KR20140129932A - 중공사막 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 중공사막 모듈은 제1헤더; 제2헤더; 및 상기 제1헤더와 제2헤더 사이에 고정되는 복수의 중공사막을 포함하며, 상기 중공사막의 외경은 길이 방향에 따라 변화하며, 상기 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 외경이 증가하는 것을 특징으로 한다.

Description

중공사막 모듈 및 그 제조방법{HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE　AND METHOD FOR PREPARING THEREOF}

본 발명은 중공사막 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 헤더와 중공사막의 경계면에서 강도를 보완하고 중공사막 내부 압력손실을 획기적으로 개선할 수 있는 중공사막 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.

중공사막을 이용한 여과 장치는 일정한 길이를 갖는 중공사막 다발을 포함하며, 그 운전 방식에 따라 가압식과 침지식으로 분류된다.

가압식 여과 장치의 경우, 처리해야 할 유체에 압력을 가함으로써 불순물 또는 슬러지 등의 고형 성분을 제외한 유체만이 중공사막 표면을 통해 중공으로 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 조에 중공사막을 직접 침지시키고 중공사막의 내부에 음압을 가함으로써 불순물 또는 슬러지 등의 고형 성분을 제외한 유체만이 중공사막 표면을 통해 중공으로 선택적으로 투과되도록 한다. 침지식 여과 장치는 단위 시간에 얻을 수 있는 투과수의 양이 가압식 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 통과하여 중공으로 유입된 투과수를 중공사막의 양단을 통해 집수하는 양단 집수 방식 및 투과수를 중공사막의 한 쪽 말단을 통해서만 집수하는 단단 집수 방식으로 분류될 수 있다. 관련 선행특허로 US2003/0173706와 US2005/0103423가 있다.

도 9는 기존의 중공사막 모듈의 개략적인 단면도이다. 기존 중공사막(200)은 내경(ID, inner diameter)와 외경(OD, outer diameter)가 길이방향으로 일정하다. 이러한 중공사막(200)으로 모듈을 제조할 경우, 상하부의 헤더(110, 120)로 투과수를 집수할 때 중공사 내부로 투과수가 흐름에 따라 중공사막 길이방향으로　압력손실이 불가피하게 되고 중공사막의 수투과도에 비해 모듈에서의 수투과도가 현저히 감소하게 되는 문제점을 가지게 된다.

또한 일반적으로 중공사막 모듈은 중공사막 다발, 중공사막 내부로 선택적으로 투과된 유체를 집수하는 모듈 헤더, 그리고 중공사막 다발을 모듈 헤더에 고정시켜 주는 포팅제로 이루어져 있다. 이러한 포팅제의 경우, 일반적으로 내압성을 가지는 열경화성 수지를 사용하는데, 열경화성 수지는 경도가 높아서 중공사막과의 경계면에서 손상될 우려를 가지고 있다

본 발명의 목적은 중공사막 길이방향으로 압력손실을 최소화한 중공사막 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 헤더와 중공사막의 경계면에서 강도를 보완하여 내구성을 향상시킨 중공사막 모듈 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 하나의 관점은 중공사막 모듈에 관한 것이다. 상기 중공사막 모듈은 제1헤더; 제2헤더; 및 상기 제1헤더와 제2헤더 사이에 고정되는 복수의 중공사막을 포함하며, 상기 중공사막의 외경은 길이 방향에 따라 변화하고, 상기 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 외경이 증가하는 것을 특징으로 한다.

구체예에서, 상기 중공사막은 최대외경이 중공사막 길이방향의 양단부에 위치하고, 최소외경은 중공사막 길이방향의 가운데 위치할 수 있다.

상기 중공사막은 최대외경과 최소외경의 비가 하기 식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다:

[식 1]

(상기 식 1에서 OD(max)는 최대외경, OD(min)은 최소외경임)

구체예에서, 상기 중공사막은 상기 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 중공사막 두께가 증가할 수 있다. 구체예에서, 상기 중공사막은 최대두께과 최소두께의 비가 1~10 일 수 있다.

다른 구체예에서, 상기 중공사막은 내경이 길이 방향에 따라 변화하며, 상기 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 내경이 증가할 수 있다.

또 다른 구체예에서, 상기 중공사막은 외경, 내경 및 두께가 길이 방향에 따라 변화하며, 상기 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 최대값을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 중공사막 모듈의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제1 노즐 및 상기 제1 노즐의 외부에 인접한 제2 노즐을 구비한 방사구금에 상기 제1노즐에는 내부응고액을, 상기 제2 노즐에는 도프용액을 공급하여 방사 및 응고시켜 멤브레인을 제조하고; 상기 멤브레인을 권취 및 커팅하여 복수의 중공사막을 제조하고; 그리고 상기 복수의 중공사막의 양 단부를 제1헤더 및 제2헤더에 포팅하여 고정시키는 단계를 포함하며, 상기 제2 노즐에 공급되는 도프용액의 공급속도를 주기적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.

구체예에서, 상기 제1 노즐에 공급되는 내부응고액의 공급속도는 변화하지 않을 수 있다.

다른 구체예에서, 상기 제1 노즐에 공급되는 내부응고액의 공급속도도 상기 제2 노즐에 공급되는 도프용액의 공급속도와 동일한 주기로 변화시킬 수 있다.

상기 권취는 멤브레인의 최대 외경이 권취기의 동일한 위치에 감기게 할 수 있다.

상기 커팅은 멤브레인이 주기적으로 반복되는 최대 외경 위치에서 커팅할 수 있다.

본 발명은 중공사막 길이방향으로 압력손실을 최소화하고, 헤더와 중공사막의 경계면에서 강도를 보완하여 내구성을 향상시킨　중공사막 모듈 및 그 제조방법을 제공하는　발명의 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 중공사막 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 중공사막의 외경 및 내경의 길이에 따른 프로파일을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따라 내경이 길이방향으로 변화하지 않는 중공사막 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따라 내경이 길이방향으로 변화하는 중공사막 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따라 길이방향으로 두께가 변화하는 중공사막 의 개략적인 단면도이다.
도 6은　본 발명의 다른 구체예에 따라 길이방향으로 두께가 변화하지 않는 중공사막의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 하나의 구체예에 따라 중공사막 모듈을 제조하는 공정도이다.
도 8은 본 발명에 따라 제조된 멤브레인의 커팅되는 위치를 나타낸 모식도이다.
도 9는 종래의 중공사막 모듈의 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명에서 '상단 또는 상부' 및 '하단 또는 하부'는 설명을 용이하게 하기 위해 도면상 기준으로 한 것이며, 절대적인 것은 아니다.

또한 본 발명에서 '멤브레인'은 커팅단계를 거치기 전 상태이고, '중공사막'은 커팅단계를 거친 후 상태로 정의하다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 중공사막 모듈의 개략적인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 중공사막 모듈(10)은 제1헤더(11); 제2헤더(12); 및 상기 제1헤더와 제2헤더 사이에 고정되는 복수의 중공사막(20)을 포함한다. 상기 중공사막은 내부가 비어있는 긴 원통형을 가지며, 원통 외부의 직경을 외경, 원통 내부의 직경을 내경이라고 한다. 본 발명의 중공사막의 외경은 길이 방향에 따라 변화하며, 상기 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 외경이 증가하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 중공사막의 외경 및 내경의 길이에 따른 프로파일을 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1헤더와 제2헤더(11, 12) 사이에 위치하는 중공사막의 길이를 L 이라고 할 때, 최대외경이 중공사막 길이방향의 양단부에 위치하고, 최소외경은 중공사막 길이방향의 가운데인 L/2 지점에 위치할 수 있다. 상기 외경의 프로파일은 도 2 ao선과 같이, 오목한 포물선 형태를 가지거나, 도 2 bo선과 같이, 기울기를 갖는 v 자형 직선형태일 수도 있다.

이러한 중공사막은 최대외경과 최소외경의 비가 하기 식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다:

[식 1]

(상기 식 1에서 OD(max)는 최대외경, OD(min)은 최소외경임)

바람직하게는 최대외경과 최소외경의 비가 1.5~2.0 일 수 있다. 상기 범위에서 중공사막의 강도가 향상되고, 압력손실이 작아질 수 있다.

한 구체예에서는 상기 최대외경은 1.5~2.0 mm 일 수 있다. 상기 범위에서 중공사막의 강도가 향상되고, 압력손실이 작아질 수 있다.

본 발명의 중공사막은 내경도 외경과 함께 길이방향으로 변화하거나 또는 길이방향에 따라 변화하지 않을 수 있다.

도 3은 본 발명의 한 구체예에 따라 내경이 길이방향으로 변화하지 않는 중공사막 모듈의 개략적인 단면도이다. 내경이 길이방향으로 변화하지 않을 경우, 도 2는 길이에 따른 내경의 프로파일은 ci 형태를 갖게된다. 이처럼 내경이 길이방향으로 변화하지 않고 일정할 경우, 중공사막 두께도 길이방향에 따라 변화하게 된다. 도 5는 본 발명의 한 구체예에 따라 길이방향으로 두께가 변화하는 중공사막의 개략적인 단면도이다. 이 경우, 최대두께(Tmax)의 위치는 최대외경(ODmax)에서의 위치와 동일하며, 최소두께(Tmin)의 위치는 최소외경(ODmin)에서의 위치와 동일하다. 이 때 내경(ID)은 길이방향에　따라 변화하지 않고 어느 위치에서든 일정할 수 있다. 여기서 '일정' 은 오차범위 ±10 % 이내 값을 갖는 것을 의미한다. 이처럼 중공사막의 길이방향에 따라 두께가 변화하고 제1 및 제2 헤더(11, 12) 쪽으로 갈수록 두께가 두꺼워져서 헤더 경계면에서 최대 두께를 가지므로 포팅제와의 강도 차이에 의한 중공사막 손상을 최소화할 수 있는 것이다. 구체예에서, 상기 중공사막은 최대두께(Tmax)과 최소두께(Tmin)의 비가 1~10 일 수 있다. 상기 범위에서 중공사막의 강도가 향상되어 운전시 중공사막 손상이 감소되는 장점이 있다. 바람직하게는 상기 최대두께(Tmax)과 최소두께(Tmin)의 비는 1.2~2.0 일 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따라 내경이 길이방향으로 변화하는 중공사막 모듈의 개략적인 단면도이다. 이처럼 내경이 길이방향으로 변화할 경우, 중공사막 두께가 길이방향에 따라 변화하지 않고 일정하거나 또는 길이방향에 따라 변화할 수도 있다. 도 6(a)는 길이방향에　따라 두께가 변화하지 않고 일정한 두께를 갖는 중공사막의 개략적인 단면도이다. 이 경우 내경의 길이에 따른 변화 프로파일이 도 2의 ai 선과 같이 외경의 프로파일 ao 와 일치하게 되며, 중공사막의 두께는 어느 위치에서든 일정할 수 있다. 여기서 '일정' 은 오차범위 ±10 % 이내 값을 갖는 것을 의미한다.　한편, 내경이 길이방향으로 변화하더라도 내경의 길이에 따른 변화 프로파일이 외경과 일치하지 않아 중공사막의 길이에 따라 두께가 변화할 수도 있다. 예를 들면 도 2에서 외경의 길이에 따른 변화 프로파일이 ao 선인 반면, 내경의 길이에 따른 변화 프로파일이 bi 선을 갖는 경우이다. 도 6(b)는 본 발명의 또 다른 구체예에 따라 외경, 내경 및 두께가 모두 길이방향으로 변화하되 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 최대값을 갖는 중공사막의 개략적인 단면도이다. 도 6 (a)(b)와 같이, 내경이 길이 방향에 따라 변화하면서 제1 및 제2 헤더쪽으로 갈수록 내경이 확대될 경우 집수된 투과수가 통과함에 따른 압력손실을 줄여줄 수 있다. 특히 도 6(b)는 제1 및 제2 헤더로 갈수록 두께가 두꺼워지고 내경도 확대되므로 강도 및 압력손실 저하를 모두 확보할 수 있다.

본 발명의 중공사막은 단일막 또는 보강막에 모두 적용될 수 있으며, 특히 단일막에 바람직하게 적용될 수 있다.

　

본 발명의 다른 관점은 중공사막 모듈의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제1 노즐 및 상기 제1 노즐의 외부에 인접한 제2 노즐을 구비한 방사구금에 상기 제1노즐에는 내부응고액을, 상기 제2 노즐에는 도프용액을 공급하여 방사 및 응고시켜 멤브레인을 제조하고; 상기 멤브레인을 권취 및 커팅하여 복수의 중공사막을 제조하고; 그리고 상기 복수의 중공사막의 양 단부를 제1헤더 및 제2헤더에 포팅하여 고정시키는 단계를 포함하며, 상기 제2 노즐에 공급되는 도프용액의 공급속도를 주기적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.

도 7은 본 발명의 하나의 구체예에 따라 중공사막 모듈을 제조하는 공정도이다.

방사구금(63)은 제1 노즐(71) 및 상기 제1 노즐의 외부에 인접한 제2 노즐(72)을 구비하고 있으며, 상기 제1노즐(71)에는 내부응고액 탱크(61)로부터 공급장치(L1)을 통해 내부응고액을 공급하고, 상기 제2 노즐(72)에는 도프 탱크(62)로부터 공급장치(L2)를 통해 도프용액을 공급한다. 상기 공급장치(L1, L2)는 속도를 조절할 수 있도록 기어펌프, 압출기 등의 장치가 구비된다.

상기 도프용액은 불소함유 고분자 및 용매를 포함하고, 종래의 널리 알려진 방법으로 준비할 수 있으며,　필요에 따라 적절한 첨가제를 포함할 수 있다. 　도프는 점도가 30℃에서 3,000 cps 내지 60,000 cps의 범위가 되도록 NMP, DMF, DMAc, 클로로포름 및 THF 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 한 구체예에서는 상기 도프 용액은 조액온도는 30℃~100℃, 바람직하게는 40~70℃에서 제조될 수 있다.

또한 상기 내부응고액은 용제, 알코올, 글리콜, 물, 첨가제, 고분자 등을 포함할 수 있으며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시할 수 있다. 상기 용제로는 NMP, DMF, DMAc, 클로로포름 및 THF 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 공급장치(L1, L2)의 속도가 일정한 주기로 변화하게 되면 도프용액　및 내부응고액의 공급량이 주기적으로 변하게 되어 중공노즐에서 토출되는 도프용액　및 내부응고액의 양이 변동하게 된다. 　즉, 도프용액의 공급량이 많아지면 막두께가 두꺼워지고, 도프용액의 공급량이 적어지면 막두께가 두꺼워진다. 또한, 내부응고액의 공급량이 많아지면 내경이 커지고, 내부응고액의 공급량이 적어지면 내경이 작아지게 되는 것이다.

구체예에서, 상기 제2 노즐(72)에 공급되는 도프용액의 공급속도를 주기적으로 변화시키는 반면, 상기 제1노즐(71)에 공급되는 내부응고액의 공급속도는 변화하지 않을 수 있다. 이 경우는 도 3과 같은 형태의 중공사막이 제조될 수 있다.

다른 구체예에서, 상기 제1 노즐(71)에 공급되는 내부응고액의 공급속도도 상기 제2 노즐(72)에 공급되는 도프용액의 공급속도와 동일한 주기로 변화시킬 수 있다. 동일 주기로 변화시킬 경우 최대외경의 위치와 최대내경의 위치가 일치하게 된다. 　이 경우는 내부응고액의 공급량에 따라 도 6(a) 혹은 도 6(b)와 같은 형태의 중공사막이 제조될 수 있다.

방사구금(63)을 통해 방사된 멤브레인(M)은 응고조(64)에서 응고되며, 가이드롤(G)을 거쳐서 권취기(66) 상에 감기게 된다. 바람직하게는 응고조(64)를 거친 멤브레인(M)은 세정조(도시되지 않음)를 거쳐 멤브레인(M)에 잔류된 용매를 세척할 수 있다. 상기 세정조는 복수로 구비되어 세정과정을 반복할 수 있다.

제조된 멤브레인은(M)은 도 8에 도시된 바와 같이 길이방향으로 최대외경(ODmax)과 최소외경(ODmin)이 주기적으로 반복형성되며, 권취는 멤브레인의 최대 외경이 권취기의 동일한 위치에 감기게 한다. 바람직하게는 권취기(66)의 둘레는 중공사막의 내경/외경의 주기의 n배로 하여 중공사막의 최대 외경　위치가 권취기(66)의 동일한 위치에 감길 수 있다. 이후 커팅은 멤브레인이 주기적으로 반복되는 최대 외경 위치(c)에서 커팅할 수 있다.

커팅된 중공사막은 양 단부가 최대외경을 가지고, 길이 방향의 가운데는 최소외경을 갖는다. 상기 복수의 중공사막은 통상의 포팅공정을 통해 양 단부를 제1헤더 및 제2헤더에 고정시켜 중공사막 모듈을 제조할 수 있다.

이와 같이 제조된 중공사막 모듈은 중공사막 내부에서의 길이방향으로의 압력손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 중공사막이 포팅제와의 경계면에서 손상되는 문제점을 해결할 수 있다.

　

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

　

실시예

실시예 1 　

PVDF(상품명 Solef 1015) 16 중량% 와 Polyvinylpyrrolidone (PVP) K30 (BASF제) 8중량%, N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) 76 중량%를 혼합하여 도프용액을 제조하고, Poly(ethylene glycol) (PEG) 200 80중량%와 NMP 20중량%를 혼합하여 내부응고액을 제조한다. 도 7에 도시된 장치를 사용하여 내부응고액 탱크(61)에는 내부응고액, 도프 탱크(62)에 도프용액을 주입하였다. 도프 공급장치(L2)의 공급속도를 최대 15.0ml/min, 최소 12.0ml/min으로 분당 10cycle의 주기로 변화시켜 제2 노즐(72)를 통해 도프용액을 방사구금(63)에 공급하였다. 이와 함께 내부응고액 공급장치(L1)의 공급속도를 최대 9.4ml/min, 최소 5.0ml/min으로 분당 10cycle의 주기로 변화시켜 내부응고액을 제1 노즐(71)를 통해 방사구금(63)에 공급하였다. 방사된 멤브레인을 40℃의 온수로 된 응고조(64)에서 응고시킨 후, 둘레가 1m인 권취기(66)에 10m/min의 속도로 권취시켰다. 이후 최대외경 지점을 커팅하여 복수의 중공사막을 제작하였다. 제작된 복수의 중공사막을 제1 및 제2 헤더에 포팅하여 중공사막 모듈을 제작하였다. 제작된 중공사막 모듈에 대해 물성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

　

실시예 2 　

도프 공급장치(L2)의 공급속도를 최대 22.5ml/min, 최소 9.0ml/min으로 분당 10cycle의 주기로 변화시켜 제2 노즐(72)를 통해 도프용액을 방사구금(63)에 공급하고, 내부응고액 공급장치(L1)의 공급속도를 6.6ml/min로 일정하게 유지시켜 제1 노즐(71)를 통해 방사구금(63)에 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 　

　

실시예 3 : 　

도프 공급장치(L2)의 공급속도를 최대 23.9ml/min, 최소 12.0ml/min으로 분당 10cycle의 주기로 변화시켜 제2 노즐(72)를 통해 도프용액을 방사구금(63)에 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 　

　

비교예 1

내부응고액 공급장치(L1)의 공급속도를 6.6ml/min로 일정하게 유지시키고, 도프 공급장치(L2)의 공급속도를 13.4ml/min로 일정하게 유지시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 　

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
최대외경(mm)	1.71	1.69	1.89	1.41
최소외경(mm)	1.09	1.38	1.09	1.37
최대내경(mm)	1.12	0.81	1.12	0.80
최소내경(mm)	0.50	0.79	0.49	0.78
압력손실계수	0.33	0.70	0.40	0.62
손상중공사막 개수	78	6	12	90

물성평가방법

(1) 외경 및 내경 : 중공사막을 수직으로 자른 단면을 광학현미경을 이용하여 촬영함으로써 구했다. 막두께는 중공사의 외경과 내경의 차이를 1/2로 하여 계산하였다.

(2) 압력손실계수　:　중공사막의 길이에 의해 압력이 손실되는 정도를 표현함.

압력손실계수 = 1-B/A

A : 길이 50mm의 중공사막 수투과도

B : 길이 1m의 중공사막 수투과도

중공사막 수투과도(A,B) : 상기 중공사막 5~10가닥을 취하여, 그 중 두께가 가장 얇은 부분을 해당　길이로 절단한 후 개방된 그 일단을 접착제로 밀봉하였다. 그 후, 상기 중공사막을 아크릴 튜브에 넣은 후, 아크릴튜브의 한쪽 말단과 상기 중공사막의 개방된 단부 사이를 밀봉하였다. 그 후, 상기 아크릴 튜브의 다른 쪽 개방된 말단을 통해 아크릴 튜브의 내벽과 중공사막 사이로 순수를 넣고 1.0 bar 압력의 질소압을 걸어 25℃에서 1분동안 중공사막에서 투과되는 순수의 양을 측정함으로써 중공사막의 수투과도를 구하였다.

중공사막 수투과도(A,B) = 투과수량(L)/[막면적(m2)×투과시간(h)]

(3) 손상중공사막 개수 : 제조된 길이 1m, 유효 막면적 10㎡의 모듈을 수조에 넣고, Blower를 사용하여 압축공기를 0.5㎥/㎡/hr의 속도로 주입하여 1,000 시간 후에 중공사막의 손상된 중공사막의 개수를 관찰하였다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1~3은 압력손실계수 및 손상중공사막 개수가 현저히 낮은 반면, 비교예 1은 실시예에 비해 압력손실계수와 손상중공사막 개수가 증가한 것을 알 수 있다.

　

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (12)

1. 제1헤더; 제2헤더; 및 상기 제1헤더와 제2헤더 사이에 고정되는 복수의 중공사막을 포함하는 중공사막 모듈이며,
   상기 중공사막의 외경은 길이 방향에 따라 변화하며, 상기 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 외경이 증가하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
   
   
2. 제1항에 있어서, 상기 중공사막은 최대외경이 중공사막 길이방향의 양단부에 위치하고, 최소외경은 중공사막 길이방향의 가운데 위치하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 중공사막은 최대외경과 최소외경의 비가 하기 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈:
   [식 1]
   

   

   
   (상기 식 1에서 OD(max)는 최대외경, OD(min)은 최소외경임)
   
4. 제1항에 있어서, 상기 중공사막은 상기 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 중공사막 두께가 증가하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 중공사막은 최대두께과 최소두께의 비가 1~10 인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
   
6. 제4항에 있어서, 상기 중공사막은 최대두께과 최소두께의 비가 1~10 인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 중공사막은 외경, 내경 및 두께가 길이 방향에 따라 변화하며, 상기 제1 및 제2 헤더에 가까울수록 최대값을 갖는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
   
8. 제1 노즐 및 상기 제1 노즐의 외부에 인접한 제2 노즐을 구비한 방사구금에 상기 제1노즐에는 내부응고액을, 상기 제2 노즐에는 도프용액을 공급하여 방사 및 응고시켜 멤브레인을 제조하고;
   상기 멤브레인을 권취 및 커팅하여 복수의 중공사막을 제조하고;
   상기 복수의 중공사막의 양 단부를 제1헤더 및 제2헤더에 포팅하여 고정시키는 단계를 포함하며,
   상기 제2 노즐에 공급되는 도프용액의 공급속도를 주기적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 노즐에 공급되는 내부응고액의 공급속도는 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
   
10. 제8항에 있어서, 상기 제1 노즐에 공급되는 내부응고액의 공급속도도 상기 제2 노즐에 공급되는 도프용액의 공급속도와 동일한 주기로 변화시키는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
    
11. 제8항에 있어서, 상기 권취는 멤브레인의 최대 외경이 권취기의 동일한 위치에 감기게 하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
    
12. 제8항에 있어서, 상기 커팅은 멤브레인이 주기적으로 반복되는 최대 외경 위치에서 커팅하는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈의 제조방법.
    

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