KR20180137132A - 여과막 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

우수한 내구성의 여과막 모듈 및 이것을 낮은 불량률 및 높은 생산성으로 제조할 수 있는 방법이 개시된다. 본 발명의 여과막 모듈은, 개구(opening)를 갖는 헤더 케이스; 상기 헤더 케이스의 내측면에 접착되어 상기 개구를 폐쇄시키는 고정층; 및 상기 고정층에 포팅되어 있으며 상기 집수 공간과 유체 연통하는 여과막을 포함하되, 상기 헤더 케이스는, 상기 고정층이 접착되어 있는 내측면을 갖는 상부 부분(upper part); 및 상기 상부 부분에 접합되어 있으며 상기 고정층과 함께 집수 공간을 정의하는 하부 케이스(lower case)를 포함한다.

Description

여과막 모듈 및 그 제조방법{Filtration Membrane Module and Method for Manufacturing The Same}

본 발명은 여과막 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 우수한 내구성의 여과막 모듈 및 이것을 낮은 불량률 및 높은 생산성으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

유체로부터 오염물질을 제거하여 정수하는 수처리 방법으로는 가열이나 상변화를 이용하는 방법과 여과막을 이용하는 방법이 있다.

여과막의 세공 크기에 따라 원하는 수질이 안정적으로 얻어질 수 있으므로, 여과막을 이용하는 방법이 가열이나 상변화를 이용하는 방법에 비해 공정의 신뢰도가 높다는 장점이 있다. 또한, 여과막을 이용할 경우 가열 등의 조작이 필요 없기 때문에, 미생물을 이용하는 분리 공정에서 미생물이 열에 의해 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.

여과막은 그 형태에 따라 평막(flat sheet membrane)과 중공사막(hollow fiber membrane)으로 분류될 수 있다.

처리되어야 할 원수 내에 침지된 상태에서 여과작업을 수행하는 침지식 여과막 모듈은 한 쌍의 헤더 케이스들과 이들 사이의 여과막을 포함한다. 상기 여과막의 양 말단들 각각은 상기 헤더 케이스에 접착되어 있는 고정층에 포팅되어 있다. 상기 한 쌍의 헤더 케이스들 중 적어도 하나에 제공되어 있는 집수 공간(즉, 헤더 케이스와 고정층에 의해 정의된 공간)을 통해 상기 여과막에 음압(negative pressure)이 제공됨으로써, 슬러지와 같은 고형 성분을 제외한 유체만이 상기 여과막을 선택적으로 통과하게 되고, 이렇게 얻어진 투과수(permeate)는 상기 집수 공간에 모인 후 상기 헤더 케이스의 배출 포트를 통해 배출된다.

여과작업이 진행됨에 따라 원수 내에 존재하는 불순물이 여과막의 표면에 달라붙게 되는데, 이와 같은 여과막 오염은 여과 효율을 저하시킨다. 일반적으로, 여과막 오염을 억제하기 위하여, 산기 세정이 연속적 또는 주기적으로 수행된다. 즉, 여과막 모듈 아래에 위치한 산기관으로부터 강하게 분출되는 기포들이 여과막과 부딪힘으로써 그 표면에 부착된 불순물이 제거될 수 있다. 이와 같은 산기 세정에 의해 여과막이 격렬하게 흔들리기 때문에, 헤더 케이스와 고정층 사이에 충분한 접착 내구성이 요구된다.

일반적으로, 상기 헤더 케이스는 한 쪽 방향으로만 개방되어 있는 일체형 구조의 케이스이다. 따라서, 고정층을 통해 여과막을 상기 헤더 케이스에 고정시키기 위해서는 1차 포팅 공정, 커팅 공정, 및 2차 포팅 공정을 순차적으로 수행할 것이 요구되었다.

예를 들어, 도 1의 (a)에 예시되어 있는 바와 같이, 포팅 지그(30)에 들어 있는 액상 폴리우레탄에 파라핀 등의 실링제(40)로 채워진 중공사막들(10)의 폐쇄단들(closed ends)이 침지된 상태에서 상기 액상 폴리우레탄을 경화시킴으로써 1차 포팅 공정을 수행한다.

이어서, 도 1의 (b) 및 (c)에 예시된 바와 같이, 상기 포팅 지그(30)를 제거한 후, 폴리우레탄 층(21) 및 중공사막들(10)을 A-A' 라인을 따라 절단한다. 상기 중공사막들(10)은 실링제(40)로 채워진 폐쇄단으로부터 충분히 떨어진 곳에서 절단되기 때문에, 절단된 중공사막들(10')은 절단된 폴리우레탄 층(이하, “제1 서브-고정층”)(21')에 포팅되어 있는 개방단(open end)을 갖게 된다.

이어서, 도 1의 (d) 및 (e)에 예시된 바와 같이, 상부가 개방되어 있는 헤더 케이스(50)의 내측면에 형성되어 있는 걸림턱(51) 상에 상기 제1 서브-고정층(21')을 안치한 후, 액상 폴리우레탄을 상기 헤더 케이스(50) 내의 제1 서브-고정층(21') 상에 붓고 경화시킴으로써 2차 포팅 공정을 수행한다. 2차 포팅 공정을 통해 형성된 폴리우레탄 층(이하, “제2 서브-고정층”)(22)을 통해 상기 제1 서브-고정층(21') 및 중공사막들(10')이 상기 헤더 케이스(50)에 고정되고, 상기 헤더 케이스(50)와 제1 서브-고정층(21')에 의해 정의되는 집수 공간(CS)이 형성된다.

전술한 포팅 공정은 다음과 같은 문제점들이 있다.

첫째, 제1 서브-고정층(21')이 헤더 케이스(50)의 걸림턱(51) 상에 단순 지지된 상태에서 2차 포팅 공정이 수행되기 때문에, 도 1(e)에 예시된 바와 같이 액상 폴리우레탄이 제1 서브-고정층((21')과 헤더 케이스(50) 사이의 미세한 틈을 통해 집수 공간(CS)으로 흘러 들어갈 위험이 있다. 액상 폴리우레탄이 집수 공간(CS)으로 흘러 들어가 경화됨으로써 형성되는 침투부(infiltration part)(22a)는 투과수 유로(permeate path)를 좁게 만들거나 심지어는 폐쇄시킴으로써 제품 불량을 야기한다. 상기 침투부(22a)로 인해 야기되는 문제를 방지하기 위해서는 제1 서브-고정층(21')의 치수를 헤더 케이스(50)에 맞춤으로써 액상 폴리우레탄이 스며들어갈 수 있는 제1 서브-고정층((21')과 헤더 케이스(50) 사이의 틈 자체를 없애야 한다. 그러나, 수축이 발생하는 제1 서브-고정층(21')의 치수를 사출물인 헤더 케이스(50)에 맞추어 정밀하게 제어하는 것은 쉬운 일이 아니다.

둘째, 제1 서브-고정층(21')은 이미 경화된 상태로 헤더 케이스(50)의 걸림턱(51) 상에 안치되기 때문에, 헤더 케이스(50)와 고정층(20) 사이의 접착 결합에 직접적으로 기여하는 것은 오직 제2 서브-고정층(22)만이다. 제2 서브-고정층(22) 중에서도 제1 서브-고정층(21')의 측면과 헤더 케이스(50)의 내측면 사이의 좁은 틈에 존재하는 부분은, 설령 존재한다손 치더라도, 그 양이 거의 무시될 수 있을 정도로 적기 때문에 헤더 케이스(50)와 고정층(20) 사이의 접착 결합에 거의 기여를 하지 못한다. 결과적으로, 전술한 포팅 공정에 의하면, 헤더 케이스(50)와 고정층(20) 사이의 충분한 접착 내구성이 확보될 수 없다.

셋째, 1차 포팅 공정, 포팅 지그 제거 공정, 커팅 공정, 및 2차 포팅 공정을 순차적으로 수행할 것이 요구되기 때문에, 포팅 공정이 복잡하고 생산성이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 여과막 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 관점은, 우수한 내구성의 여과막 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 관점은, 우수한 내구성의 여과막 모듈을 낮은 불량률 및 높은 생산성으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 개구(opening)를 갖는 헤더 케이스; 상기 헤더 케이스의 내측면에 접착되어 상기 개구를 폐쇄시키는 고정층; 및 상기 고정층에 포팅되어 있으며 상기 집수 공간과 유체 연통하는 여과막을 포함하되, 상기 헤더 케이스는, 상기 고정층이 접착되어 있는 내측면을 갖는 상부 부분(upper part); 및 상기 상부 부분에 접합되어 있으며 상기 고정층과 함께 집수 공간을 정의하는 하부 케이스(lower case)를 포함하는, 여과막 모듈이 제공된다.

상기 상부 부분과 상기 하부 케이스 사이에는 가시적 계면(visible interface)이 존재할 수 있다.

상기 상부 부분은, 처리되어야 할 원수와 접촉하게 될 상기 고정층의 포팅면 측에 대응하는 제1 부분; 및 상기 하부 케이스와 함께 상기 집수 공간을 정의하는 상기 고정층의 하면(lower surface) 측에 대응하는 제2 부분을 포함하되, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 얇을 수 있다.

상기 제1 및 제2 부분들은 동일한 물질로 일체로 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 부분들은 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

대안적으로, 상기 상부 부분은, 처리되어야 할 원수와 접촉하게 될 상기 고정층의 포팅면 측에 대응하는 제1 부분; 및 상기 하부 케이스와 함께 상기 집수 공간을 정의하는 상기 고정층의 하면 측에 대응하는 제2 부분을 포함하되, 상기 제1 및 제2 부분들은 상이한 물질로 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 부분들은 서로 맞물려 있을 수 있다.

상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 높은 절단성(cuttability)을 가질 수 있다.

상기 제1 부분은 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 상기 제2 부분은 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 개구를 갖는 상부 케이스를 준비하는 단계; 상기 상부 케이스 내의 액상 폴리머 내에 여과막의 일단이 침지된 상태에서 상기 액상 폴리머를 경화시킴으로써 고정층을 형성하는 단계; 상기 상부 케이스, 상기 고정층, 및 상기 여과막을 함께 절단하는 단계; 및 상기 절단 단계를 통해 형성된 상기 여과막의 개방단이 커버되도록, 상기 절단 단계 후 남아 있는 상기 상부 케이스의 잔존 부분에 하부 케이스를 접합시키는 단계를 포함하는, 여과막 모듈 제조방법이 제공된다.

상기 상부 케이스는 상기 개구에 대응하는 제1 부분; 및 상기 제1 부분 아래의 제2 부분을 포함하되, 상기 제1 및 제2 부분들은 동일한 물질로 일체로 형성될 수 있고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 얇을 수 있으며, 상기 절단 단계에 의해 상기 제2 부분이 절단될 수 있다.

대안적으로, 상기 상부 케이스는 상기 개구에 대응하는 제1 부분; 및 상기 제1 부분 아래의 제2 부분을 포함하되, 상기 제1 및 제2 부분들은 서로 맞물려 있을 수 있고, 상기 제1 및 제2 부분들은 상이한 물질로 형성될 수 있고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 높은 절단성을 가질 수 있으며, 상기 절단 단계에 의해 상기 제2 부분이 절단될 수 있다.

상기 접합 단계는 초음파 융착(ultrasonic welding) 또는 열 융착(heat welding)을 통해 수행될 수 있다.

위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.

본 발명의 방법은 고정층 형성을 위한 액상 폴리머가 집수 공간으로 흘러 들어가 투과수 유로가 좁아지거나 폐쇄되는 것을 방지함으로써 제품 불량률을 낮출 수 있다.

또한, 액상 폴리머를 붓고 경화시키는 포팅 공정을 단 1회만 수행하면 되기 때문에 총 2회의 포팅 공정을 요구하는 종래기술에 비해 제조 공정을 단순화할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본원발명은 헤더 케이스와 고정층의 접착 면적을 극대화함으로써 헤더 케이스와 고정층 사이의 접착력을 향상시킬 수 있고, 따라서, 우수한 내구성을 갖는 여과막 모듈을 제공할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 의하면, 산기 세정이 수행될 때 야기되는 진동으로 인해 고정층이 헤더 케이스로부터 분리되어 원수가 투과수 유로로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

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 1의 (a) 내지 (e)는 종래기술의 포팅 방법을 보여주는 단면도들이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 모듈의 단면도이고,
도 3의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 모듈을 제조하는 방법을 보여주는 단면도들이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 모듈의 단면도이며,
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 모듈을 제조하는 방법을 보여주는 단면도들이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예들을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 예시적 실시예들에서는 여과막으로서 중공사막이 채택되지만 본 발명이 이 실시예들로 제한되는 것은 아니며 중공사막 대신에 평막이 이용될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 모듈(100)의 단면도이다.

도 2에 예시된 바와 같이, 본원발명의 여과막 모듈(100)은 개구(opening)를 갖는 헤더 케이스(130), 상기 헤더 케이스(130)의 내측면에 접착되어 상기 개구를 폐쇄시키는 고정층(120'), 및 상기 고정층에(120')에 포팅되어 있는 여과막(110')을 포함한다.

상기 헤더 케이스(130)는 상기 고정층(120')이 접착되어 있는 내측면을 갖는 상부 부분(upper part)(131'), 및 상기 상부 부분(131')에 접합되어 있으며 상기 고정층(120')과 함께 집수 공간(CS)을 정의하는 하부 케이스(lower case)(132)를 포함한다.

본 발명에 의하면, 고정층(120')의 전체 측면이 헤더 케이스(130)의 내측면에 접착됨으로써 상기 헤더 케이스(130)와 고정층(120')의 접착 면적을 극대화할 수 있다. 따라서, 헤더 케이스(130)와 고정층(120') 사이의 접착력도 역시 극대화됨으로써 여과막 모듈(100)의 내구성이 향상될 수 있다. 결과적으로, 산기 세정이 수행될 때 야기되는 진동으로 인해 고정층(120')이 헤더 케이스(130)로부터 분리되어 원수가 투과수 유로로 유입되는 것이 방지될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 상부 부분(131')과 상기 하부 케이스(132)는 독립적으로 각각 형성된 후 접합되기 때문에, 상기 상부 부분(131')과 상기 하부 케이스(132) 사이에 가시적 계면(visible interface)이 존재할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의하면, 상기 상부 부분(131')은 처리되어야 할 원수와 접촉하게 될 상기 고정층(120')의 포팅면(PS) 측에 대응하는 제1 부분(131a), 및 상기 하부 케이스(132)와 함께 상기 집수 공간(CS)을 정의하는 상기 고정층(120')의 하면(LS) 측에 대응하는 제2 부분(131b')을 포함한다.

도 2에 예시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 부분들(131a, 131b')은 서로 맞물려 있을 수 있다.

상기 제1 및 제2 부분들(131a, 131b')은 상이한 물질로 형성될 수 있으며, 상기 제2 부분(131b')이 상기 제1 부분(131a)보다 높은 절단성(cuttability)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 부분(131a)은 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 상기 제2 부분(131b')은 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

이하에서는 도 3(a) 내지 3(c)를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 여과막 모듈(100)을 제조하는 방법을 구체적으로 설명한다.

먼저, 개구를 갖는 상부 케이스(131)를 준비한다.

도 3(a)에 예시된 바와 같이, 상부 케이스(131)는 상기 개구에 대응하는 제1 부분(131a) 및 상기 제1 부분(131a) 아래의 제2 부분(131b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(131a)은, 상단 및 하단이 각각 개방되어 있으며 그 내측면에 제1 체결부재가 형성되어 있는 튜브형 구조를 가질 수 있다. 상기 제2 부분(131b)은 상기 제1 체결부재에 대응하는 제2 체결부재를 가질 수 있다. 서로 독립적으로 준비된 상기 제1 및 제2 부분들(131a, 131b)이 상기 제1 및 제2 체결부재들을 통해 서로 맞물림으로써 상기 제1 부분(131a)의 하단이 폐쇄된다.

이어서, 상기 상부 케이스(131) 내의 액상 폴리머(예를 들어, 액상 폴리우레탄 수지) 내에 여과막(110)의 일단이 침지된 상태에서 상기 액상 폴리머를 경화시킴으로써 고정층(120)을 형성한다.

예를 들어, 상기 상부 케이스(131) 내에 여과막(110)의 일단을 배치한 후 액상 폴리머를 붓고 경화시킴으로써 상기 고정층(120)을 형성할 수 있다.

대안적으로, 상기 상부 케이스(131)를 액상 폴리머로 먼저 채우고, 여과막(110)의 일단을 상기 액상 폴리머에 침지시킨 후 상기 액상 폴리머를 경화시킴으로써 상기 고정층(120)을 형성할 수도 있다.

상기 여과막(110)의 일단을 파라핀 등과 같은 실링제(140)로 미리 채움으로써 포팅 공정 중에 상기 액상 폴리머가 여과막(110) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

대안적으로, 소량의 액상 폴리머로 상기 실링제(140)를 대체할 수 있다. 예를 들어, (i) 실링제(140)로 채워지지 않은 여과막(110)의 개방단이 상기 상부 케이스(131) 내에 배치된 상태에서 소량의 액상 폴리머를 붓고 반고화 또는 경화시키고 이어서 나머지 액상 폴리머를 붓고 경화시키거나, 또는, (ii) 실링제(140)로 채워지지 않은 여과막(110)의 개방단을 소량의 액상 폴리머에 침지시킨 후 상기 액상 폴리머를 반고화 또는 경화시키고 이어서 나머지 액상 폴리머를 붓고 경화시킬 수 있다.

이어서, 도 3(a)의 B-B'라인을 따라 상기 상부 케이스(131), 상기 고정층(120), 및 상기 여과막(110)을 함께 절단함으로써, 도 3(b)에 예시된 바와 같이 상부 부분(131')에 접착되어 있는 고정층(120')에 개방단이 포팅되어 있는 여과막(110')을 얻는다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 상부 케이스(131)의 제1 및 제2 부분들(131a, 131b)은 상이한 물질로 각각 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 부분(131b)은 상기 제1 부분(131a)보다 높은 절단성을 갖도록, 상기 제1 부분(131a)은 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있고, 상기 제2 부분(131b')은 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 상대적으로 더 높은 절단성을 갖는 상기 제2 부분(131b)을 절단함으로써 절단 공정이 용이하게 수행될 수 있다.

상기 제1 부분(131a)보다 높은 절단성을 갖는 상기 제2 부분(131b)을 절단하기 때문에, 본 발명의 제1 실시예의 헤더 케이스(130)의 일부를 구성하는 상부 부분(131')은, 도 3(b)에 예시된 바와 같이, 처리되어야 할 원수와 접촉하게 될 상기 고정층(120')의 포팅면(PS) 측에 대응하는 제1 부분(131a) 및 상기 고정층(120')의 하면(LS) 측에 대응하는 제2 부분(131b')을 포함하게 된다. 상기 제1 및 제2 부분들(131a, 131b')은 상기 제1 및 제2 체결부재들을 통해 서로 맞물린 상태로 존재하게 된다.

이어서, 상기 절단 단계를 통해 형성된 상기 여과막(110')의 개방단이 커버되도록, 상기 절단 단계 후 남아 있는 상기 상부 케이스(131)의 잔존 부분(131')(즉, 상부 부분)에 하부 케이스(132)를 접합시킨다. 상기 고정층(120')의 하면(LS)과 하부 케이스(132)는 집수 공간(CS)을 정의하며, 상기 여과막(110')은 상기 집수 공간(CS)과 유체연통한다.

상기 하부 케이스(132)는 상기 상부 케이스(131)의 제1 부분(131a)과 마찬가지로 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다.

상기 상부 부분(131')에 하부 케이스(132)를 접합하는 방법은 특별히 제한되지는 않으나 초음파 융착(ultrasonic welding) 또는 열 융착(heat welding)을 통해 수행될 수 있다.

전술한 본 발명의 제조방법에 의하면, 고정층(120) 형성을 위한 액상 폴리머가 여과막 모듈(100)의 집수 공간(CS)으로 흘러 들어가 투과수 유로가 좁아지거나 폐쇄되는 것을 방지함으로써 제품 불량률을 낮출 수 있다. 또한, 액상 폴리머를 붓고 경화시키는 포팅 공정을 단 1회만 수행하면 되기 때문에 총 2회의 포팅 공정을 요구하는 종래기술에 비해 제조 공정을 단순화할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 모듈(200)을 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 모듈(200)의 단면도이다.

도 4에 예시된 바와 같이, 여과막 모듈(200)은 개구를 갖는 헤더 케이스(230), 상기 헤더 케이스(230)의 내측면에 접착되어 상기 개구를 폐쇄시키는 고정층(220'), 및 상기 고정층에(220')에 포팅되어 있는 여과막(210')을 포함한다.

상기 헤더 케이스(230)는 상기 고정층(220')이 접착되어 있는 내측면을 갖는 상부 부분(231'), 및 상기 상부 부분(231')에 접합되어 있으며 상기 고정층(220')과 함께 집수 공간(CS)을 정의하는 하부 케이스(232)를 포함한다.

고정층(220')의 전체 측면이 헤더 케이스(230)의 내측면에 접착됨으로써 상기 헤더 케이스(230)와 고정층(220')의 접착 면적을 극대화할 수 있다. 따라서, 헤더 케이스(230)와 고정층(220') 사이의 접착력도 역시 극대화됨으로써 여과막 모듈(200)의 내구성이 향상될 수 있다. 결과적으로, 산기 세정이 수행될 때 야기되는 진동으로 인해 고정층(220')이 헤더 케이스(230)로부터 분리되어 원수가 투과수 유로로 유입되는 것이 방지될 수 있다.

전술한 본 발명의 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 상부 부분(231')과 상기 하부 케이스(232)는 독립적으로 각각 형성된 후 접합되기 때문에, 상기 상부 부분(231')과 상기 하부 케이스(232) 사이에 가시적 계면이 존재할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 의하면, 상기 상부 부분(231')은 처리되어야 할 원수와 접촉하게 될 상기 고정층(220')의 포팅면(PS) 측에 대응하는 제1 부분(231a), 및 상기 하부 케이스(232)와 함께 상기 집수 공간(CS)을 정의하는 상기 고정층(220')의 하면(LS) 측에 대응하는 제2 부분(231b')을 포함한다.

도 4에 예시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 부분들(231a, 231b')은 일체형 구조(single integral structure)를 이루되, 상기 제2 부분(231b')이 상기 제1 부분(231a)보다 얇을 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 부분들(231a, 231b')은 사출 등의 방법을 통해 동일한 물질[예를 들어, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물]로 일체로 형성되되, 상기 제2 부분(231b')이 상기 제1 부분(231a)보다 얇을 수 있다.

이하에서는 도 5(a) 내지 도 5(c)를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 여과막 모듈(200)을 제조하는 방법을 구체적으로 설명한다.

먼저, 개구를 갖는 상부 케이스(231)를 준비한다.

도 5(a)에 예시된 바와 같이, 상부 케이스(231)는 상기 개구에 대응하는 제1 부분(231a) 및 상기 제1 부분(231a) 아래의 제2 부분(231b)을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 부분들(231a, 231b)은 일체형 구조를 이루되, 상기 제2 부분(231b)이 상기 제1 부분(231a)보다 얇을 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 부분들(231a, 231b)은 사출 등의 방법을 통해 동일한 물질[예를 들어, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물]로 일체로 형성되되, 상기 제2 부분(231b)이 상기 제1 부분(231a)보다 얇을 수 있다.

이어서, 상기 상부 케이스(231) 내의 액상 폴리머(예를 들어, 액상 폴리우레탄 수지) 내에 여과막(210)의 일단이 침지된 상태에서 상기 액상 폴리머를 경화시킴으로써 고정층(220)을 형성한다.

예를 들어, 상기 상부 케이스(231) 내에 여과막(210)의 일단을 배치한 후 액상 폴리머를 붓고 경화시킴으로써 상기 고정층(220)을 형성할 수 있다.

대안적으로, 상기 상부 케이스(231)를 액상 폴리머로 먼저 채우고, 여과막(210)의 일단을 상기 액상 폴리머에 침지시킨 후 상기 액상 폴리머를 경화시킴으로써 상기 고정층(220)을 형성할 수도 있다.

상기 여과막(210)의 일단을 파라핀 등과 같은 실링제(240)로 미리 채움으로써 포팅 공정 중에 상기 액상 폴리머가 여과막(210) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

대안적으로, 소량의 액상 폴리머로 상기 실링제(240)를 대체할 수 있다. 예를 들어, (i) 실링제(240)로 채워지지 않은 여과막(210)의 개방단이 상기 상부 케이스(231) 내에 배치된 상태에서 소량의 액상 폴리머를 붓고 반고화 또는 경화시키고 이어서 나머지 액상 폴리머를 붓고 경화시키거나, 또는, (ii) 실링제(240)로 채워지지 않은 여과막(210)의 개방단을 소량의 액상 폴리머에 침지시킨 후 상기 액상 폴리머를 반고화 또는 경화시키고 이어서 나머지 액상 폴리머를 붓고 경화시킬 수 있다.

이어서, 도 5(a)의 C-C'라인을 따라 상기 상부 케이스(231), 상기 고정층(220), 및 상기 여과막(210)을 함께 절단함으로써, 도 5(b)에 예시된 바와 같이 상부 부분(231')에 접착되어 있는 고정층(220')에 개방단이 포팅되어 있는 여과막(210')을 얻는다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상부 케이스(231)의 제1 및 제2 부분들(231a, 231b)은 사출 등의 방법을 통해 동일한 물질로 형성된 일체형 구조를 갖되, 상기 제2 부분(231b)이 상기 제1 부분(231a)보다 얇게 형성될 수 있다. 상대적으로 더 얇은 상기 제2 부분(231b)을 절단함으로써 절단 공정이 용이하게 수행될 수 있다.

상기 제1 부분(231a)보다 얇은 상기 제2 부분(231b)을 절단하기 때문에, 본 발명의 제2 실시예의 헤더 케이스(230)의 일부를 구성하는 상부 부분(231')은, 도 5(b)에 예시된 바와 같이, 처리되어야 할 원수와 접촉하게 될 상기 고정층(220')의 포팅면(PS) 측에 대응하는 제1 부분(231a) 및 상기 고정층(220')의 하면(LS) 측에 대응하는 제2 부분(231b')을 포함하게 된다.

이어서, 상기 절단 단계를 통해 형성된 상기 여과막(210')의 개방단이 커버되도록, 상기 절단 단계 후 남아 있는 상기 상부 케이스(231)의 잔존 부분(231')(즉, 상부 부분)에 하부 케이스(232)를 접합시킨다. 상기 고정층(220')의 하면(LS)과 하부 케이스(232)는 집수 공간(CS)을 정의하며, 상기 여과막(210')은 상기 집수 공간(CS)과 유체연통한다.

상기 하부 케이스(232)는 상기 상부 케이스(231)와 마찬가지로 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다.

상기 상부 부분(231')에 하부 케이스(232)를 접합하는 방법은 특별히 제한되지는 않으나 초음파 융착(ultrasonic welding) 또는 열 융착(heat welding)을 통해 수행될 수 있다.

전술한 본 발명의 제조방법에 의하면, 고정층(220) 형성을 위한 액상 폴리머가 여과막 모듈(200)의 집수 공간(CS)으로 흘러 들어가 투과수 유로가 좁아지거나 폐쇄되는 것을 방지함으로써 제품 불량률을 낮출 수 있다. 또한, 액상 폴리머를 붓고 경화시키는 포팅 공정을 단 1회만 수행하면 되기 때문에 총 2회의 포팅 공정을 요구하는 종래기술에 비해 제조 공정을 단순화할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.

100, 200: 여과막 모듈 110, 210: 여과막
120, 220: 고정층 130, 230: 헤더 케이스
140, 240: 실링제

Claims (13)

1. 개구(opening)를 갖는 헤더 케이스;
   상기 헤더 케이스의 내측면에 접착되어 상기 개구를 폐쇄시키는 고정층; 및
   상기 고정층에 포팅되어 있으며 상기 집수 공간과 유체 연통하는 여과막을 포함하되,
   상기 헤더 케이스는,
   상기 고정층이 접착되어 있는 내측면을 갖는 상부 부분(upper part); 및
   상기 상부 부분에 접합되어 있으며 상기 고정층과 함께 집수 공간을 정의하는 하부 케이스(lower case)를 포함하는,
   여과막 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부 부분과 상기 하부 케이스 사이에는 가시적 계면(visible interface)이 존재하는 것을 특징으로 하는,
   여과막 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부 부분은,
   처리되어야 할 원수와 접촉하게 될 상기 고정층의 포팅면 측에 대응하는 제1 부분; 및
   상기 하부 케이스와 함께 상기 집수 공간을 정의하는 상기 고정층의 하면(lower surface) 측에 대응하는 제2 부분을 포함하되,
   상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 얇은 것을 특징으로 하는,
   여과막 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 부분들은 동일한 물질로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는,
   여과막 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 부분들은 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   여과막 모듈.
6. 제1항에 있어서,
   상기 상부 부분은,
   처리되어야 할 원수와 접촉하게 될 상기 고정층의 포팅면 측에 대응하는 제1 부분; 및
   상기 하부 케이스와 함께 상기 집수 공간을 정의하는 상기 고정층의 하면 측에 대응하는 제2 부분을 포함하되,
   상기 제1 및 제2 부분들은 상이한 물질로 형성된 것을 특징으로 하는,
   여과막 모듈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 부분들은 서로 맞물려 있는 것을 특징으로 하는,
   여과막 모듈.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 높은 절단성(cuttability)을 갖는 것을 특징으로 하는,
   여과막 모듈.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 부분은 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함하고,
   상기 제2 부분은 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   여과막 모듈.
10. 개구를 갖는 상부 케이스를 준비하는 단계;
    상기 상부 케이스 내의 액상 폴리머 내에 여과막의 일단이 침지된 상태에서 상기 액상 폴리머를 경화시킴으로써 고정층을 형성하는 단계;
    상기 상부 케이스, 상기 고정층, 및 상기 여과막을 함께 절단하는 단계; 및
    상기 절단 단계를 통해 형성된 상기 여과막의 개방단이 커버되도록, 상기 절단 단계 후 남아 있는 상기 상부 케이스의 잔존 부분에 하부 케이스를 접합시키는 단계를 포함하는,
    여과막 모듈 제조방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 상부 케이스는,
    상기 개구에 대응하는 제1 부분; 및
    상기 제1 부분 아래의 제2 부분을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 부분들은 동일한 물질로 일체로 형성되고,
    상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 얇으며,
    상기 절단 단계에 의해 상기 제2 부분이 절단되는 것을 특징으로 하는,
    여과막 모듈 제조방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 상부 케이스는,
    상기 개구에 대응하는 제1 부분; 및
    상기 제1 부분 아래의 제2 부분을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 부분들은 서로 맞물려 있고,
    상기 제1 및 제2 부분들은 상이한 물질로 형성되고,
    상기 제2 부분은 상기 제1 부분보다 높은 절단성을 가지며,
    상기 절단 단계에 의해 상기 제2 부분이 절단되는 것을 특징으로 하는,
    여과막 모듈 제조방법.
13. 제10항에 있어서,
    상기 접합 단계는 초음파 융착(ultrasonic welding) 또는 열 융착(heat welding)을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는,
    여과막 모듈 제조방법.

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