KR20170110905A

KR20170110905A - 유체 분리막 모듈

Info

Publication number: KR20170110905A
Application number: KR1020160035302A
Authority: KR
Inventors: 김관식; 신기영
Original assignee: 주식회사 아스트로마
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-10-12
Also published as: KR102014211B1

Abstract

유체 분리막 모듈이 제공된다. 유체 분리막 모듈은 상호 중첩하도록 적층된 복수의 튜브 형상의 분리막, 분리막의 양단에 설치된 종단 이격재, 이웃하는 분리막 사이에서 종단 이격재와 중첩하도록 배치된 관간 이격재, 및 종단 이격재, 및 관간 이격재를 관통하는 조립 파이프를 포함한다.

Description

유체 분리막 모듈{Fluid separating membrane module}

본 발명은 유체 분리막 모듈에 관한 것이다.

현재 전 세계적으로 관심의 대상이 되는 지구 온난화는 이산화탄소와 메탄가스 등에 의한 온실효과가 큰 역할을 하고 있다. 이러한 온난화는 생태계를 교란시킬 뿐만 아니라 인간의 사회생활에 커다란 영향을 미치고 있어서 온실가스의 대기 중 방출을 줄이고자 하는 노력이 여러 방면에서 진행되고 있다.

이산화탄소는 최근 온실가스로 가장 주목을 받는 것 중 하나이다. 이산화탄소는 하수처리장, 폐수처리장 및 매립장 등에서는 폐기물 연소 시에 생성되는 것 외에도 화력 발전소 또는 제철소 등에서 다량 생성될 수 있다. 따라서, 폐가스 중에서 이산화탄소만을 분리하여 제거하는 기술이 연구되고 있다. 이산화탄소 이외에도, 수소 연료에 대한 관심이 증폭되면서, 수소 가스를 분리하는 기술도 많은 관심의 대상이 되고 있다. 또한, 순수하게 분리된 산소나 질소 등도 다양한 분야에 활용이 가능하기 때문에 그 분리 방법에 대한 연구가 지속되고 있다. 향후, 특정 기체나 액체의 활용 기술이 발전함에 따라, 더욱 다양한 유체에 대한 분리 기술이 필요할 것으로 전망된다.

특정 유체의 분리는 단순히 분리 이론을 정립하는 것만으로는 산업계에서 활용하기 어렵다. 일 예로, 이산화탄소 분리 기술은 흡수법, 흡착법, 심냉법 또는 막분리법 등이 오래 전부터 제시되어 왔지만, 막대한 에너지가 필요하다거나, 부작용이 있다든지, 대형화가 어렵다는 등의 현실적인 이유로 현재까지 상용화된 예는 극히 미미한 수준이다.

그나마, 막분리법이 다른 방법에 비해 상대적으로 저에너지를 사용하기 때문에, 상용화에 적합하다는 평가가 있다. 막분리법에서 지금까지 연구되고 있는 방향은 주로 분리막의 분리 효율을 높이는 데에 있다. 실험실 내에서 90% 이상의 분리 효율을 나타낼 수 있는 작은 사이즈(예컨대 1인치X1인치)의 분리막을 개발하는 것이 1차 목표이다. 대형화 및 상용화는 그 다음 과제로 여겨지고 있다.

실험실 내에서 90% 이상의 분리 효율을 얻어내기 위하여, 많은 연구자들은 분리막의 두께를 보다 얇게 만들고, 분리막 내외부의 압력 차이를 보다 높게 설정하고자 한다. 그러나, 두께가 얇고, 압력이 높을수록 분리막의 내구성이 취약해진다. 따라서, 일부의 연구자들은 위와 같은 조건에서도 내구성을 갖춘 분리막의 재질에 대한 연구도 병행한다.

그러나, 위와 같이 실험실 수준에서 고효율 분리막을 개발하였다 하더라도, 이를 상용화하는 것은 별개의 문제이다. 우선, 박막의 분리막은 대량으로 생산하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라 고가의 원재료를 사용하여야 하므로 생산 비용도 크게 증가한다. 또한, 박막의 분리막을 대형화된 장비에 적용하려면 수 많은 분리막을 조립하여야 하므로, 조립 시간 및 조립 비용이 증가한다. 또한, 고효율을 위해 높은 압력을 사용하므로 처리비용이 증가한다. 이론적으로 분리가 가능하더라도 생산 및 처리 비용 등이 과도하면, 현실적인 상용화는 불가능하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대용량 유체 분리가 가능하면서 대량 생산이 용이한 유체 분리막 모듈을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리막 모듈은 상호 중첩하도록 적층된 복수의 튜브 형상의 분리막, 상기 분리막의 양단에 설치된 종단 이격재, 이웃하는 상기 분리막 사이에서 상기 종단 이격재와 중첩하도록 배치된 관간 이격재, 및 상기 종단 이격재, 및 상기 관간 이격재를 관통하는 조립 파이프를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 유체 분리 모듈에 의하면, 상업적인 수준의 대용량 유체 분리가 가능하다. 뿐만 아니라, 유체 분리 모듈의 자동화가 용이하여 분리 단가를 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 사시도이다.
도 3은 도 2의 유체 분리막 모듈의 정면도이다.
도 4는 도 2의 유체 분리막 모듈의 측면도이다.
도 5는 도 2의 유체 분리막 모듈의 평면도이다.
도 6은 도 2의 VI-VI'선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 2의 종단 이격재의 사시도이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII'선을 따라 자른 단면도이다.
도 9는 도 2의 관간 이격재의 사시도이다. 도 10은 도 2의 조립 파이프의 사시도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 종단 이격재의 부분 측면도들이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재의 측면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관간 이격재의 측면도이다.
도 15는 도 14의 XV-XV'선을 따라 자른 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재와 관간 이격재를 함께 도시한 평면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재와 관간 이격재를 함께 도시한 평면도이다.
도 18은 도 17의 종단 이격재와 관간 이격재를 복수개 체결한 상태를 나타낸 개략도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재의 평면도이다. 도 20은 도 19의 측면도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 부분 평면도이다.
도 22는 도 21의 유체 분리막 모듈의 정면도이다.
도 23은 도 21의 유체 분리막 모듈의 부분 측면도이다.
도 24는 도 21의 조립 파이프의 사시도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 분리막의 분해 사시도이다.
도 26은 도 25의 분리막의 단면도이다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재의 측면도이다.
도 28은 도 26의 분리막과 도 27의 종단 이격재의 체결 관계를 나타내는 정면도이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지지막의 사시도이다.
도 30은 도 29의 지지막의 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 유체 분리막 모듈(10)은 유체 혼합물(MF)로부터 특정 유체를 분리하는 데에 사용되는 장치이다.

유체는 기체나 액체일 수 있다. 유체 혼합물(MF)은 서로 다른 복수의 유체를 포함한다. 예를 들어, 유체 혼합물(MF)은 화력발전소나 공장의 배기가스, 자동차 배기가스, 부생 가스, 폐기물 매립가스, 폐수 등일 수 있다.

복수의 기체는 상호 균일하게 완전히 혼합될 수도 있지만, 그에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 유체와 제2 유체를 포함하는 유체 혼합물이 배치된 공간 내에서 특정 부위에는 제1 유체만 존재하고, 다른 특정 부위에는 제2 유체만 존재할 수도 있다. 또한, 특정 부위에서의 제1 유체의 함량이 다른 특정 부위에서의 제1 유체의 함량보다 클 수도 있다.

특정 유체의 분리는 유체 혼합물(MF)로부터 특정 유체를 완전히 분리하는 것 뿐만 아니라, 입력된(제공된) 유체 혼합물(MF)로부터 특정 유체의 함량이 높아진 유체 혼합물(MF1, MF2)을 출력(생성)해내는 것을 포함한다. 입력되는 유체 혼합물(MF)이 질소와 이산화탄소를 포함하고, 그 함량비가 3:1인 경우를 예로 하여 설명하면, 출력되는 유체(MF1, MF2)가 100% 이산화탄소인 경우 또는 출력되는 유체 혼합물(MF1, MF2)의 질소와 이산화탄소 함량비가 3:1보다 작은 경우에는 이산화탄소의 분리가 이루어진 것으로 해석된다. 출력되는 유체(MF1, MF2)가 100% 질소이거나 출력되는 유체 혼합물(MF)의 질소와 이산화탄소 함량비가 3:1보다 큰 경우에는 질소의 분리가 이루어진 것으로 해석된다. 아울러, 특정 유체의 함량이 높아진 정도가 클수록 특정 유체 분리의 효율이 높은 것으로 해석된다.

분리되는 유체의 예로는 상술한 이산화탄소나 질소 이외에도 다양할 수 있다. 예를 들어, 아세톤, 암모니아, 아르곤, 벤젠, 부탄(n-C4H10), 이황화탄소(CS2), 일산화탄소, 에탄, 에틸렌, 헬륨, 헥산(n-C6H14), 수소, 황화수소, 메탄, 메탄올, 일산화질소, 이산화질소, 아산화질소(N2O), 옥탄, 산소, 펜탄, 프로판, 이산화황, 톨루엔, 수증기 등이 분리되는 대상 유체가 될 수 있으나, 그에 제한되는 것은 아니다.

유체 분리막 모듈(10)은 적층된 복수의 분리막(20) 및 복수의 이격재(30, 40)를 포함한다. 각 분리막(20)은 튜브형으로 이루어질 수 있다. 여기서 튜브형이라고 함은 그 형상이 튜브 형상인 것을 지칭하는 것으로, 압출 등의 방법으로 일체형으로 튜브 형상으로 형성된 것 뿐만 아니라, 직사각형 형상의 분리막을 준비하고 대향하는 두변을 말아 접착제 등으로 결합함으로써 튜브 형상을 갖는 것도 튜브형 분리막이라 지칭된다.

분리막(20)은 일 방향으로 연장된 형상을 갖는다. 각 분리막(20)은 상호 중첩하도록 배치된다. 중첩 방향은 분리막(20)의 튜브 연장 방향(길이 방향)과 다른 방향, 예를 들어 수직 방향일 수 있다. 중첩되는 분리막(20)의 수는 제한이 없다. 예를 들어, 수십 개 내지 수천 개 이상일 수 있다.

분리막(20)의 내부와 외부는 분리막(20)의 벽을 기준으로 물리적으로 분리되어 있다. 적어도 일부의 유체는 분리막(20)을 통과하여 분리막(20)의 내부와 외부를 소통할 수 있고, 이것이 특정 유체 분리에 이용된다.

분리막(20) 내부에는 종단 이격재(30)가 배치되고, 적층 방향으로 이웃하는 분리막(20) 사이에는 관간 이격재(40)가 배치된다. 종단 이격재(30)는 각각 분리막(20)의 튜브 연장 방향 양단에 배치된다. 관간 이격재(40)는 종단 이격재(30)에 인접하도록 배치된다.

분리막(20) 사이에는 이웃하는 2개의 분리막(20)과 종단 이격재(30)에 의해 둘러싸인 제1 단위 제한 공간(ULS1)이 정의된다. 제1 단위 제한 공간(ULS1)은 유체 혼합물(MF)을 직접 제공받는 공간이다. 이를 위해 제1 단위 제한 공간(ULS1)은 유체 투입구(FS)를 포함한다. 또한, 제1 단위 제한 공간(ULS1)은 분리 후 잔류하는 잔여 유체(MF1)를 배출하는 제1 유체 배출구(FD1)를 포함한다.

분리막(20) 내부에는 분리막(20) 관벽 및 양단의 종단 이격재(30)에 의해 둘러싸인 제2 단위 제한 공간(ULS2)이 정의된다. 제2 단위 제한 공간(ULS2)은 유체 혼합물(MF)을 직접 제공받지 않는 공간이다. 따라서, 제2 단위 제한 공간(ULS2)은 별도의 유체 투입구를 포함하지 않는다. 제2 단위 제한 공간(ULS2)은 분리된 유체(MF2)를 배출하는 제2 유체 배출구(FD2)를 포함한다.

제1 단위 제한 공간(ULS1)과 제2 단위 제한 공간(ULS2)은 인접 배치된다. 복수의 제1 단위 제한 공간(ULS1)과 제2 단위 제한 공간(ULS2)이 상호 교대로 배치될 수 있다.

제1 단위 제한 공간(ULS1)의 유체 투입구(FS)를 통해 제공되는 유체 혼합물(MF)이 질소와 이산화탄소를 포함하고, 분리막(20)을 통한 이산화탄소의 이동도가 질소보다 높을 경우, 제1 단위 제한 공간(ULS1) 내부는 이산화탄소의 농도가 상대적으로 낮아지면서 질소의 농도는 상대적으로 높아지고, 인접하는 제2 단위 제한 공간(ULS2) 내부는 이산화탄소의 농도가 높아지면서 질소의 농도는 상대적으로 낮아지게 된다. 따라서, 제1 유체 배출구(FD1)에서는 상대적으로 질소의 함량이 높은 유체 혼합물(MF1)이 배출되고, 제2 유체 배출구(FD2)에서는 상대적으로 이산화탄소의 함량이 높은 유체 혼합물(MF2)이 배출될 수 있다.

각 제1 단위 제한 공간(ULS1) 및 제2 단위 제한 공간(ULS2)은 분리막(20)에 의해 구분되어 있고, 이 분리막(20)을 통해 유체의 이동이 이루어질 수 있다. 하나의 제1 단위 제한 공간(ULS1)의 양측에는 제2 단위 제한 공간(ULS2)이 배치되어, 제1 단위 제한 공간(ULS1) 내에 제공된 혼합 유체(MF)의 일부가 양측의 제2 단위 제한 공간(ULS2)으로 이동할 수 있다. 또한, 하나의 제2 단위 제한 공간(ULS2)의 양측에는 2개의 제1 단위 제한 공간(ULS1)이 배치되어, 양측의 제1 단위 제한 공간(ULS1)으로부터 제2 단위 제한 공간(ULS2)으로 혼합 유체(MF)의 일부가 이동할 수 있다.

본 실시예에 따른 유체 분리막 모듈(10)은 적층 방향으로 복수개의 단위 제한 공간이 배치되므로, 하나의 모듈 내에서 복수의 분리 공간을 확보할 수 있다. 적층 개수는 예를 들어, 수십 개에서 수천 개 이상일 수 있다. 단위 제한 공간의 적층 개수가 늘어날수록 분리 용량도 함께 늘어날 수 있다. 따라서, 대용량의 유체 분리가 가능하다.

나아가, 제3 단위 제한 공간 등을 더 추가하여 적층함으로써, 1차 분리되어 제2 단위 제한 공간으로 이동한 유체를 다시 제3 단위 제한 공간으로 이동시킬 수도 있다. 이와 같은 다단 분리를 통해 고농도의 유체 분리가 가능해질 수 있다.

이하, 상술한 유체 분리막 모듈의 구조에 대해 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 사시도이다. 도 3은 도 2의 유체 분리막 모듈의 정면도이다. 도 4는 도 2의 유체 분리막 모듈의 측면도이다. 도 5는 도 2의 유체 분리막 모듈의 평면도이다. 도 6은 도 2의 VI-VI'선을 따라 자른 단면도이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 유체 분리막 모듈(100)은 복수의 분리막(200), 복수의 관간 이격재(400), 복수의 종단 이격재(300), 및 복수의 조립 파이프(620)를 포함한다.

분리막(200)은 특정 유체에 대하여 분리 선택도를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 분리막(200)은 셀롤로스 아세테이트, 폴리술폰, 실리콘 고무 등과 같은 고분자 물질이나 실리카계 세라믹스, 실리카계 유리, 알루미나계 세라믹스, 스텐레스 다공체, 티탄 다공체, 은 다공체 등의 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 분리막을 구성하는 물질의 선택에는 혼합 유체의 종류와 분리하고자 하는 대상 및 유체의 선택도 뿐만 아니라, 제조 방법의 용이성, 대량 생산 가능성, 내구성 등이 함께 고려될 수 있다. 일반적으로 고분자 물질은 무기 물질보다 상대적으로 제조가 간편하다. 예를 들어 실리콘 고무의 경우, 상대적으로 가격이 저렴할 뿐만 아니라 대량 생산 또한 용이하다. 실리콘 고무는 그 종류 및 제조 방식에 따라 상이하긴 하지만, 이산화탄소와 질소의 선택비가 대략 3:1 이상이고, 5:1 이상인 것도 제조하기가 어렵지 않아서, 이산화탄소와 질소의 혼합 기체로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리하는 데에 용이하게 사용될 수 있다.

분리막(200)의 길이 방향 양단에는 종단 이격재(300)가 배치된다. 종단 이격재(300)는 분리막(200)의 내부에 배치될 수 있다. 분리막(200)과 종단 이격재(300) 사이는 접착제를 통해 부착 및 실링될 수 있다. 분리막(200)의 길이 방향 양단은 접착제에 의해 실링될 수 있다. 다른 예로, 분리막(200)의 길이 방향 양단은 그 자체가 막혀져 있거나 실링되어 있을 수도 있다.

튜브 형상의 분리막(200) 내부에는 막 이격재(210)가 배치될 수 있다. 분리막(200) 내부가 분리막(200) 외부보다 낮은 압력을 가지면 그 압력 차이에 의해 수축할 수 있는데, 분리막(200) 내벽이 완전히 밀착하게 되면 유체가 이동할 수 있는 공간이 줄어들게 된다. 분리막(200) 내부에 막 이격재(210)를 배치함으로써, 분리막(200) 내벽이 완전히 밀착되는 것을 방지할 수 있다. 막 이격재(210)는 그물망 구조, 더욱 구체적으로 꼬인 그물망 구조를 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

분리막(200)은 양단 부위에 복수의 개구를 포함한다. 분리막(200)의 개구는 종단 이격재(300)의 관통홀(이하, 종단 관통홀(300H)) 및 관간 이격재(400)의 관통홀(이하, 관간 관통홀(400H))과 동일한 위치에 형성될 수 있다. 분리막(200)의 개구, 종단 관통홀(300H), 관간 관통홀(400H)의 단면은 모두 동일한 형상(예컨대, 원형) 및 실질적으로 동일한 내경을 가질 수 있다.

종단 이격재(300)와 관간 이격재(400)는 교대로 적층된다. 즉, 종단 이격재(300)와 관간 이격재(400)는 적층 방향으로 교대 배열되며, 상호 중첩하도록 배치될 수 있다. 후술하는 조립 파이프(620)가 분리막(200)의 개구, 종단 관통홀(300H) 및 관간 관통홀(400H)을 관통하도록 삽입되어 이들을 상호 결합시킨다. 조립 파이프(620)의 단면은 삽입되는 분리막(200)의 개구, 종단 관통홀(300H) 및 관간 관통홀(400H)과 동일한 형상(예컨대, 원형)을 가질 수 있다. 조립 파이프(620)의 단면의 외경은 삽입되는 분리막(200)의 개구, 종단 관통홀(300H) 및 관간 관통홀(400H)의 내경보다 작거나 같을 수 있다. 조립 파이프(620)의 외경은 5 내지 50mm일 수 있다.

도 7은 도 2의 종단 이격재의 사시도이다. 도 8은 도 7의 VIII-VIII'선을 따라 자른 단면도이다.

도 2 내지 도 8을 참조하면, 종단 이격재(300)는 분리막(200) 내부에 모여진 유체를 외부로 인출하는 역할 및 분리막(200)을 적층시킬 때 응력을 버텨서 밀폐 상태를 유지시키는 역할을 한다. 종단 이격재(300)는 분리막(200) 내부에서 분리막(200)의 양단에 한쌍씩 배치될 수 있다. 양단에 배치된 종단 이격재(300)는 상호 이격되고, 그 사이 공간에 제2 단위 제한 공간(도 1의 ULS2)이 정의된다.

종단 이격재(300)는 적어도 하나의 종단 관통홀(300H) 및 종단 관통홀(300H)과 연결된 적어도 하나의 유체 유통로(BFP)를 포함한다.

종단 이격재(300)는 일측 모서리 부근에서 경사면을 가질 수 있다. 즉, 종단 이격재(300)는 중앙부는 균일한 두께를 갖지만, 분리막(200)의 내부 및 외부를 향하도록 배치되는 모서리 부근에서는 두께가 점차 작아질 수 있다.

종단 관통홀(300H)은 종단 이격재(300)의 두께 방향을 관통하도록 형성된다. 종단 관통홀(300H)은 두께 방향으로 균일한 두께를 갖는 종단 이격재(300)의 중앙부에 형성될 수 있다. 종단 관통홀(300H)은 복수개 형성될 수 있다. 도면에서는 4개의 종단 관통홀(300H)이 형성된 경우가 예시되어 있지만, 1개, 2개, 3개, 또는 5개 내지 20개가 형성될 수도 있다. 종단 관통홀(300H)은 분리막(200)의 개구와 중첩하도록 배치될 수 있다.

복수의 종단 관통홀(300H) 중 적어도 일부에는 유체 유통로(BFP)가 연결될 수 있다. 유체 유통로(BFP)는 제2 단위 제한 공간(ULS2) 즉, 분리막(200)의 내부와 종단 관통홀(300H)을 공간적으로 연결한다. 예를 들어, 유체 유통로(BFP)의 일단은 종단 관통홀(300H)에 연결되고, 유체 유통로(BFP)의 타단은 종단 이격재(300)의 외측으로 개구한다. 구체적으로, 유체 유통로(BFP)의 타단은 분리막(200)의 내부를 향하도록 배치되는 종단 이격재(300)의 모서리에서 개구할 수 있다. 각 종단 관통홀(300H)에 연결된 유체 유통로(BFP)의 수는 복수개일 수 있다. 도면에서는 3개의 유체 유통로(BFP)가 배치된 경우가 예시되어 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 1 내지 10개의 유체 유통로(BFP)가 배치될 수 있다. 유체 유통로(BFP)의 직경은 종단 이격재(300) 중앙부 두께의 10 내지 80%의 범위일 수 있다.

복수의 종단 관통홀(300H) 중 다른 일부에는 유체 유통로(BFP)가 연결되지 않을 수 있다. 예를 들어, 4개의 종단 관통홀(300H) 중 외곽의 2개의 종단 관통홀(300H)에는 각각 3개의 유체 유통로(BFP)가 연결되는 반면, 중앙의 2개의 종단 관통홀(300H)에는 유체 유통로(BFP)가 설치되지 않을 수 있다.

도 9는 도 2의 관간 이격재의 사시도이다. 도 2 내지 도 9를 참조하면, 관간 이격재(400)는 분리막(200) 외부에 유체 혼합물을 공급하고, 분리가 완료된 잔여 유체를 바깥으로 배출하는 역할 및 인접한 분리막(200)이 상호 밀착되지 않도록 이격시키는 역할을 한다. 분리막(200)의 길이 방향 양단에 배치되는 관간 이격재(400) 중 하나는 유체 혼합물의 공급을 담당하고, 다른 하나는 잔여 유체의 배출을 담당할 수 있다.

관간 이격재(400)도 종단 이격재(300)와 유사한 형상을 가지며, 관간 관통홀(400H) 및 유체 유통로(BFP)를 포함한다. 또한, 관간 이격재(400)도 종단 이격재(300)와 마찬가지로, 분리막(200)의 양단 근처에 한쌍씩 배치될 수 있다. 한쌍의 관간 이격재(400)는 상호 이격되고, 그 사이 공간에 제1 단위 제한 공간(도 1의 ULS1)이 정의된다.

각 관간 이격재(400)와 각 종단 이격재(300)는 적층 방향으로 중첩하도록 배치될 수 있다. 나아가, 관간 관통홀(400H)은 종단 관통홀(300H)과 중첩하도록 배치된다. 관간 이격재(400)의 유체 유통로(BFP)는 제1 단위 제한 공간(ULS1) 즉, 분리막(200)의 외부와 관간 관통홀(400H)을 공간적으로 연결한다.

다만, 관간 이격재(400)의 유체 유통로(BFP)는 종단 이격재(300)의 유체 유통로(BFP)와 중첩 방향의 설치 위치가 상이한 것이 바람직하다. 적층되는 종단 이격재(300)와 관간 이격재(400)에서 동일한 위치(적층시 중첩하는 위치)의 종단 및 관간 관통홀(300H, 400H)에 조립 파이프(620)가 삽입되는데, 중첩 방향으로 동일 위치의 종단 및 관간 관통홀(300H, 400H) 모두에 유체 유통로(BFP)가 설치될 경우, 조립 파이프(620)를 통해 제1 단위 제한 공간(ULS1)과 제2 단위 제한 공간(ULS2)이 공간적으로 연결될 수 있다. 이것은 유체가 분리막(200)의 벽을 통해 분리되지 못하고 직접 이동할 수 있음을 의미한다. 따라서, 종단 이격재(300)가 외곽의 2개의 종단 관통홀(300H)에 유체 유통로(BFP)가 연결되어 있는 경우, 관간 이격재(400H)는 중앙의 2개의 관간 관통홀(400H)에 유체 유통로(BFP)가 연결될 수 있다.

도 10은 도 2의 조립 파이프의 사시도이다.

도 2 내지 도 10을 참조하면, 복수의 조립 파이프(620)는 실질적으로 동일한 형상으로 형성된다. 조립 파이프(620)는 내부가 빈 중공 파이프 형상으로 형성된다. 조립 파이프(620)의 내부 빈 공간은 단위 제한 공간(ULS1, ULS2)들로부터 유입된 유체의 유로로 활용된다.

조립 파이프(620)는 복수의 분지구(DH)를 포함한다. 각 분지구(DH)는 삽입 체결시 해당하는 종단/관간 관통홀(300H, 400H)의 유체 유통로(BFP)의 위치에 맞추어 배치된다. 예를 들어, 2개의 외곽 종단/관간 관통홀(300H, 400H)을 통과하는 조립 파이프(620)의 분지구(DH)는 제2 단위 제한 공간(ULS2) 측으로 개구하는 유체 유통로(BFP)와 연결되도록 배치된다. 2개의 중앙 종단/관간 관통홀(300H, 400H)을 통과하는 조립 파이프(620)의 분지구(DH)는 제1 단위 제한 공간(ULS1) 측으로 개구하는 유체 유통로(BFP)와 연결되도록 배치된다. 한편, 도면에서는 3개의 유체 유통로(BFP)에 대응하여 3개의 분지구(DH)가 형성된 예가 도시되어 있지만, 하나의 분지구(DH)가 3개의 유체 유통로(BFP)를 커버할 수 있는 크기로 형성될 수도 있다.

조립 파이프(620)의 양단에는 조립용 나사산(ST)이 형성될 수 있다. 복수의 분리막(200), 종단 이격재(300), 관간 이격재(400)를 적층하고, 조립 파이프(620)를 삽입한 후, 조립용 나사산(ST)에 조립 너트(640)를 체결함으로써, 분리막(200), 종단 이격재(300), 관간 이격재(400)들을 상호 강하게 결합할 수 있다.

조립 파이프(620)는 양단에 형성된 고정 구멍(FH)을 더 포함할 수 있다. 고정 구멍(FH)에는 고정핀(714)이 삽입됨으로써, 조립 파이프(620)가 회전하지 않고 정확한 위치를 유지하도록 할 수 있다. 고정 구멍(FH) 및 고정핀(714)은 생략될 수도 있다.

조립 파이프(620)의 양단은 개방되고, 개방된 양단을 통해 유체가 유통할 수 있다. 제1 단위 제한 공간(ULS1)과 연결된 조립 파이프(620)에 유체 혼합물을 투입하면, 이산화탄소와 같은 특정 유체가 분리막(200)을 통해 제2 단위 제한 공간(ULS2)으로 이동하고, 그에 연결된 조립 파이프(620)를 통해 배출될 수 있다.

제1 단위 제한 공간(ULS1)과 제2 단위 제한 공간(ULS2)은 서로 다른 압력이 가해질 수 있다. 예를 들어, 유체 혼합물이 제공되는 제1 단위 제한 공간(ULS1)은 상대적으로 높은 압력이 인가되고, 분리 유체가 배출되기만 하는 제2 단위 제한 공간(ULS2)은 상대적으로 낮은 압력이 인가될 수 있다. 이를 위해, 제1 단위 제한 공간(ULS1)으로 유체를 투입하는 조립 파이프(620)에는 0 내지 4kgf/cm2의 압력을 가하는 제1 펌프(미도시)가 연결 설치되고, 제2 단위 제한 공간(ULS2)으로부터 유체를 배출하는 조립 파이프(620)에는 0 내지 -1kgf/cm2의 압력을 가하는 제2 펌프(미도시)가 연결 설치될 수 있다.

유체 분리막 모듈(100)은 최외곽 커버(710, 720)를 더 포함할 수 있다. 최외곽 커버(710, 720)는 유체 분리막 모듈(100)의 적층 방향 양측 최외곽에 위치한다. 최외곽 커버(710, 720)는 조립 파이프(620)가 삽입되는 개구를 포함할 수 있다.

유체 분리막 모듈(100)에 최외곽 커버(710, 720)가 설치되는 경우, 각 개구들에 조립 파이프(620)가 삽입되고, 조립 너트(640)는 최외곽 커버(710, 720)의 외측에서 체결된다. 고정핀(714)은 최외곽 커버(710, 720)의 측면에서 삽입된다. 최외곽 커버(710, 720)가 강성이 있는 금속으로 이루어질 경우, 압력 차이에 따른 변형을 막고, 내부의 분리막(200)을 보호할 뿐만 아니라, 조립 너트(640) 체결시에도 가압에 따른 유체 분리막 모듈(100)의 변형이나 손상을 방지할 수 있다.

본 실시예의 경우, 복수의 분리막(200)들이 조립 파이프(620)에 의해 견고하게 결합되어 기계적 강도가 우수하다. 또한, 조립 파이프(620)를 유체 유입/배출로로 활용할 수 있어 인출도관, 인출도관 집합기 등을 생략할 수 있다. 따라서, 구조가 단순화되고 조립이 간편하다.

이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명한다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 종단 이격재의 부분 측면도들이다. 도 11 및 도 12의 실시예는 종단/관간 관통홀의 크기나 형상이 조립 파이프의 그것과 다름으로써 유체 유통 공간을 확보할 수 있음을 예시한다.

도 11의 실시예에서는 조립 파이프(620)의 단면과 종단 이격재(301)의 종단 관통홀(301H) 단면 형상은 실질적으로 동일한 원형이지만, 종단 관통홀(301H)의 크기가 더 크다. 조립 파이프(620)는 종단 관통홀(301H)의 유체 유통로(BFP)가 형성된 부위의 반대편 측벽에 접하도록 설치된다. 따라서, 유체 유통로(BFP) 부근에는 유체 유통 공간(FFS)이 확보될 수 있다. 이를 위해 유체 유통로(BFP) 부근의 종단 관통홀(301H) 내벽에는 돌기(HPP)가 형성될 수 있다. 유체 유통 공간(FFS)의 확보로 수직 방향으로 조립 파이프(620)에 의해 유체의 흐름이 방해받는 것을 방지할 수 있다.

도 11에서는 조립 파이프(620)의 단면과 종단 관통홀(301H) 단면이 모두 원형인 경우를 예시하였지만, 조립 파이프(620)의 단면은 원형인 반면 종단 관통홀(301H) 단면은 타원이더라도 유체 유통 공간(FFS)을 확보할 수 있고, 다른 다양한 변형이 가능하다.

도 12의 실시예에서는 조립 파이프(620)의 단면이 전체적으로 원형이고, 종단 관통홀(302H)의 단면도 부분적으로 원형이지만, 유체 유통로(BFP)가 형성된 부위로 종단 관통홀(301H)이 더욱 함몰('HRA' 참조)되어 있다. 따라서, 부분적으로 조립 파이프(620)와 종단 관통홀(302H)이 완전히 접하더라도, 종단 관통홀(302H)의 함몰부(HRA)에서 이격되므로 유체 유통 공간(FFS)이 확보될 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재의 측면도이다. 도 13을 참조하면, 종단 이격재(303)가 배치되는 분리막(200)의 내부에는 막 이격재(210)가 배치되는데, 분리막(200) 내부에서 막 이격재(210)가 움직일 경우 충분한 기능을 수행하기 어려움은 물론, 분리막(200)에 손상을 가할 수도 있다. 이를 방지하기 위해 종단 이격재(303)는 분리막(200)의 내부를 향하도록 배치되는 모서리 부근에 접합돌기(CPP) 및/또는 접합홀(CHP)을 더 포함할 수 있다. 막 이격재(210)나 기타 내부 기구를 분리막(200) 내부에서 접합홀(CHP)에 매달거나 접합 돌기(CPP)에 접합함으로써, 그 자중이나 바람, 진동, 외부 충격 등에 의해 분리막(200)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 관간 이격재의 측면도이다. 도 15는 도 14의 XV-XV'선을 따라 자른 단면도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 관간 이격재(401)는 수평 방향(관간 관통홀의 관통 방향에 대해 수직 방향)으로 관통하는 유체 유통로(HBFP)를 포함할 수 있다. 제1 단위 제한 공간(ULS1)으로 조립 파이프(620)를 통해 유체를 공급하지 않는 경우에는 관간 관통홀(401H)에는 유체 유통로의 연결이 불필요하다. 대신, 관간 이격재(401H)의 수평 방향으로 관통하는 유체 유통로(HBFP)를 형성함으로써, 이를 통해 관간 이격재(401)의 외부에서 제1 단위 제한 공간(ULS1)으로 유체를 공급할 수 있다. 수평 관통 유체 유통로(HBFP)는 관간 관통홀(401H)과 연결되지 않고, 관간 관통홀(401H)의 외곽이나 관간 관통홀(401H)들 사이에 형성될 수 있다. 수평 관통 유체 유통로(HBFP)의 크기는 관간 이격재(401)의 두께의 10 내지 80% 범위일 수 있다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재와 관간 이격재를 함께 도시한 평면도이다.

도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 종단 이격재(304)는 종단 관통홀(304H) 주변을 따라 철부(EB1)가 형성되어 있고, 관간 이격재(404)는 관간 관통홀(404H) 주변을 따라 요부(EB2)가 형성되어 있다. 종단 이격재(304)의 철부(EB1)는 관간 이격재(404)의 요부(EB2)와 형합하는 형상이고, 서로 대응되는 위치에 설치된다. 이와 같이 이웃하는 종단 이격재(304)와 관간 이격재(404) 사이에 철부(EB1) 및 요부(EB2)가 형성되면, 모듈 체결시 분리막(200)을 사이에 두고 요철 결합이 이루어져 더욱 양호한 기밀성이 확보될 수 있다.

도시된 예와는 달리, 종단 관통홀 주변을 따라 요부가 형성되고, 관간 관통홀 주변을 따라 철부가 형성될 수도 있다. 또한, 종단/관간 이격재의 일측면에는 요부가 형성되고, 타측면에는 철부가 형성되더라도, 이들이 형합할 수 있는 방식으로 체결할 경우 기밀성 확보가 가능하다.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재와 관간 이격재를 함께 도시한 평면도이다. 도 18은 도 17의 종단 이격재와 관간 이격재를 복수개 체결한 상태를 나타낸 개략도이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 종단 이격재(305)와 관간 이격재(405)는 요철 결합을 하는 것은 도 16과 유사하지만, 종단/관간 관통홀(305H, 405H) 주변의 부분적인 요철 결합이 아닌 전체 두께의 조정을 통한 요철 결합이라는 점에서 도 16의 실시예와 상이하다.

구체적으로 설명하면, 유체 유통로(BFP)가 연결된 종단/관간 관통홀(305H, 405H)이 있는 부위는 두꺼운 반면(철부), 유체 유통로(BFP)가 없는 종단/관간 관통홀(305H, 405H) 부위는 얇다(요부). 상술한 바와 같이 종단 이격재(305) 및 관간 이격재(405)에서 유체 유통로(BFP)가 형성되는 종단/관간 관통홀(305H, 405H)의 위치는 상이하며, 따라서, 종단 이격재(305)에서 두꺼운 부위는 관간 이격재(405)에서 얇은 부위에 맞닿고, 종단 이격재(305)에서 얇은 부위는 관간 이격재(405)에서 두꺼운 부위에 맞닿을 수 있다. 따라서, 전반적인 두께를 감소시킬 수 있어, 집적도를 향상시킬 수 있다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재의 평면도이다. 도 20은 도 19의 측면도이다.

도 19 및 도 20을 참조하면, 상술한 도 17의 종단 이격재(305)와 관간 이격재(405)는 두께가 얇은 부분이 있어 기계적으로 약할 수 있다. 이를 보강하기 위해 본 실시예에 따른 종단 이격재(306)는 그 내부에 보강재(SUP)를 더 포함할 수 있다. 보강재(SUP)의 두께는 종단 이격재(306)의 최소 두께보다 작을 수 있다. 보강재(SUP)는 종단 이격재(306)의 내부에 배치되어, 외부에서는 시인되지 않을 수 있다.

보강재(SUP)는 예를 들어, 금속판, 질긴 섬유 등으로 이루어질 수 있다. 평면상 배치에서 보강재(SUP)는 종단 관통홀(305H) 및 유체 유통로(BFP)를 가리지 않는 형상으로 이루어질 수 있다. 종단 이격재(306)가 수지로 이루어지고, 보강재(SUP)가 판상형으로 이루어진 경우, 보강재(SUP)는 두께 방향으로 관통하는 복수의 홀(SPH)을 포함할 수 있다. 복수의 홀(SPH)을 통해 보강재(SUP) 양면으로 수지가 서로 연결되므로, 보강재(SUP)와 수지가 분리되는 것을 방지할 수 있다.

이상의 실시예에서는 종단 이격재(306)의 예를 들어 설명하지만, 관간 이격재에도 동일하게 적용가능함은 자명하다.

도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 부분 평면도이다. 도 22는 도 21의 유체 분리막 모듈의 정면도이다. 도 23은 도 21의 유체 분리막 모듈의 부분 측면도이다. 도 24는 도 21의 조립 파이프의 사시도이다.

도 21 내지 도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 유체 분리막 모듈(101)은 최외곽 커버(711)에 연결 배관(711FT)이 형성되어 있는 점에서 도 2의 실시예와 상이하다.

더욱 구체적으로 설명하면, 4개의 관통홀(711H) 중 중앙부에 위치하는 2개의 관통홀(711H)을 통과하는 조립 파이프(621)는 제1 단위 제한 공간(ULS1)과 공간적으로 연결되어 있고, 유체 혼합물의 공급 또는 잔여 유체의 배출을 담당한다. 4개의 관통홀(711H) 중 외곽에 위치하는 2개의 관통홀(711H)을 통과하는 조립 파이프(621)는 분리된 유체의 이동을 담당한다.

이와 같이, 서로 동일한 기능을 하지만 다른 위치에 있는 관통홀(711H) 및 조립 파이프(621)를 하나로 연결해주면 유체의 공급/배출을 통합적으로 수행할 수 있다. 이를 위해 최외곽 커버(711)에 연결 배관(711FT)이 설치된다. 아울러, 조립 파이프(621)에도 내부 연결 배관(711FT)과 연결될 수 있는 연결 개구(HFC)가 형성될 수 있다.

연결 배관(711FT)은 최외곽 커버(711)의 내부에 형성될 수 있다. 연결 배관(711FT)은 최외곽 커버(711)의 외측에 인출구를 개구할 수 있다. 연결 배관(711FT)의 인출구(711FO)를 통해 유체의 공급이나 배출되는 유체를 수집할 수 있다. 즉, 집합 배관의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우, 조립 파이프(621)의 양단은 개방될 필요가 없으며, 볼트 등으로 밀폐할 수 있다.

연결 배관(711FT)으로는 별도의 배관을 최외곽 커버(711) 내부에 배치할 수도 있지만, 최외곽 커버(711)의 내부를 터널 형상으로 파서 이를 연결 배관(711FT)으로 사용할 수도 있다. 나아가, 최외곽 커버의 표면에 홈을 형성하고, 덮개를 덮어서 연결 배관으로 사용할 수도 있다.

도면에서는 연결 배관(711FT)이 최외곽 커버(711)의 내부에 형성된 경우를 예시하였지만, 동일한 기능을 수행하는 연결 배관(711FT)이 최외곽 커버(711)의 외측에 설치될 수도 있다.

도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리막 모듈의 분리막의 분해 사시도이다. 도 26은 도 25의 분리막의 단면도이다. 도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 종단 이격재의 측면도이다. 도 28은 도 26의 분리막과 도 27의 종단 이격재의 체결 관계를 나타내는 정면도이다.

먼저, 도 25 및 도 26을 참조하면, 본 실시예에 따른 분리막(201)은 지지막(230) 및 분리박막(220)을 포함한다.

지지막(230)은 표면이 거친 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 지지막(230)은 50 내지 10000개/cm²의 표면 요철을 포함할 수 있다. 표면 요철의 높이는 1 내지 500um일 수 있다.

지지막(230)은 두께 방향으로 관통하는 다수의 홀을 포함할 수 있다. 홀을 통해 유체가 지지막(230)의 일측 및 타측을 이동할 수 있다. 홀의 크기는 1 내지 200um일 수 있다.

분리박막(220)은 실제 유체를 분리하는 역할을 하는 부분으로, 상술한 실리콘 고무 등으로 이루어질 수 있다. 분리박막(220)은 지지막(230)의 거친 표면 상에 배치된다.

예시적인 실시예에서, 하나의 분리막(201)을 제조하기 위해 판상형의 지지막(230)과 분리박막(220)이 각각 2장씩 준비된다. 2장의 지지막(230)을 가운데에 두고, 분리박막(230)을 지지막(230)의 외측면에 배치한다. 이어 지지막(230)의 마주보는 두 변(상대적으로 길이가 긴 세로변)을 접착제 등으로 부착하여 실링한다. 실링되지 않은 나머지 두 변은 통기 구멍(201H)으로 활용된다. 전반적인 형상은 튜브형이다.

필요에 따라 막 이격재(210)가 분리막(201)의 내부에 배치될 수 있다. 막 이격재(210)는 2장의 지지막(230) 사이에 배치될 수 있다.

다른 실시예에서, 분리박막(220)은 지지막(230) 상에 직접 형성될 수도 있다. 즉, 지지막(230) 상에 액상의 분리박막용 물질을 코팅하고, 건조 및/또는 경화하여 두께가 얇은 고체 분리박막(220)을 형성할 수 있다. 이 경우, 분리박막(220)은 지지막(230) 상에 직접 코팅되어 일체로 취급될 수 있다. 위와 같은 방법으로 분리박막(220)을 형성하면, 분리박막(220)을 별도로 형성하는 경우에 비해 더욱 얇은 두께의 분리박막을 제조할 수 있다.

도 27 및 도 28을 참조하면, 본 실시예에 따른 종단 이격재(307)는 분리막(201)을 수용하는 수용홈(307RA)을 포함한다. 수용홈(307RA)에는 분리막(201)의 통기 구멍(201H) 측이 삽입된다. 즉, 본 실시예는 종단 이격재(307)가 분리막(201)의 내부에 배치되지 않고, 분리막(201)의 양단 외측에 배치되는 점에서 도 2의 실시예와 상이하다.

수용홈(307RA)과 그에 인접하는 분리박막(220) 사이를 접착제를 이용하여 실링하면 종단 이격재(307)와 분리막(201)의 안정적인 체결이 가능해진다. 본 실시예에서, 분리막(201)은 도 2의 실시예와는 달리 조립 파이프가 통과하는 개구를 포함하지 않을 수 있다. 도면에서 미설명 부호 '307H'는 종단 관통홀을 나타낸다.

도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지지막의 사시도이다. 도 30은 도 29의 지지막의 단면도이다.

도 29 및 도 30을 참조하면, 본 실시예에 따른 지지막(231)은 일면(231a)과 타면(231b)을 갖는다. 지지막(231)의 일면(231a)은 도 26의 실시예에서 설명한 바와 같이 거친 표면을 갖는다. 반면, 지지막(231)의 타면(231b)은 일 방향으로 연장된 라인 타입의 돌기(231L)를 포함한다. 분리막(201) 내에서 거친 표면의 지지막(231)의 일면(231a)은 분리박막(220)이 형성되는 외측면이 되고, 돌기(231L)가 형성된 지지막(231)의 타면(231b)은 분리막(201) 내부 공간을 향하는 내측면이 된다.

한편, 하나의 분리막(201) 내에 포함되는 2개의 지지막(231)은 그 내측면이 서로 마주한다. 상호 마주하는 2개의 지지막(231)의 타면(231b)에 형성된 돌기(231L)의 연장방향은 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.

예를 들어, 대향하는 2개의 지지막(231) 중 하나는 가로 방향 돌기를 포함하고, 다른 하나는 그에 교차하는 세로 방향 돌기를 포함할 수 있다. 이 경우, 상호 교차하는 돌기에 의해 소정의 유체 이동 공간이 확보되어, 막 이격재의 역할을 수행할 수 있다.

만약, 대향하는 2개의 지지막(231)의 돌기가 모두 가로 방향 돌기일 경우, 막 이격재가 필요할 수 있는데, 이 경우에도 세로 방향으로 연장된 실들을 갖는 막 이격재를 선택함으로써, 유체 이동 공간을 확보할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 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 이해해야만 한다.

100: 유체 분리막 모듈
200: 분리막
300: 관간 이격재
400: 종단 이격재
620: 조립 파이프
710, 720: 최외곽 커버

Claims

상호 중첩하도록 적층된 복수의 튜브 형상의 분리막;
상기 분리막의 양단에 설치된 종단 이격재;
이웃하는 상기 분리막 사이에서 상기 종단 이격재와 중첩하도록 배치된 관간 이격재; 및
상기 종단 이격재, 및 상기 관간 이격재를 관통하는 조립 파이프를 포함하는 유체 분리막 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 종단 이격재는 적어도 하나의 종단 관통홀을 포함하고,
상기 관간 이격재는 상기 종단 관통홀과 중첩된 적어도 하나의 관간 관통홀을 포함하고,
상기 조립 파이프는 중첩된 상기 종단 관통홀 및 상기 관간 관통홀을 관통하는 유체 분리막 모듈.
제2 항에 있어서,
상기 종단 관통홀 및 상기 관간 관통홀은 각각 복수개이고,
상기 종단 이격재는 일부의 상기 종단 관통홀과 연결되고, 상기 종단 이격재의 외측으로 개구하는 유체 유통로를 포함하고,
상기 관간 이격재는 일부의 상기 관간 관통홀과 연결되고, 상기 관간 이격재의 외측으로 개구하는 유체 유통로를 포함하는 유체 분리막 모듈.
제3 항에 있어서,
상기 종단 이격재의 유체 유통로가 연결된 상기 종단 관통홀과 상기 관간 이격재의 유체 유통로가 연결된 상기 관간 관통홀은 중첩 방향으로 서로 상이한 위치에 있는 유체 분리막 모듈.
제4 항에 있어서,
상기 조립 파이프는 관통하는 종단 관통홀 및 관간 관통홀에 연결된 상기 유체 유통로와 연결되는 분지구를 포함하는 유체 분리막 모듈.
제5 항에 있어서,
상기 종단 이격재의 유체 유통로가 연결된 상기 종단 관통홀 및 상기 관간 이격재의 유체 유통로가 연결된 상기 관간 관통홀은 각각 복수개인 유체 분리막 모듈.
제6 항에 있어서,
상기 분리막의 적층 방향 양측에 배치된 최외곽 커버를 더 포함하되,
상기 최외곽 커버는 상기 종단 이격재의 유체 유통로가 연결된 상기 종단 관통홀을 통과하는 조립 파이프를 연결하는 연결 배관, 및 상기 관간 이격재의 유체 유통로가 연결된 상기 관간 관통홀을 통과하는 조립 파이프를 연결하는 연결 배관을 포함하는 유체 분리막 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 종단 이격재 또는 상기 관간 이격재는 그 내부에 보강재로서, 두께 방향으로 복수의 홀을 포함하는 보강재를 더 포함하는 유체 분리막 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 분리막 내부에 배치되며, 꼬인 그물망 구조를 갖는 막 이격재를 더 포함하는 유체 분리막 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 종단 이격재는 상기 분리막의 내부에 배치되는 유체 분리막 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 분리막은 양단에 통기 구멍을 포함하고,
상기 종단 이격재는 수용홈을 포함하며,
상기 수용홈에 상기 분리막의 통기 구멍 측이 삽입되는 유체 분리막 모듈.
제11 항에 있어서,
상기 분리막은
표면이 거친 다공성 물질로 이루어진 지지막; 및
상기 지지막 상에 배치된 분리박막을 포함하는 유체 분리막 모듈.
제12 항에 있어서,
상기 분리박막은 상기 지지막 상에 액상의 분리박막용 물질을 코팅하여 형성되는 유체 분리막 모듈.