말단부가 개방된 상태라면 모세관 현상에 의해 포팅 물질이 중공사막의 중공으로 유입됨으로써 중공사막 내의 투과수가 집수부로 배출되지 못하는 결과를 야기할 수 있다. 따라서, 집수부에 포팅되는 중공사막의 말단부를 포팅 공정 전에 왁스(wax)와 같이 제거 가능한 물질로 실링하는 공정이 반드시 요구된다.
요약하면, 중공사막 다발을 나이프를 이용하여 소정 길이로 절단할 경우 그 절단 부위에 형성되는 개방된 말단들을 실링하는 공정을 별도로 수행하여야 하는 번거로움이 있었다.
또한, 중공사막 다발을 나이프에 의해 소정 길이로 절단된 다발을 이용하여 후속 공정을 실행할 경우 대부분의 경우 다발 단위로 공정이 수행되기 때문에 상기 다발이 일정 형태로 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 절단된 다발이 일정 형태를 유지할 수 있도록 중공사막들을 서로 결속시키기 위한 별도의 수단이 요구되었다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 중공사막 모듈의 제조 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이점은 중공사막 모듈의 제조에 필요한 공정 수를 최소화할 뿐만 아니라 제조 공정 중에 중공사막이 손상되는 것을 방지할 수 있는 중공사막 모듈의 제조 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술될 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 학습되어질 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 첨부된 도면은 물론이고 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.
위와 같은 이점들을 달성하기 위하여, 그리고 본 발명의 목적에 따라, 절단 영역을 갖는 작업대; 상기 절단 영역 상에 중공사막 다발의 적어도 일부가 위치한 후에 상기 중공사막 다발을 고정하기 위한 고정 기구; 상기 절단 영역에 대응하는 위치에서 상기 중공사막 다발을 절단하기 위한 절단 수단; 및 상기 절단 수단을 상기 중공사막의 녹는점 이상으로 가열하기 위한 가열 수단을 포함하는 중공사막 모듈의 제조 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면으로서, 작업대 상에 중공사막 다발을 배열하는 단계; 상기 중공사막 다발을 작업대에 고정시키는 단계; 절단 수단을 가열하는 단계; 및 상기 가열된 절단 수단으로 상기 중공사막 다발을 절단하는 단계를 포함하는 중공사막 모듈의 제조 방법이 제공된다.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 중공사막 모듈의 제조 장치 및 그 방법에 의하면, 중공사막 다발의 절단 과정에서 중공사막에 가해지는 압력으로 인해 유발되는 중공사막의 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 가열된 절단 수단을 이용하여 중공사막 다발을 절단하면 절단과 동시에 각 중공사막의 절단부가 녹아 폐쇄된 말단(closed end)을 형성하기 때문에, 중공사막 다발을 절단한 후 후속 공정을 진행하는데 있어서 별도의 실링 공정을 수행할 필요가 없고, 결과적으로 중공사막 모듈의 제조에 필요한 공정 수를 최소화할 수 있다.
또한, 가열된 절단 수단을 이용하여 중공사막 다발을 절단하면 절단과 동시에 각 중공사막의 절단부가 녹아 서로 접착 고정되기 때문에 중공사막들 간의 간격이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 중공사막들 간의 간격을 일정하게 유지된 상태로 후속의 포팅 공정을 수행하는 것이 가능해지고, 결과적으로 집수부의 공간 활용도를 최대화할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '경질 물질'은 95 내지 100의 경도(Shore A)를 갖는 물질을 의미하고, '연질 물질'은 20 내지 40의 경도(Shore A)를 갖는 물질을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 중공사막 모듈의 제조 장치 및 그 방법의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 중공사막 모듈의 제조 장치는 소정 길이로 절단될 중공사막 다발(100)이 놓여지는 작업대(working table)(210)를 포함한다. 작업대(210)는 절단 영역을 갖고 있다. 작업대(210) 상에 있는 중공사막 다발(100)은 상기 절단 영역에 대응하는 부분에서 절단 수단(230)으로 절단된다.
중공사막 다발(100)이 절단 수단(230)에 의해 절단될 때 중공사막 다발(100)의 움직임을 제한하기 위하여, 본 발명의 중공사막 모듈의 제조 장치는 고정 기구(220)를 더 포함한다. 상기 고정 기구(220)는 작업대(210)의 절단 영역 상에 중공사막 다발(100)의 적어도 일부가 위치한 후에 중공사막 다발(100)을 고정한 다. 더욱 구체적으로는, 상기 고정 기구(220)는 상기 절단 영역을 사이에 둔 제1 및 제2 위치에서 중공사막 다발(100)을 작업대(210)에 각각 고정하는 제1 및 제2 클램프를 포함한다. 선택적으로, 작업의 편의성을 위하여 상기 제1 및 제2 클램프는 작업대(210)에 탈착 가능할 수 있다.
고정 기구(220)에 의해 중공사막 다발(100)이 작업대(210) 상에 고정될 때 고정 기구(220)에 의해 가해지는 압력에 의해 중공사막 다발(100)이 손상될 위험이 있기 때문에, 본 발명의 고정 기구(220)는 중공사막 다발(100)과 접촉하는 부분(221)이 연질 물질로 이루어질 수 있다. 상기 연질 물질은 연질 폴리우레탄 또는 실리콘 고무일 수 있다.
한편, 중공사막 다발(100)이 절단될 때 절단 수단(230)이 작업대(210)와 직접적으로 접촉하지 않도록 하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 의한 중공사막 모듈의 제조 장치는 작업대(210)의 절단 영역 상에 단열재(250)를 더 포함한다. 본 발명에 의하면, 중공사막 다발(100)을 절단하기 전에 절단 수단(230)이 중공사막의 녹는점 이상으로 가열되기 때문에, 단열재(250)를 절단 영역 상에 구비함으로써 작업대(210)가 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 절단 수단(230)으로부터 가해지는 압력에 의해 손상되는 것도 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 절단부를 개략적으로 나타낸다.
본 발명의 중공사막 모듈의 제조 장치는 중공사막 다발(100)의 길이 방향에 수직인 방향으로 절단 수단(230)을 움직이기 위한 구동 수단(260)을 더 포함한다. 상기 구동 수단(260)은 구동 모터(261) 및 상기 구동 모터(261)의 회전 운동을 이용하여 상기 절단 수단(230)을 직선 운동시키기 위한 동력 변환 수단(262)을 포함할 수 있다. 상기 동력 변환 수단(262)으로는 볼스크루, 및 구동 모터(261)의 회전력을 상기 볼스크루에 전달하기 위한 벨트가 사용될 수 있다. 이 경우, 볼스크루의 회전에 따라 절단 수단(230)이 그 회전축에 평행하게 직선운동을 할 수 있도록 절단 수단(230)의 일부는 볼스크루에 맞물려 있어야 한다.
한편, 본 발명의 중공사막 모듈의 제조 장치는 절단 수단(230)을 중공사막의 녹는점 이상으로 가열하기 위한 가열 수단(240)을 더 포함한다. 중공사막이 단일막 형태일 경우에는 절단 수단(230)이 단일막의 녹는점 이상으로 가열된다. 중공사막이 튜브형 보강재의 표면에 고분자막이 도포된 복합막 형태일 경우에는 절단 수단(230)이 고분자막의 녹는점 이상으로 가열되며, 더욱 바람직하게는 보강재 및 고분자막의 녹는점들 이상으로 가열된다.
본 발명의 절단 수단(230)은 다양한 방식으로 가열될 수 있다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 절단 수단(230)의 서로 다른 실시예들을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절단 수단(230) 안에 니크롬선과 같은 열선(231)이 내장되어 있어 가열 수단(240)으로부터 공급되는 전류의 흐름에 의해 절단 수단(230)이 가열될 수 있다. 선택적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절단 수단(230) 안에 유체 통로(232)가 형성되어 있어 가열 수단(240)으로부터 공급되는 열매(heated fluid)에 의해 절단 수단(230)이 가열될 수 있다.
이와 같이 절단 수단(230)이 중공사막의 녹는점 이상으로 가열된 상태에서 중공사막 다발(100)을 절단하기 때문에, 중공사막에 가해지는 압력, 즉 중공사막 다발(100)의 절단을 위해 요구되는 압력을 최소화할 수 있고, 결과적으로 그러한 압력으로 인해 유발되는 중공사막의 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 가열된 절단 수단(230)을 이용하여 중공사막 다발(100)을 절단하면 절단과 동시에 각 중공사막의 절단부가 녹아 폐쇄된 말단(closed end)을 형성하기 때문에, 중공사막 다발(100)을 절단한 후 후속 공정을 진행하는데 있어서 별도의 실링 공정을 수행할 필요가 없고, 결과적으로 중공사막 모듈의 제조에 필요한 공정 수를 최소화할 수 있다. 또한, 가열된 절단 수단(230)을 이용하여 중공사막 다발(100)을 절단하면 절단과 동시에 각 중공사막의 절단부가 녹아 서로 접착 고정되기 때문에 중공사막들 간의 간격이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 중공사막들 간의 간격을 일정하게 유지된 상태로 후속의 포팅 공정을 수행하는 것이 가능해지고, 결과적으로 집수부의 공간 활용도를 최대화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조 장치를 개략적으로 나타낸다.
본 발명의 제2 실시예에 의하면, 중공사막 다발(100)을 절단할 때 절단 수단(230)이 작업대(210)에 직접적으로 접촉함으로써 절단 수단(230) 또는 작업대(210)가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 작업대(210)의 절단 영역에 절단 홀(cutting hole)(211)이 형성되어 있다. 따라서, 절단 수단(230)은 이 절단 홀(211)을 통과함으로써 또는 통과하기 직전에 중공사막 다발(100)을 절단하게 된다. 절단 수단(230)이 작업대(210)의 상부로부터 하강하면서 중공사막 다발(100)을 절단할 수도 있으나, 고온으로 가열된 절단 수단(230)이 작업대(210)의 하부로부터 상승하면서 중공사막 다발(100)을 절단하는 것이 작업자의 안전 측면에서 바람직할 수 있고, 본 발명의 제2 실시예가 이것을 가능하게 하는 구조를 갖는다는 점에서 제1 실시예에 비하여 유리할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 의한 중공사막 모듈의 제조 장치를 이용하여 중공사막 다발을 절단하는 방법을 구체적으로 살펴본다.
먼저, 드럼(미도시)에 감겨있는 복수개의 가닥의 중공사막들, 즉 중공사막 다발(100)을 적어도 그 일부가 작업대(100)의 절단 영역에 위치하도록 작업대(210) 상에 가지런히 배열한다. 절단시 중공사막들이 흐트러지지 않게 하기 위하여 절단 영역을 사이에 둔 제1 및 제2 위치에서 고정 기구(220)를 이용하여 중공사막 다발(100)을 작업대(210)에 고정시킨다. 이어서, 절단 수단(230)을 중공사막의 녹는점 이상으로 가열시킨 후, 가열된 절단 수단(230)을 이용하여 중공사막 다발(100)을 절단한다.
앞에서 설명한 바와 같이, 가열된 절단 수단(230)을 이용하여 중공사막 다발(100)을 절단하면 절단과 동시에 각 중공사막의 절단부가 녹아 폐쇄된 말단(closed end)을 형성할 뿐만 아니라, 각 중공사막의 절단부가 서로 접착 고정된다. 따라서, 중공사막 절단부에 대한 별도의 실링 공정 없이 일정 간격을 유지하는 중공사막들에 대한 포팅 공정을 실시할 수 있다. 이하에서는, 본 발명에 의해 절단된 중공사막 다발을 집수부에 포팅하는 공정에 대하여 상세히 살펴보도록 한다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도들이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의해 절단된 중공사막 다발(110)은 그 절단부가 폐쇠된 말단을 형성할 뿐만 아니라 각 중공사막의 절단부가 서로 접착 고정되어 있다. 따라서, 절단부에 대한 별도의 실링 공정 없이 중공사막 다발(110)의 절단부 부분을 포팅 지그(10)에 담겨 있는 제1 포팅제(310)에 침지시킨다. 제1 포팅제(310)로서는 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지 등이 이용될 수 있지만 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 다만, 제1 포팅제(310)는 중공사막 다발(110)을 일정 간격으로 고정시켜야 한다는 점, 및 유체가 통과할 수 없어야 한다는 점을 고려할 때, 제1 포팅제(310)는 경질 물질, 즉 95 내지 100의 경도(Shore A)를 갖는 물질인 것이 바람직하다.
이어서, 중공사막 다발(110)의 침지된 부분과 제1 포팅제(310)가 하나의 제1 몸체가 되도록 제1 포팅제(310)를 완전히 경화시킨다. 이와 같은 경화 공정은 제1 포팅제(310)가 경질 폴리우레탄인 경우에는 20 내지 60℃에서 1 내지 24 시간 동안 수행되지만, 제1 포팅제(310)의 종류에 따라 경화 조건이 달라질 수 있다.
제1 포팅제(310)가 완전히 경화된 후에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 포팅 지그(10)를 제거한다. 이어서, 중공사막 다발(110)의 중공들(bores)이 개방(open)되도록 상기 제1 몸체를 A-A' 라인을 따라 절단한다. 도 8은 절단된 제1 몸체를 개략적으로 도시한 것으로서, A-A' 라인을 따라 절단된 중공사막 다발(111)은 그 절단부에서 중공들이 개방되어 있으며, 중공사막 다발(111)은 A-A' 라인을 따라 절단된 제1 포팅제(311)에 의해 여전히 서로 고정되어 있다.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 절단된 제1 몸체를 일 면이 개방된 집 수부 케이스(20)에 소정의 깊이로 삽입함으로써 상기 절단된 제1 몸체와 집수부 케이스(20) 내면들(inner surfaces)로 이루어진 내부 공간(inner space)을 형성한다. 선택적으로, 절단된 제1 몸체가 집수부 케이스(20) 내에 삽입된 상태로 유지될 수 있도록 하기 위하여, 그리고 후속 공정에서 사용되는 제2 포팅제(320)가 상기 내부 공간으로 침투하지 못하도록 하기 위하여, 집수부 케이스(20)의 내측면에 걸림턱(21)이 제공될 수 있다. 즉, 절단된 제1 몸체를 걸림턱(21) 상에 안치한다.
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 포팅제(320)를 이용하여 상기 절단된 제1 몸체를 상기 집수부 케이스(20)에 접착 고정한다. 즉, 상기 절단된 제1 몸체의 제1 포팅제(311)와 집수부 케이스(20)의 내측면 사이를 제2 포팅제로 채운다. 이때, 상기 제1 포팅제(311) 상에도 상기 제2 포팅제(320)가 도포되도록 할 수 있다. 제2 포팅제(320)로는 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지 등이 이용될 수 있지만 그에 한정되는 것은 아니다. 다만, 제1 포팅제(310, 311)와 마찬가지로, 제2 포팅제(320)도 중공사막 다발(111)을 일정 간격으로 고정시켜야 한다는 점, 및 유체가 통과할 수 없어야 한다는 점을 고려할 때, 경질 물질, 즉 95 내지 100의 경도(Shore A)를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 이어서, 상기 제2 포팅제를 경화시킨다.
선택적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 포팅제(320) 상에 제3 포팅제(330)를 도포하고, 이를 20 내지 60℃에서 1 내지 24 시간 동안 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제3 포팅제(330)는 연질 물질, 즉 20 내지 40의 경도(Shore A)를 갖는 물질인 것이 바람직한데, 예를 들어 연질의 폴리우레탄 수지가 사용될 수 있다.
연질 물질인 제3 포팅제(330)를 추가로 도포하는 이유는, 제2 포팅제(320)만을 이용하여 상기 절단된 제1 몸체를 집수부 케이스(20) 내에 접착시키게 되면 수처리 공정 중 유동하는 중공사막이 경질 물질인 제2 포팅제와의 마찰로 인해 손상될 우려가 있기 때문이다. 따라서, 중공사막 다발(111)을 집수부 케이스(20) 내에 고정시키는 포팅 물질의 가장 윗 부분을 연질 물질로 형성함으로써 중공사막이 유체 내에서 움직일 때 마찰로 인한 손상 발생을 최소화할 수 있다.
한편, 제2 포팅제(320)와 제3 포팅제(330) 사이의 접착력을 향상시키기 위하여, 제2 포팅제(320)가 반 경화인 상태에서 제3 포팅제(330)를 도포할 수 있다. 반 경화 상태라 함은 제2 포팅제(320)가 완전히 경화하지 않고 소정의 점성을 유지하는 상태를 의미하며, 반 경화 상태인 제2 포팅제(320) 상에 제3 포팅제(330)가 도포되면 이들 사이에 화학적 결합이 이루어진다. 제2 포팅제(320)가 경질 폴리우레탄 수지인 경우 제2 포팅제(320)를 반 경화 상태로 만들기 위한 경화 공정은 20 내지 60℃에서 3분 내지 1시간 동안 수행된다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 절단부를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 절단 수단의 서로 다른 실시예들을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 6 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막 모듈의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
10 : 포팅 지그 20 : 집수부 케이스
100 : 중공사막 다발 210 : 작업대
220 : 고정 기구 230 : 절단 수단
240 : 가열 수단 250 : 단열재
260 : 구동 수단 310, 320, 330 : 제1, 제2, 제3 포팅제
Claims (18)
- 절단 영역을 갖는 작업대;상기 절단 영역 상에 중공사막 다발의 적어도 일부가 위치한 상태에서 상기 중공사막 다발을 고정하기 위한 고정 기구;상기 절단 영역에 대응하는 위치에서 상기 중공사막 다발을 절단하기 위한 절단 수단; 및상기 절단 수단을 상기 중공사막의 녹는점 이상으로 가열하기 위한 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 절단 수단이 상기 작업대와 직접적으로 접촉하지 않도록 하기 위하여 상기 절단 영역 상에 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 작업대의 상기 절단 영역에 절단 홀(cutting hole)이 형성되어 있으며, 상기 절단 수단은 상기 절단 홀을 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 절단 수단은 상기 작업대의 하부로부터 상승하여 상기 절단 홀을 통과함으로써 상기 중공사막 다발을 절단하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 고정 기구는, 상기 절단 영역을 사이에 둔 제1 및 제2 위치에서 상기 중공사막 다발을 상기 작업대에 각각 고정하는 제1 및 제2 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 제1 및 제2 클램프는 상기 작업대에 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 고정 기구는, 상기 중공사막 다발과 접촉하는 부분이 연질 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 연질 물질은 연질 폴리우레탄 또는 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 절단 수단은 그 안에 내장된 열선을 포함하고,상기 가열 수단은 상기 열선에 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 절단 수단은 그 안에 유체 통로가 형성되어 있고,상기 가열 수단은 상기 유체 통로에 열매(heated fluid)를 공급하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 중공사막 다발의 길이 방향에 수직인 방향으로 상기 절단 수단을 움직이기 위한 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 구동 수단은,구동 모터; 및상기 구동 모터의 회전 운동을 이용하여 상기 절단 수단을 직선 운동시키기 위한 동력 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 장치.
- 작업대 상에 중공사막 다발을 배열하는 단계;상기 중공사막 다발을 상기 작업대에 고정시키는 단계;절단 수단을 가열하는 단계; 및상기 가열된 절단 수단으로 상기 중공사막 다발을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 절단된 중공사막 다발의 절단부 부분을 상기 절단부의 실링 공정 없이 포팅 지그에 담겨 있는 제1 포팅제에 침지시키는 단계;상기 중공사막 다발의 침지된 부분과 상기 제1 포팅제가 제1 몸체가 되도록 상기 제1 포팅제를 경화시키는 단계;상기 포팅 지그를 제거하는 단계; 및상기 중공사막 다발의 중공들이 개방되도록 상기 제1 몸체를 절단하는 단계;상기 절단된 제1 몸체와 일 면이 개방된 집수부 케이스 사이에 내부 공간(inner space)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
- 제 14 항에 있어서, 상기 내부 공간 형성 단계는,상기 절단된 제1 몸체와 상기 집수부 케이스 사이에 내부 공간이 형성될 수 있을 정도의 깊이로 상기 절단된 제1 몸체를 상기 집수부 케이스에 삽입하는 단계; 및제2 포팅제를 이용하여 상기 절단된 제1 몸체를 상기 집수부 케이스에 접착 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 접착 고정 단계와 동시에 상기 제1 포팅제 상에 상기 제2 포팅제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 제2 포팅제 상에 제3 포팅제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 제1 및 제2 포팅제는 경질 물질(hard material)이고, 상기 제3 포팅제는 연질 물질(soft material)인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조 방법.
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