current research trends and the need for localization in
TRANSCRIPT
โ Corresponding author E-mail: [email protected] Tel: 042-870-7523 Fax: 042-870-7619
โ 2020, Korean Society of Environmental Engineers
J. Korean Soc. Environ. Eng., 42(10), 493-512, 2020https://doi.org/10.4491/KSEE.2020.42.10.493ISSN 1225-5025, e-ISSN 2383-7810
Review Paper
Current Research Trends and the Need for Localization in Ultrapure Water Production Facilities in Semiconductor Industries
Boungsu Kwon1 ใSangho Lee2 ใSeoktae Kang3 ใJaelim Lim1,โ
1K-water Research Institute2Department of Civil and Environmental Engineering, Kookmin University3Department of Civil and Environmental Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology
(Received September 1, 2020; Revised September 16, 2020; Accepted September 28, 2020)
Objectives : This study aims to summarize the market status, patent applications, and technology trends for the
production of ultrapure water in semiconductor industries. In addition, the potential of technological localization of
ultrapure water production facility is reviewed in order to incubate domestic core technologies as well as to reduce
the technical dependence to the market stake holders.
Methods : Through the collection and summary of information from global water institute (GWI), market analyst
firms in ultrapure water fields, and the patent analysis for the past 10 years, the technological gap between
domestic and market leading in Japan, the United States, and Europe were analyzed. In addition, the research trend
related to the core removal processes for the production of ultrapure water was also analyzed.
Results and Discussion : As a result of market analysis in the industrial water sector, the capital investment is
expected to reach USD 39.9 billion by 2024, with a steady growth of 4.1% per year. The unit processes required
for the production of ultrapure water becomes more complex and diversified, and the recent technological
advancement has been mainly put on the development of eco-friendly water treatment processes such as
electrodeionization (EDI) in order to reduce the chemical usage. In addition, research on the development of new
processes for the treatment of hardly degradable trace substances (i.e. urea, THM, IPA, etc.) is actively under
investigation. However, the patent analysis revealed that the three Japanese companies occupied 71% of the worldโs
patents on the ultrapure water production.
Conclusions : In ultrapure water production technology, the design of unit processes is important, and the design
of a system that combines and arranges unit processes is the core technology. Thus, the incubation of domestic
companies that have ability to design the array of unit processes for ultrapure water production is necessary for the
localization of ultrapure water technology. However, although a few companies have completed the
commercialization of core technologies, there is lack of the test field to evaluate the long-term performance of
products. Therefore, for the development of domestic technologies in the ultrapure water production, it is necessary
to construct a test-bed capable of evaluating the performance of domestic products. In addition, it is expected that
localization of ultrapure water production technology will be facilitated with the participation of consumers.
Keywords : Ultrapure Water, Market Analysis, Research Trend, Design Technology, Patent Analysis
The Korean text of this paper can be translated into multiple languages on the website of http://jksee.or.kr through Google Translator.
Boungsu Kwon et al.
494 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
1. ์ ๋ก
1.1. ์ด์์์ ์ ์
๊ตญ๋ด ์ฉ์๊ณต๊ธ ์์คํ ์ ๊ตญ๊ฐ๋ ์ง์์ฒด๊ฐ ์์ ํ ๋์ด๋
ํ์ฒ์ ์ทจ์์ฅ์์ ์์๋ฅผ ์ทจ์ํ์ฌ ์ ์์ฅ์์ ์ ์ ํ ์ฒ
๋ฆฌ๋ฅผ ํ์ฌ ์์ฉ๊ฐ(๊ฐ์ ๋ฐ ์ฐ์ ์ฒด)์ ๊ณต๊ธํ๊ณ ์๋ค. ์ด์ค ์ฐ
์ ์ฒด์์ ์์ฉ ๋ชฉ์ ์ด ์๋ ์ ํ ์์ฐ์ ์ฌ์ฉํ๋ ์ฉ์๋ฅผ ์
๋๋ฒ ์ 3์กฐ 10ํญ์ ์ ์๋ฅผ ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ 48์กฐ ๋ฐ ์ 49์กฐ
์์ ๊ณต์ ์ฉ์๋ ์ฌ์ ์ ๋ฒ์๋ฅผ ๊ท์ ํ๊ณ ์๋ค.1) ๋ฒ์์ ์
ํ ๊ณต์ ์ฉ์๋๋ ๏ฝข์ฐ์ ์ ์ง ๋ฐ ๊ฐ๋ฐ์ ๊ดํ ๋ฒ๋ฅ ๏ฝฃ ์ 2์กฐ 1ํธ
์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ตญ๊ฐ๊ฐ ์ง์ ํ ์ฐ์ ๋จ์ง๋ ๊ตญ๊ฐ ์ง์ ์ฐ์ ๋จ์ง๊ฐ
์๋๋ผ๋ ๋ฉด์ ์ด 30๋ง m2 ์ด์ ๊ท๋ชจ์ ๊ณต์ฅ์ ๊ณต์ ์ฉ์๋ฅผ
๊ณต๊ธํ๋๋ก ํ๊ณ ์๋ค. ๋ํ ์ฐ์ ์ ์ง ๋ฐ ๊ฐ๋ฐ์ ๊ดํ ๋ฒ๋ฅ
์ 28์กฐ์๋ ์ฐ์ ๋จ์ง ๊ฐ๋ฐ์ ํ์ํ ์์ค ์ค ์ฉ์๊ณต๊ธ ์์ค
๋ฐ ํ๏ฝฅํ์์ฒ๋ฆฌ์์ค์ ๊ฑด์ค๋น์ ์ผ๋ถ๋ฅผ ๊ตญ๊ฐ๊ฐ ๋ณด์กฐํ ์ ์
๋๋ก ์ ํด๋๊ณ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ฐ์ ์ฒด์์ ์ฌ์ฉํ๋ ์ฉ์์ ๊ณต
๊ธ์ ์ ๊ธฐ, ๋๋ก, ์ฒ ๋ ๋ฐ ํต์ ์์ค๊ณผ ํจ๊ป ๊ตญ๊ฐ์ ๊ธฐ๋ฐ์์ค
๋ก ๊ตญ๊ฐ์ฐจ์์ ์ง์์ด ํ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ฒ์ผ๋ก ์ ํ๊ณ ์๋ค.1)
๊ณผ๊ฑฐ์๋ ๊ตญ๊ฐ์ ์ฐ์ ๋ฐ์ ์ด ์ฌ์ , ๊ธฐ๊ณ ๋ฑ ๋จ์ํ ์ ์กฐ
์ ์ค์ฌ์ผ๋ก ์ฑ์ฅ์ ํ์์ผ๋ฏ๋ก ๊ณต์ ์ฉ์์ ์์ง๋ณด๋ค๋ ์
๋์ ๊ณ ๋ คํ ๊ณต๊ธ ์ฒด๊ณ๋ก ๊ตฌ์ถ๋์ด ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์๋๋ฒ
์ 3์กฐ 10ํญ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์์ ์์ง์ ์์ ๋๋ ์ ์๋ฅผ ๊ณต์
์ฉ์ ๋ง๊ฒ ์ฒ๋ฆฌํ์ฌ ๊ณต๊ธํ๋ ์๋๋ก ์ ์ํด ๋์์ ๋ฟ ๊ตฌ
์ฒด์ ์ธ ์์งํญ๋ชฉ์ ์ค์ ๋์ด ์์ง ์๋ค.2) ๊ทธ๋ฌ๋ 1980๋ ๋
์ดํ ๊ตญ๋ด ์ฐ์ ์ ์ข ์ด ์คํํ, ์ ์, ๋ฐ๋์ฒด, ํ์๊ด ๋ฑ์ผ
๋ก ๋ค์ํ๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์๊ตฌ๋๋ ๊ณต์ ์ฉ์์ ์์ง์ด ๋ค์ํ๊ณ
๊ณ ๊ธํ๋๊ธฐ ์์ํ์๋ค.3) ์ด์ ๋ฐ๋ผ ์ฐ์ ๋จ์ง ์ ์ฃผ๊ธฐ์ ๋ค์
๊ฒฝ์๋ ฅ์ ๋์ด๊ธฐ ์ํด 2009๋ 8์์ ๊ฐ์ ๋ ๏ฝข์ฐ์ ์ง์ ํ์ฑ
J. Korean Soc. Environ. Eng., 42(10), 493-512, 2020https://doi.org/10.4491/KSEE.2020.42.10.493ISSN 1225-5025, e-ISSN 2383-7810
์ด์ค
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์1 ใ์ด์ํธ2 ใ๊ฐ์ํ3 ใ์์ฌ๋ฆผ1,โ
1K-water์ฐ๊ตฌ์2๊ตญ๋ฏผ๋ํ๊ต ๊ฑด์ค์์คํ ๊ณตํ๋ถ3ํ๊ตญ๊ณผํ๊ธฐ์ ์ ๊ฑด์ค ๋ฐ ํ๊ฒฝ๊ณตํ๊ณผ
๋ชฉ์ : ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋์ธ ์์กด์ฑ์ด ๋์ ์ด์์ ๋ถ์ผ์ ๋ํ ์์ฅํํฉ, ํนํ์ถ์ ๋ฐ ๊ธฐ์ ๋ํฅ์ ๋ถ์ํ์ฌ ๊ธฐ์
์์กด์ฑ ํํผ๋ฅผ ์ํ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๊ตญ์ฐํ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ ๋ฐฉํฅ์ฑ์ ๊ฒํ ํ๊ณ ์ ํ๋ค.
๋ฐฉ๋ฒ : ์ด์์ ๋ถ์ผ์ ์์ฅ ๋ฐ ํนํ๋ถ์, ํนํ, ๊ธฐ์ ์ ์ ์ ํ๊ณ ์๋ ์ผ๋ณธ ๋ฐ ๋ฏธ๊ตญ, ์ ๋ฝ์ ๊ณต์ ๊ธฐ์ ์ ๋ณด์ ํ ๊ธฐ
์ ๋ค์ ๋ถ์ํ์๋ค. ๋ํ, ์ ๊ฑฐ๋์ ๋ฌผ์ง๋ณ ๊ณต์ ๊ธฐ์ , ํต์ฌ์์ฌ์ ์ฐ๊ตฌ๋ํฅ, ํนํ ์ถ์๋ํฅ ๋ฑ์ ์ธ๋ฐํ ๋ถ์ํ์
๋ค.
๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ํ ์ : ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์ ๋ถ์ผ์ ์์ฅ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ โ24๋ ๊น์ง ์๋ณธํฌ์๋ 399์ต๋ฌ๋ฌ๋ก ์ฐํ๊ท 4.1%์ ๊พธ์คํ
์ฑ์ฅ์ธ๊ฐ ์์๋๋ค. ์ด์์ ์์ฐ์ ์ํด ์๊ตฌ๋๋ ์์ฒ๋ฆฌ ๋จ์๊ณต์ ์ ์ ์ ๋ ๋ณต์กํ๊ณ ๋ค์ํด์ง๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ์ต๊ทผ
๋จ์ ๊ณต์ ์ ๊ธฐ์ ๋ฐ์ ์ ์์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ํ ์ฝํ์ ์ ๊ฐํ๊ธฐ ์ํด ์ ๊ธฐํ์ด์จ(EDI)๊ณผ ๊ฐ์ ์นํ๊ฒฝ ์์ฒ๋ฆฌ๊ณต์ ์ ๊ฐ๋ฐ
ํ๋ ์ถ์ธ์ด๋ค. ๋ํ, ๋๋ถํด์ฑ ๋ฏธ๋ ๋ฌผ์ง(i.e. Urea, THM, IPA ๋ฑ)์ ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ํ ์ ๊ณต์ ๊ฐ๋ฐ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์งํ
์ค์ด๋ค. ์ด์์ ๊ด๋ จ ํนํ ๋ํฅ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ ์ผ๋ณธ์ ์์ ๊ธฐ์ ์์ ์ ์ธ๊ณ ํนํ์ 71%๋ฅผ ์ ์ ํ๊ณ ์๋ค.
๊ฒฐ๋ก : ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ์์๋ ๊ณต์ ์ ์ค๊ณ๊ฐ ์ค์ํ๋ฉฐ ๋จ์ ๊ณต์ ์ ์ค๊ณ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๋จ์ ๊ณต์ ์ ์กฐํฉํ์ฌ ๋ฐฐ์นํ
๋ ์์คํ ์ ์ค๊ณ๊ฐ ์ด์์ ๊ธฐ์ ์ ํต์ฌ์ด๋ค. ์ด์์ ์์ฐ์ ์ํ ๋จ์ ๊ณต์ ์ ๋ํ ๊ธฐ์ ์ ๋ณด์ ํ ๊ตญ๋ด ๊ธฐ์ ๋ค์
๋ค์ํ๊ฒ ์์ผ๋, ํ์ฅ ์ ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ ์์ฉํ ๊ธฐ์ ๋ฐ ์ด์์ ํตํ ์ฑ๋ฅ ๋ณด์ฅ ๋ฅ๋ ฅ์ด ๋ถ์กฑํ ์ค์ ์ด๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด
์์ ๋ถ์ผ์ ๊ตญ์ฐํ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ ๋จ์ ๊ณต์ ์ ๊ฒฝ์ฐ ํ์ฅ ์ ์ฉ์ ์ํ ํ ์คํธ๋ฒ ๋์ ๊ตฌ์ถ์ด ํ์ํ๋ฉฐ ์์์ฒ๊ฐ ํจ
๊ป ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ ์ฐธ์ฌํ๋ค๋ฉด ํน์ ๊ตญ๊ฐ์ ์์๋ง์ด ๋ณด์ ํ๊ณ ์๋ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ์ ๊ตญ์ฐํ ๊ฐ๋ฐ์ด ์๋น๊ฒจ์ง ๊ฒ์ผ
๋ก ์์๋๋ค.
์ฃผ์ ์ด : ์ด์์, ์์ฅ๋ถ์, ์ฐ๊ตฌ๋ํฅ, ์ค๊ณ๊ธฐ์ , ํนํ๋ถ์
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์ใ์ด์ํธใ๊ฐ์ํใ์์ฌ๋ฆผ
๋ํํ๊ฒฝ๊ณตํํ์ง ์ 42๊ถ ์ 10ํธ 2020๋ 10์ 495
ํ ๋ฐ ๊ณต์ฅ์ค๋ฆฝ์ ๊ดํ ๋ฒ๋ฅ ๏ฝฃ4) ์ 5์กฐ์๋ ๊ณต์ฅ์ ์ฉ์๊ณต๊ธ
์ ๊ตญ๊ฐ์ฐจ์์ ์ง์์ด ํ์ํ ๊ธฐ๋ฐ์์ค๋ก ์ ํด ๋๊ณ ์๋ค.
์ด๋ ๊ฒ ๊ตญ๊ฐ ์ฐจ์์์ ๊ณต๊ธํ๋ ๊ณต์ ์ฉ์๋ ์์ง์ ๋ํ
ํน์ ํ ๊ท์ ์ด ์์ด, ๋จ์ง ๊ณต๊ธํ๋ ๊ตญ๊ฐ(ํ๊ตญ์์์๊ณต์ฌ)
๋ ์ง์์ฒด๋ณ ๊ด๋ฆฌ๊ธฐ์ค๋ง ์ค์ ํ์ฌ ์ด์์ ํ๊ณ ์๋ค. ํ๊ตญ
์์์๊ณต์ฌ์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ด๋ถ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก ๊ณต์ ์ฉ ์นจ์ ์ ์์ง๊ด๋ฆฌ
๊ธฐ์ค์ ์์์ด์จ๋๋(pH)๋ 5.8~8.5, ํ๋๋ 5 NTU ์ดํ๋ก
์ค์ ํ์ฌ ์ด์ ์ค์ ์์ผ๋ฉฐ ๊ณต์ ์ฉ์ ์์ฐ์ ์ํด ์์๋ฅผ
์์ง, ์นจ์ ์ฒ๋ฆฌํ๊ณ ์๋ค.5)
ํ๊ตญ ์์ถ์ก์ 40% ์ด์์ ์ฐจ์งํ๊ณ ์๋ ๋ฐ๋์ฒด, LCD,
์์ ํํ, ์ฒ ๊ฐ ๋ฑ ์ฃผ์ ์ฐ์ ์์๋6) ์ ์์ฅ์์ ๊ณต์ ์ฉ์
๋ฅผ ๊ณต๊ธ๋ฐ์ ์ถ๊ฐ๋ก ์ฒ๋ฆฌํ์ฌ ์ฉ์๋ฅผ ์์ฐํ์ฌ Table 1๊ณผ
๊ฐ์ด ๋ค์ํ ์ฉ๋๋ก ์ฌ์ฉํ๊ณ ์๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ๊ณต์ ์ฉ์์ ์์ง๊ธฐ์ค์ด ์๊ฒฉํด์ง๊ณ ์ ์ข ์ ๋ฐ๋ผ
๋ค์ํํด์ง์ผ๋ก์จ ๊ตญ๊ฐ ์ฐจ์์ ๊ณต์ ์ฉ์ ์์ง๊ธฐ์ค์ ์ฌ์ค
์ ์ด ํ์ํ๋ฉฐ, ์ฒจ๋จ์ฐ์ ์์ ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ณ ์๋์ ๊ณต์ ์ฉ์
์ ๋ํ ๊ตญ๊ฐ์ฐจ์์ ๊ฒํ ๊ฐ ์ ์คํ๋ค.
ํ์ฌ ์ ์์ฅ์ ๊ณต์ ์ฉ์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ถ๊ฐ ์ฒ๋ฆฌํ์ฌ ๋๋ฐฉ,
๋ณด์ผ๋ฌ, ๋๊ฐ์์ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒฝ์ฐ Table 2์ ๊ฐ์ด
KS B 62098) ๊ท๊ฒฉ์ผ๋ก ์์ง์ ํ์คํํ์๋ค. ์์ ์ธ๊ธํ
๋ฐ์ ๊ฐ์ด ๊ณต์ ์ฉ์๋ ๊ตญ๊ฐ(ํ๊ตญ์์์๊ณต์ฌ)๋ ์ง์์ฒด์์
๊ณต๊ธํ๋ ์นจ์ ์๋ก ์ ์ํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์๋
๊ทธ ์นจ์ ์๋ฅผ ๊ฐ์์ ๋ชฉ์ ์ ๋ง๊ฒ ์ฒ๋ฆฌํ์ฌ ์ฐ์ ์ฉ์ผ๋ก ์์ฐ
ํ ๋ฌผ๋ก ์ ์ํ ์ ์๋ค.
๊ทธ๋ฌ๋ ๋ฐ๋์ฒด ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ด ์ฒจ๋จ์ฐ์ ์ ์๊ตฌ๋๋ ์ด๊ณ ์๋
์ ๊ณต์ ์ฉ์ ์์ง์ ๊ทธ๊ฐ ์ ํ์ ์ฑ๋ฅ์ด๋ ์์ฐ๋์ ํ์ ํ
์ ์๋ ๊ฐ์ ์งํ๋ก์ ๊ธฐ์ ๋ด๋ถ์์ ๋ค์ Table 3๊ณผ ๊ฐ์ด
๊ณต๊ธ์์ง์ ๊ธฐ์ค์ ์์ฒด์ ์ผ๋ก ์ค์ ํ์ฌ ์ด์ ์ค์ ์๋ค.9)
๋ฏธ๊ตญ์ ๊ฒฝ์ฐ ASTM (American Society for Testing and Materials
International, ๋ฏธ๊ตญ ์ฌ๋ฃ์ํ ํํ) ๋ฐ ASME (American
Society of Mechanical Engineer, ๋ฏธ๊ตญ ๊ธฐ๊ณํํ) ๋ฑ์์๋ ์ฐ
์ ์ฒด์ ์ฉ๋๋ณ๋ก ์์ง์ ์ ์ํ๊ณ ์๋ค. ASME์์๋ ๋ฐ์ /
ํํ10)์ ASTM D512711)์์๋ ๋ฐ๋์ฒด์ฉ ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์์
์์ง์ ๋ค์ Table 4์ ๊ฐ์ด ์ ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์ํ ์์ฒ๋ฆฌ
๊ณต์ ์ ์ฑ๋ฅ ๊ธฐ์ค ๋ฐ ํ๊ฐ์ ์ฐจ๋ฅผ ์ ํ์ฌ ์ด์ ์ค์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ
์ ๋ฐ๋์ฒด ์ฐ์ ์ด ์ฃผ๋ ฅ ์์ถ ์ฌ์ ์ธ ํ๊ตญ๋ ๋ฐ๋์ฒด์ ์ฌ์ฉ๋
๋ ๊ณต์ ์ฉ์์ ์์ง ๊ธฐ์ค์ ๊ตญ๊ฐ์ฐจ์์์ ์ค์ ํ๊ณ ๊ด๋ฆฌํ
ํ์๊ฐ ์๋ค.
Table 1. Water quality for industry usage.7)
Division Water Quality Use Proportion (%) Detail use
Semi/Electro/LCD/Solar
> 18.2 Mฮฉ๏ฝฅcmCleaning 66 Wafer manufacture, Implant, Cleaning of developing
Dilution 27 Developing, Implant dilution
> 17.5 Mฮฉ๏ฝฅcm Module 7 Bonding, Packing, Marking
Petro/Power Plant
> 0.1 Mฮฉ๏ฝฅcm Cooling 55 Cooling water of cooling tower
> 1.0 Mฮฉ๏ฝฅcm Process 24 Process water
> 1.0~5.0 Mฮฉ๏ฝฅcm Boiler 210.1~10 kg/cm2 (middle Pressure), 10 kg/cm2โ (high Pressure)
> 18.0 Mฮฉ๏ฝฅcm Pure Chemical - Pure Chemical Manufacture of Semiconductor & LCD
Ion/Power Plant
> 0.02 Mฮฉ๏ฝฅcm Cooling 80 Cooling
> 0.1 Mฮฉ๏ฝฅcm Cleaning 20 Cleaning
Table 2. Boiler feed water quality standards (KS B 6209).8)
Division Cooling water quality Feed Water qualityInfluence
Corrosion Scale
Standards item
pH at 25โ 6.5 ~ 8.0 6.0 ~ 8.0 โ โ
Conductivity at 25โ (ยตS/cm) 800 < 200 < โ โ
Cl- (mg Cl-/โ) 200 < 50 < โ
SO42- (mg SO4
2-/โ) 200 < 50 < โ
Alkalinity at pH 4.8 (mg CaCO3/โ) 100 < 50 < โ
Calcium hardness (mg CaCO3/โ) 150 < 50 < โ
Reference item
Turbidity (NTU) 20 < 5.0 < โ โ
Fe (mg Fe/โ) 1.0 < 0.3 < โ โ
NH4+ (mg NH4
+/โ) 1.0 < 0.2 < โ
SiO2 (mg SiO2/โ) 50 < 10 < โ
Saturation Index (-) 0.0 ~ 1.0 - โ โ
Boungsu Kwon et al.
496 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
Table 3. Ultrapure water quality standards applied to semiconductor and liquid crystal display.9)
DivisionS Semiconductor K Semiconductor P Semiconductor L LCD
A site B site C site D site E site F site
Resistivity โฅ18.2 Mฮฉ๏ฝฅcm โฅ18.2 Mฮฉ๏ฝฅcm โฅ18.2 Mฮฉ๏ฝฅcm โฅ18.2 Mฮฉ๏ฝฅcm โฅ18.2 Mฮฉ๏ฝฅcm โฅ18.0 Mฮฉ๏ฝฅcm
Particle (ea/ml, 0.05 ยตm)โค2 (PVDF)โค5 (CPVC)
โค2 (PVDF)โค5 (CPVC)
โค1 (PVDF) โค1 (PVDF) โค1 (PVDF)โค10 (PVDF)[0.1 ยตm]
Bacteria (CFU/100 ml) โค0.1 โค0.1 โค0.1 โค1 โค1 โค10
TOC โค0.5 ยตg/L โค1.0 ยตg/L โค1. ยตg/L โค.5 ยตg/L โค1.0 ยตg/L โค30.0 ยตg/L
SiO2 โค0.1 ยตg/L โค0.1 ยตg/L 0.1 ยตg/L โค0.1 ยตg/L โค0.1 ยตg/L โค1 ยตg/L
DO โค3.0 ยตg/L โค3.0 ยตg/L โค1.0 ยตg/L โค1.0 ยตg/L โค1.0 ยตg/L โค20.0 ยตg/L
Ca โค10 ppt โค10 ng/L 2 ng/L - - -
Na โค10 ng/L โค10 ng/L 2.5 ng/L โค0.002 ยตg/L โค0.005 ยตg/L โค0.5 ยตg/L
Cu โค10 ng/L โค10 ng/L 1 ng/L โค0.005 ยตg/L โค0.005 ยตg/L โค0.5 ยตg/L
K โค10 ng/L โค10 ng/L 2.5 ng/L โค0.005 ยตg/L โค0.005 ยตg/L โค0.5 ยตg/L
Zn โค10 ng/L โค10 ng/L 1 ng/L โค0.005 ยตg/L โค0.005 ยตg/L โค0.5 ยตg/L
Fe โค10 ng/L โค10 ng/L 1 ng/L - โค0.005 ยตg/L โค0.5 ยตg/L
Cl โค50 ng/L โค50 ng/L 5 ng/L โค0.005 ยตg/L โค0.005 ยตg/L โค0.5 ยตg/L
Li โค10 ng/L โค10 ng/L 5 ng/L โค0.005 ยตg/L - -
NH4 โค50 ng/L โค50 ng/L 5 ng/L โค0.005 ยตg/L - -
NO2 โค50 ng/L โค50 ng/L 5 ng/L โค0.005 ยตg/L - -
PO4 โค50 ng/L โค50 ng/L 5 ng/L โค0.005 ยตg/L - -
SO4 โค50 ng/L โค50 ng/L 0.1 ยตg/L - โค0.02 ยตg/L -
Residue โค1 ยตg/L โค1 ยตg/L โค0.5 ยตg/L โค1 ยตg/L -
Temperature (โ) 25ยฑ1 25ยฑ1 24ยฑ1.05 25ยฑ1 25ยฑ1 25ยฑ2
Pressure (kg/cm2) โฅ1.5 โฅ1.5 โฅ1.5 โฅ1.5 โฅ1.5 1.5~3.0
Table 4. Ultrapure water quality standards applied to semiconductor and electronics, ASTM D5127-13.11)
DivisionType E-1
Type E-1.1
Type E-1.2
Type E-1.3
TypeE-2
TypeE-3
TypeE-4
Linewidth (microns) 1.0-0.5 0.35-0.25 0.18-0.09 0.06-0.03 5.0-1.0 5.0 -
Resistivity, 25โ (on-line) 18.1 18.2 18.2 18.2 16.5 12 0.5
TOC (ยตg/L) (10 ยตg/L) 5 2 1 1 50 300 1,000
On-line dissolved oxygen (ยตg/L) 25 10 3 10 - - -
On-line residue evaporation (ยตg/L) 1 0.5 0.1 - - - -
On-line particles/L (0.05 ยตm)1,000
(0.1-0.2 ยตm)1,000
(0.05-0.1 ยตm)200
(0.05-0.1 ยตm)500
(0.05 ยตm)- - -
SEM particles/L (0.1-0.2 ยตm) 1000 350 <100 N/A3,000
(0.2-0.5 ยตm)10,000(0.5-1 ยตm)
100,000(10 ยตm)
Bacteria in CFU/volume (100 mL) 5 3 1 N/A 10 50 100
Silica-total (ยตg/L) 5 3 1 0.5 10 50 1,000
Silica-dissolved (ยตg/L) 3 1 0.5 0.5 - - -
Anions and ammonium by IC (ยตg/L) 0.1 0.05-0.1 0.02-0.05 0.05 1 5 500
Metals by ICP/MS (ยตg/L) 0.05-0.3 0.02-0.1 0.005-0.05 0.001-0.1 1 5 500
Temperature stability (K) ยฑ1 - - -
Dissolved nitrogen on-line (mg/L) 8-18 - - -
*ITRS classifies ultrapure water quality due to a decrease in linewidth related to semiconductor storage capacity E1 (1.0~0.5 ยตm, DRAM 64 Mb), E1-1 (0.35~0.25 ยตm, 256 Mb), E1-2 (0.18~0.09 ยตm, 512 Mb), E1-3 (0.065~0.032 ยตm, DRAM 1 Gb) (ITRS : International technology roadmap for semiconductors).**Anions : Ammonium, Bromide, Nitrite, Chloride, Fluoride, Nitrate, Phosphate, other.***Metals : Aluminum, Lead, Antimony, Arsenic, Barium, Boron, Cadmium, Calcium, other.
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์ใ์ด์ํธใ๊ฐ์ํใ์์ฌ๋ฆผ
๋ํํ๊ฒฝ๊ณตํํ์ง ์ 42๊ถ ์ 10ํธ 2020๋ 10์ 497
์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ ์์ฅ ๊ณต์ ์ฉ์๋ณด๋ค ๋ ์ ํ ์ฒ๋ฆฌ๋ ๊ณต์ ์ฉ
์๋ฅผ ์์ ๋๋ ์ด์์๋ก ํต์ฉํ์ฌ ์ฌ์ฉ ์ค์ ์์ผ๋ฉฐ ํํ
๋ฐ๋์ฒด์ ๊ฐ์ ์ ์์ฐ์ ์์ ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ณต์ ์ฉ์๋ฅผ ์ด์์
๋ก ํต์นญํ๊ณ ์์ ๋ฟ ์์์ ์ด์์์ ๋ช ํํ ์์ง๊ธฐ์ค์
์ค์ ๋์ด ์์ง ์๋ค. ๋ค๋ง ๋ฐ๋์ฒด ์ฐ์ ์ฉ ๊ณต์ ์ฉ์๋ฅผ ์์ฐ
ํ๋ ์ฉ์ ์ค๊ณ ๊ธฐ์ ์ ๋ ์ ํ๊ณ ์๋ ์ผ๋ณธ์์ โ์ด์์(ๅ
็ดๆฐด)โ๋ผ๋ ์ฉ์ด๋ฅผ ๋ง๋ค์ด ์ฌ์ฉํ๊ณ ์์ผ๋ฏ๋ก ํฅํ ๋ฏธ๊ตญ์
ํ์ค๊ธฐ์ค์ธ ASTM D5127์์ ์ค์ ํ ๋ฐ๋์ฒด ์ฐ์ ์ฉ ๊ณต์
์ฉ์์ ์์ง๊ธฐ์ค์ ๋ฐํ์ผ๋ก ํ์ฅ์์ ์ฌ์ฉํ๋ ์์์ ์ด
์์์ ๊ธฐ์ค์ ๊ตญ๊ฐ์ฐจ์์์ ๊ท์ ํ ํ์๊ฐ ์๋ค.
1.2. ์ด์์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ๋ฐ์ ํ์์ฑ
์์ Table 3์ ์ ์๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ๋ฐ๋์ฒด์์ ์๊ตฌ๋๋
๊ณต์ ์ฉ์(์ด์์)๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ ์์ฅ ์ ์์ ๋นํด ๋์ ์
๋์ ์์ง์ ์๊ตฌํ๊ณ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์, ์ด๋ฌํ ์์ง์ ๋ง์กฑ์
ํค๊ธฐ ์ํด Fig. 1๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ค์ํ ๋จ์ ์์ฒ๋ฆฌ ๊ณต์ ์ ์ ์ฉํ
์ฌ ์ฉ์๋ฅผ ์์ฐํ๊ณ ์๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ์ด์์ ์์ฐ์ ํ์กดํ๋ ์์ฒ๋ฆฌ ์์ง๋์ด๋ง ๊ธฐ์
์ ์ข ํฉ ์์คํ ์ด๋ฉฐ ๊ณ ๋์ด๋์ ์์ฒ๋ฆฌ ์ค๊ณ, ์ด์๊ธฐ์ ์ด
์๊ตฌ๋๋ฉฐ, ์์ง ๋ถ์ ๋ํ ๊ณ ๊ฐ์ ์ฅ๋น์ ์๋ จ๋ ์ ๋ฌธ๊ฐ์
๋ถ์ ๊ธฐ์ ์ด ์๊ตฌ๋๊ณ ์๋ค.
๋ํ ๊ตญ๋ด์ ์๋๋ฌผ ์๊ธ๋จ๊ฐ๋ ์๋๋ฒ, ์์์๊ณต์ฌ๋ฒ์
๋ฐ๋ผ ํ๊ฒฝ๋ถ์ฅ๊ด์ด ์น์ธํ๋ฉฐ, ์๋๋ฌผ์๊ธ์ ์ง์ญ์ฌํ์ ๊ตญ
ํ ์ ๊ท ํ๋ฐ์ ์ ์ํ์ฌ ์ ๊ตญ์ ์ผ๋ก ๋์ผ ์๊ธ์ ์ ์ฉํ๊ณ
์์ผ๋ฉฐ, ์์ฒ๋ฆฌ ์ ๋์ ๋ฐ๋ผ ์์ข ์ ๊ตฌ๋ถํ์ฌ Table 5์ ๊ฐ
์ด ์๊ธ์ ์ ์ฉํ๊ณ ์๋ค. ๋ค๋ง ํ๊ตญ์์์๊ณต์ฌ์์ ๊ณต๊ธํ
๋ ์์ ์์ค์ ์ฉ์๋ ๋ณ๋ ํ์ฝ์ ์ํด ์์ ๊ธ์ก์ ํฌํจ
ํ์ฌ ์๊ธ์ 721์/m3์ผ๋ก12) ๊ณต๊ธํ๊ณ ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด์์
๋ ์ด๋ณด๋ค 2-3๋ฐฐ ๋์ ์ด์๋จ๊ฐ๋ฅผ ๋ฐ๊ณ ์ด์ ์ค์ ์์ผ๋ฉฐ,
์ด์์ ์ฃผ์ฒด ๋ํ ์ธ๊ตญ์ ์ ๋ฌธ ์์ง๋์ด๋ง ์ ์ฒด๊ฐ ๊ตญ๋ด์์
์์ ์ค์ด๋ค.
์ ์ธ๊ณ ๊ณต์ ์ฉ์ ์ค ์ ์์ฐ์ ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์ด์์๋ ์์
์ ์ง์ญ์ 62% ์ด์ ์์ฐ๋์ด ์๋น๋๊ณ ์๊ณ , ์ด ์ค ๋ฐ๋์ฒด
์ฐ์ ์ ์ ๋ ์ฃผ์์ธ ํ๊ตญ์ ์ด์์ ์ฌ์ฉ๋์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ๋
์ ๋น์จ์ ์ฐจ์งํ ๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ธ๊ณ์์ฅ์์
ํฐ ๋น์ค์ ์ฐจ์งํ๋ฉฐ ๊ณต์ ์ฉ์ ์ค ๊ฐ์ฅ ๊ณ ๋ถ๊ฐ๊ฐ์น ์ฉ์์ธ
Table 5. Water costs according to type of water.13)
Division Type of water Water cost (\/m3)
The raw water of dams The raw water of dams 52.7
Wide area water supply
-(average) 323.6
The raw water 233.7
Water purification treatment 432.8
Industrial water 328.0
Fig. 1. Flow chart of water treatment process classified by industry.
Boungsu Kwon et al.
498 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
์ด์์ ์์ฐ ๊ธฐ์ ์ ํฅํ ๋ฌผ์ฐ์ ์์ฅ์์ ์ค์ํ ์ญํ ์
ํ ๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๋ค. ํ์ง๋ง ์ด๋ฌํ ์ด์์ ์์ฐ ๊ธฐ์ ์ ์ผ
๋ณธ์ ํน์ ์ ์ฒด์์๋ง ๋ ์ ์ ์ผ๋ก ์ค๊ณ์ ์ด์ ๋ณด์ฆ๋ฅ๋ ฅ์
๊ฐ์ง๊ณ ์์ด ๊ฒฝ์ ์ ๊ฐ์น ์ด์ธ์ ๊ตญ๊ฐ์ ๊ณต์ ์ฉ์ ๊ณต๊ธ์
โ๋ฌผ ์๋ณด์ฐจ์โ์์ ์ค์ํ ๊ธฐ์ ๋ก ์ธ์๋๊ณ ์๋ค.
ํนํ ์ต๊ทผ ๋ฏธ๏ฝฅ์ค ๋ฌด์ญ๋ถ์๊ณผ ๋ณดํธ๋ฌด์ญ์ฃผ์ ํ๋ ๋ฐ ์ผ๋ณธ
์ ํ๊ตญ ์์ถ๊ท์ ๋ WTO ์ค์ฌ์ ์์ ๋ฌด์ญ์ง์์ ๋ํ ์
ํ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ด ์๋ค. ๊ธ๋ก๋ฒ ๊ฐ์น์ฌ์ฌ(Global value chain)์
Fig. 2. Industrial water market (Global water data).15)
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์ใ์ด์ํธใ๊ฐ์ํใ์์ฌ๋ฆผ
๋ํํ๊ฒฝ๊ณตํํ์ง ์ 42๊ถ ์ 10ํธ 2020๋ 10์ 499
๋ฐ๋ฅธ ๊ตญ์ ์ ๋ถ์ ์์ ๋์๊ฐ, ๊ตญ์ ์ ์ธ ๋ณํ์ ๋ํ ์๊ธฐ
๊ด๋ฆฌ ๋ฅ๋ ฅ์ ํ์์ฑ์ด ๋๋๋๋ค. ์ด๋ฒ ์ผ๋ณธ ์ ๋ถ๋ ๋ฐ๋์ฒด๏ฝฅ
๋์คํ๋ ์ด ๋ถ์ผ 3๊ฐ ํ๋ชฉ(๋ถํ์์, ํด๋ฆฌ์๋ฏธ๋, ๋ ์ง์คํธ)
์ ๋ํด ์์ถ๊ท์ ๋ฅผ โ19๋ 7์ 4์ผ ๋จํํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ฟ๋ง ์
๋๋ผ ํ๊ตญ์ ๋ฐฑ์๊ตญ๊ฐ์์ ๋ฐฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก โ19๋ 8์ 2์ผ
๊ฒฐ์ ํ์ฌ โ19๋ 8์ 28์ผ ์ํํ์๋ค. ์ผ๋ณธ์ ๋ฐ๋์ฒด ์์ฌ
์์ถ ๊ท์ ๋ฐ ๋ฐฑ์๊ตญ๊ฐ ์ ์ธ๋ ์์๊ธฐ์ ์ ๊ณต๊ธ์ฒ ๊ด๋ฆฌ๋ฅผ
๋์ด ๊ฒฝ์ ์๋ณด์ฐจ์์์ ๊ทผ๋ณธ์ ๋ฌธ์ ํด๊ฒฐ์ ์ํ ์ ๋ต์ ๋ณ
ํ๊ฐ ์๊ตฌ๋๋ค.14)
ํนํ ์ด์์ ์ค๋น์ ์ฃผ์ ๊ธฐ์์ฌ์ธ UF, ์ด๊ตํ๊ธฐ, ์๋๋ฐธ
๋ธ๋ ์ ๋ต๋ฌผ์์ ํด๋น๋์ด ์์ ๊ธฐ๊ฐ ์ง์ฐ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฐ๋์ฒด ์
์กฐ ์ฐจ์ง์ด ์ฐ๋ ค๋๋ค.14) ๋ฐ๋ผ์ ๊ตญ๋ด ๊ณต์ ์ฉ์ ์์ฐ ๊ธฐ์ ์
๋จ์ํ ์์ฒ๋ฆฌ ๋ถ์ผ์ ๊ธฐ์ ๋ ฅ ํ๋ณด๋ฅผ ๋์ด, ๊ตญ๊ฐ ์ฐ์ ๊ณ ์
๋ฐ์ ๊ธฐ์ ๋ฐ ์์ฐ ๋ฅ๋ ฅ์ ์ํฅ์ ๋ฐ๋๋ค๋ ์ ์ ์ธ์ํด์ผ
ํ ๊ฒ์ด๋ค.
2. ์ด์์ ์์ฅ ๋ฐ ์ฐ์ ๋ํฅ
2.1. ์ด์์ ๊ด๋ จ ๊ตญ๋ด์ธ ์์ฅ ํํฉ ๋ฐ ๋ฏธ๋ ์ ๋ง
2020๋ ๋์ ์ธ๊ณ ๋ฌผ ์์ฅ ๊ท๋ชจ๋ Table 6๊ณผ ๊ฐ์ด ์ด 7,797
์ต ๋ฌ๋ฌ์ด๋ฉฐ, Global water data์์๋ ์ฐ์ ๋ถ์ผ๋ฅผ ์ค์ผ ๋ฐ
๊ฐ์ค, ์์ ์ ์ , ๋ฐ์ , ๊ด์ , ์ํ/์๋ฃ, ํํ์ ์ง, ์ ์, ์ฝ
ํ ๋ถ์ผ๋ก ๊ตฌ๋ถํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ์นจ์ ์๋ฅผ ๊ณต๊ธ๋ฐ์ ๊ฐ ์ฐ์ ๋ถ์ผ
๋ณ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์๋ ์ด 1,544์ต ๋ฌ๋ฌ ๊ท๋ชจ๋ก ์ถ
์ ๋๋ค(Global water data).15)
์ด๋ฅผ ์๊ธ ํฌ์ ์ ์ฑ๊ฒฉ์ ๋ฐ๋ผ ์๋ณธ์ ์ง์ถ์ธ ์๋ณธํฌ์๋ถ
๋ฌธ(capital expenditure)๊ณผ ์์ต์ ์ง์ถ์ธ ์ด์๋ถ๋ฌธ(operating
expenditure)์ผ๋ก ๊ฐ๊ฐ ๊ตฌ๋ถํ๋ฉด, 2020๋ ๋์ ์๋ณธํฌ์๋น์ฉ
์ ์ด 2,759์ต ๋ฌ๋ฌ์ด๋ฉฐ, ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์ ์ค๋นํฌ์์ 303
์ต ๋ฌ๋ฌ๊ฐ ํฌ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์ ๋ง๋๋ค. ๋ํ ์ด์ ๋ถ๋ฌธ์ ์์ด
Fig. 3. IRDS roadmap for critical particle size (nm).
Table 7. Capital expenditure forecast for industrial water sector15) (Unit : $m).
Capital expenditure ($m) 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024
Total 30,778 32,588 35,092 30,369 32,487 36,105 38,130 39,963
Mining 6,520 7,704 9,090 7,247 7,074 8,749 9,180 9,621
Food & beverage 6,350 6,527 6,799 6,415 7,070 7,344 7,615 7,900
Upstream oil 2,346 2,344 2,868 1,941 1,902 1,992 2,233 2,419
Power gener. 3,028 2,993 2,934 2,646 2,506 2,804 3,257 3,521
Microelectronics 1,973 2,179 2,223 2,226 2,653 2,930 3,089 3,258
Refining & petro. 1,514 1,608 1,505 1,227 1,319 1,492 1,602 1,626
Pharmaceuticals 1,085 1,161 1,246 1,286 1,390 1,490 1,598 1,704
Pulp & paper 621 633 639 559 611 658 665 672
Other industries 7,341 7,438 7,787 6,822 7,962 8,645 8,892 9,241
Table 6. Global water treatment and distribute market15) (Unit : $m).
DivisionTotal Capital expenditure Operating expenditure
2020 2024 2020 2024 2020 2024
Total(Rate of increase)
790,174
895,474(3.33%)
284,562
337,563(4.66%)
505,612
557,912(3.61%)
Utility water 82,846 96,209 82,846 96,209
371,204 417,085
-Water networks 55,728 64,993
-Water plants 27,118 31,215
Water resources 22,273 27,204 22,273 27,204
Sea and brackish water 3,126 4,009 3,126 4,009
Utility & waste water 141,226 170,179 141,226 170,179
-Waste water networks 80,738 91,401
-Waste water plants 60,488 78,778
Industrial water 169,500 180,789 35,092 39,963 134,408 140,827
Boungsu Kwon et al.
500 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
์๋ ์ ์ฒด 5,056์ต ๋ฌ๋ฌ์ ๋น์ฉ์ด ์์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์์ธก๋๋ฉฐ
๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์ ์ด์์ 1,240์ต ๋ฌ๋ฌ๊ฐ ํ์ํ ๊ฒ์ด๋ค.
๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์์ ๋ํ ์๋ณธํฌ์๋ Table 7 ๋ฐ Fig. 2์
๊ฐ์ด ์์ ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์ฒ์ฐ์์ ๊ฐ๊ฒฉ์ธ์์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ด์ ์ ์์ต
์ฑ ํฅ์์ ๋ฐ๋ผ ๋ ๋ถ์ผ์ ๋ํ ๋ฌผ ๊ด๋ จ ์๋ณธํฌ์๋ 2024๋
๊น์ง ์ฐํ๊ท 6.7%์ ๊พธ์คํ ์ฑ์ฅ์ธ๊ฐ ์์๋๋ค. ์ฝ๋ก๋19
๋ฐ์์ ๋ฐ๋ฅธ ์ ์ฝ์ฐ์ ์ ํฌ์์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์ ๋ถ
์ผ์ ์๋ณธํฌ์๋ 6.7%๋ก ์ฆ๊ฐ ์์๋๋ฉฐ, ๋น๋๋ฉด ๋ฐฉ์์ ์
ํต์ผ๋ก ์ธํด ๋ฐ๋์ฒด ๋ฑ์ ์ฐ์ ์ ํฌ์๊ฐ 7.6%๋ก ๋ํญ ์ฆ๊ฐ
ํ ๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๋ค. ์ด์ ๋๋ถ์ด ํ์ธต ๊ฐํ๋๋ ์ฐ์ ํ์
๊ท์ ์ ์ฑ ์ญ์ ์์ฅ์์ ์๋ก์ด ์์๋ฅผ ์ฐฝ์ถํ ๊ฒ์ผ๋ก ์
๋ง๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด ๋ฐ์ ์ ๋ฐฉ๋ฅ์ ์ค ํํฉ ์ฅ์น๋ฅผ ์ถ๊ฐ๋ก
์๊ตฌํ๊ฑฐ๋, ์ํํ์์ฒ๋ฆฌ์ฅ์ผ๋ก ์ ์ ๋ ์ ์๋ ํํ๋ฌผ์ง
์ถ์ ๊ฒ์ฌ์ ํ์ํ ์ฅ์น ๋ฑ์ด ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก ํ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก
์ ๋ง๋๋ค.
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ๊ด๋ จ ๋ก๋๋งต์ ์ ๊ณตํ๋ International Roadmap
for Devices and Systems (IRDS)์์๋ ์ ํ์ ๋ถ๋์ ๋ฐฉ์งํ
๊ธฐ ์ํ์ฌ ๋ฌผ์ ํฌํจ๋ ๋ฏธ์ธ์ ์๋ฅผ ํ์งํ๊ณ ์ ๊ฑฐํ๊ธฐ ์ํ
๋ ธ๋ ฅ์ ์งํ ์ค์ด๋ค. Fig. 3๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ๊ณต์ ์ 10 nm
์ดํ๋ก ๋ฏธ์ธ๊ณต์ ์ด ์งํ ์ค์ด๋ฉฐ 10 nm์ ์์ ๋ฏธ์ธ์ ์์
๋ชจ๋ํฐ๋ง ๋ฐ ์ ์๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ ์ ์๋ ์ฌ๊ณผ ๊ธฐ์ ์ ๋ํ ์์
์ฆ๊ฐ๋ก ์ด ๋ถ์ผ์ ๋ํ ๊ธฐํ๊ฐ ํ๋๋๊ณ ์๋ค.
๊ธ๋ก๋ฒ ์ด์์ ์์ฅ ํํฉ์ ๋ํด ์ ๋ฌธ๋ถ์ ๊ธฐ๊ด์ ์๋ฃ์
๋ฐ๋ฅด๋ฉด 2025๋ ๋ง๊น์ง 61์ต 2,000๋ง ๋ฌ๋ฌ๋ก ์ฐํ๊ท ์ฑ์ฅ์จ
(CAGR) 7.1%๋ก ์ฑ์ฅ ์์๋๋ฉฐ, ์ด์์ ์์ฅ์ ๋ช๋ช ๋ํ
ํ๋ ์ด์ด๋ค์ด ์ธ๊ณ ์์ฅ์ ์ ์ ํ๊ณ ๊ธฐ์ ์ฅ๋ฒฝ์ด ๋์ ๋ถ์ผ
์ด๋ฉฐ, ์ด์์ ์์ฅ์ ๋ฐ๋์ฒด ์จ์ดํผ ํฌ๊ธฐ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ์ข์ฐ
๋๋ฉฐ, ๋ฐ๋์ฒด ๋ถ์ผ๊ฐ ์ฝ 50% ์ฐจ์งํ๋ค.16)
GWI (Global Water Intelligence, 2018)์ ๋ถ์์ ์ํ๋ฉด
๊ตญ๋ด ๋ฌผ ์์ฅ์ Table 8๊ณผ ๊ฐ์ด 2020๋ 137์ต ๋ฌ๋ฌ๋ก ์ถ์
๋๋ค. ์ด ์ค ์์คํฌ์(64.9์ต ๋ฌ๋ฌ)์์ ์ ํธ๋ฆฌํฐ๋ถ์ผ๊ฐ ์ฐจ
์งํ๋ ๋น์จ์ 90.8% (58.9์ต ๋ฌ๋ฌ), ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์๋ถ์ผ
๋ 9.2% (6.0์ต ๋ฌ๋ฌ)์ด๋ฉฐ, ์ด์๋ถ์ผ(60.5์ต ๋ฌ๋ฌ)์์ ์ ํธ
๋ฆฌํฐ๋ถ์ผ๊ฐ ์ฐจ์งํ๋ ๋น์จ์ 79.4% (48.1์ต ๋ฌ๋ฌ), ๊ณ ์๋
๊ณต์ ์ฉ์ ๋ถ์ผ๋ 20.6% (12.5์ต ๋ฌ๋ฌ)์ด๋ค(GWM 2018).17)
๊ตญ๋ด ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์๋ถ์ผ์ ์์คํฌ์๋น 5.97์ต ๋ฌ๋ฌ ์ค ์ ์
๋ถ์ผ(Microelectronics)๊ฐ 37.5%๋ก ๊ฐ์ฅ ํฐ ๋น์ค์ ์ฐจ์งํ๊ณ ,
์์๋ฃ(Food & Beverage) 21.0%, ๋ฐ์ (Power Generation) 9.7%,
์์ ์ ์ (Refining & petrochemicals) 1.3%, ์์ฝํ(Pharmaceuticals)
์ด 1.0%๋ฅผ ์ฐจ์งํ๋ค.
๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์์ ์ฌ์ฉ ๋น์จ์ ๋ฐ๋์ฒด, LCD, ํ์๊ด ํจ๋
๋ฑ ๋ถ์ผ๋ณ ์ด๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์, ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์, ์นจ์ ์ ์ฌ์ฉ
๋น์จ์ ๊ตฌ๋ถ ์ ์ฉํ๋ค. ์ฌ์ฉ๋น์จ์ โK-water ๊ณต์ (์ฐ์ )์ฉ์
์์ฅ๋ถ์ ๋ฐ ํจ์จ์ ๊ณต๊ธ๋ฐฉ์(2010)โ ๋ด๋ถ ์ฉ์ญ ์ํ ์ ์กฐ์ฌ
๋ 40๊ฐ ๊ฐ๋ณ์ ์ฒด์ ์ฉ๋๋ณ ์ฌ์ฉ๋น์จ ์กฐ์ฌ๊ฒฐ๊ณผ18)์ โK-water
์์ ๋ฐ ์ด์์ ๊ธฐ๋ฐ๊ธฐ์ ์กฐ์ฌ๋ถ์(2011)โ ๋ด๋ถ ์ฉ์ญ์์ ํ
์ง ์กฐ์ฌํ 44๊ฐ Plant์ ๋ํ ์ฉ๋๋ณ ์ฌ์ฉ๋น์จ์ ์ข ํฉ์ ์ผ๋ก
๊ณ ๋ คํ์ฌ Table 9์ ๊ฐ์ด ์ฐ์ ํ์๋ค. ์ฉ์ ์ค ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ
Table 9. Industrial water consumption ratio by use.19)
Division UseIndustrial sector
Semiconductor LCD Solar panel Microelectronics Other
Ratio
Ultrapure water Production process 40% 40% 29% 5% -
Pure water Boiler feed water 10% 10% 10% 10% 10%
Industrial water Cooling water 50% 50% 61% 86% 90%
Table 8. Capital expenditure forecast for domestic industrial water (Unit : $m).17)
Capital expenditure 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Utility water 1,715.0 1,688.6 1,674.7 1,671.1 1,654.5 1,667.2 1,683.0 1,698.9
Water networks 565.4 563.9 560.2 554.6 549.2 553.3 558.1 563.0
Water treatment plants 507.8 507.9 506.1 502.5 498.8 503.7 508.1 512.6
Water resources (excl. desalination) 604.2 603.5 600.5 595.4 590.2 595.4 600.6 605.9
Seawater& brackish water desal. 37.5 13.3 7.8 18.7 16.4 14.8 16.1 17.4
Utility wastewater capital expenditure 3,540.6 3,753.1 3,978.3 4,217.0 4,343.5 4,473.5 4,384.3 4,296.6
Wastewater networks 1,999.8 2,079.9 2,162.2 2,246.5 2,307.8 2,370.4 2,323.0 2,276.5
Wastewater treatment plants 1,173.6 1,283.5 1,372.0 1,471.4 1,502.8 1,534.4 1,503.7 1,473.7
Sludge management 367.2 390.7 444.1 499.1 532.9 569.0 557.6 546.4
Industrial capital expenditure 525.8 549.1 585.1 597.0 638.2 686.2 726.3 769.0
Total capital expenditure 5,781.4 5,990.8 6,238.0 6,485.1 6,636.2 6,827.9 6,793.6 6,764.4
Total operating expenditure 5,435.9 5,690.9 5,866.9 6,054.2 6,267.8 6,431.1 6,681.4 6,935.3
Total expenditure 11,217.3 11,681.7 12,104.9 12,539.3 12,904.0 13,259.0 13,475.0 13,699.7
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์ใ์ด์ํธใ๊ฐ์ํใ์์ฌ๋ฆผ
๋ํํ๊ฒฝ๊ณตํํ์ง ์ 42๊ถ ์ 10ํธ 2020๋ 10์ 501
์์ ์ฌ์ฉ ๋น์ค์ด ๋์ ์ ์กฐ์ ์ ์๋ ํ์ ๊ฐ์ด ๋ฐ๋์ฒด์
LCD ์ฐ์ ์ด๋ค.19)
์์ ๋ฐ ์ด์์ ์ฉ๋๋ณ๋ก ์ฐ์ ๋ ์ฌ์ฉ ๋น์จ์ 2025 ์๋์
๋น๊ธฐ๋ณธ๊ณํ์์ ์ ๊ตญ 471๊ฐ ์ฐ์ ๋จ์ง์ ์ฅ๋ ๊ณต์ ์ฉ์ ์์
๋์ ๋ฐ์ํ์ฌ ์ฐ์ ํ์์ผ๋ฉฐ, Table 10์์ ๋ณผ ์ ์๋ฏ์ด ๊ฐ
์ด์์ ์์๋์ 2010๋ 301์ฒm3/์ผ์์ 2020๋ 497์ฒm3/์ผ
์ผ๋ก ์ฝ 65%์ ์ฆ๊ฐ๊ฐ ์์๋๋ฉฐ, ์์ ์์๋์ 2010๋ 348
์ฒm3/์ผ์์ 2020๋ 539์ฒm3/์ผ๋ก ์ฝ 55%์ ์ฆ๊ฐ ์์๋๋ค.
์์ ๋ฐ ์ด์์ ์์ฅ๋ถ์์ ์ํด ์์คํฌ์๋น์ ์ด์๋น๋ก
๊ตฌ๋ถํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ ์๋จ์๋ โK-water ์์ ๋ฐ ์ด์์ ๊ธฐ๋ฐ
๊ธฐ์ ์กฐ์ฌ๋ถ์ (2011)โ ์ฉ์ญ ์ํ์ ํ์ง ์กฐ์ฌํ 44๊ฐ Plant
์กฐ์ฌ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ์ฉํ์๋ค. ์กฐ์ฌ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ์ด๊ณ ์๋ ๊ณต
์ ์ฉ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์์คํฌ์๋น 1,524์ฒ์/m3, ๋ฐ ์ด์๋น 1,755์
/m3๋ฅผ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ณ์ฐํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์๋ ์์คํฌ์
๋น 722์ฒ์/m3, ์ด์๋น 1,210์/m3์ ์ ์ฉํ์๋ค.19)
๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์(์ด๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์ ํฌํจ) ์
์คํฌ์ ๋ฐ ์ด์ ์์ฅ์ Table 11๊ณผ ๊ฐ์ด 2010๋ 10,348์ต์
์์ 2020๋ 16,665์ต์์ผ๋ก ์ฝ 61% ์ฆ๊ฐ๋๋ฉฐ, ๊ทธ ์ค ์์ค
ํฌ์๋น์ ๊ฒฝ์ฐ 2010๋ 6,880์ต์์์ 2020๋ 1์กฐ 1,103์ต
์์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๊ณ , ์ด์๋น๋ 2010๋ 3,468์ต์์์ 2020๋
5,562์ต์์ผ๋ก ์ฆ๊ฐ๋๋ค.
2017๋ ๊ธฐ์ค ๊ตญ๋ด ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์ ์ํ ์ด์์์ฅ ์ ์ฒด
๋งค์ถ์ก์ ์ฝ 5,082์ต์์ผ๋ก ์ถ์ ๋๋ค. ์ํ์์ฅ์ ๋ํ ์กฐ
์ฌ๋ ๋ณ๋์ ์ฉ์ญ์ผ๋ก ์กฐ์ฌ๋ ์๋ฃ๋ ์์ผ๋ฉฐ, ์ํ์์ฅ์
์ฐธ์ฌ์ค์ธ ๋์๊ธฐ์ ๋ค์ ๋งค์ถ์ก์20) ์กฐ์ฌํ์ฌ ์์ฅ๊ท๋ชจ๋ฅผ ์ถ
์ฐํ์๋ค. ์กฐ์ฌ๋์์ ๊ตญ๋ด ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์ ์ด์์์ฅ ์ค
์ฐ๋งค์ถ์ก 100์ต์ ์ด์ ์ ์ฒด ๋์, ํ์์ฒ๋ฆฌ์ ๋ฐ ๊ธฐ์ ์์ฒด
์ด์ ์ค ์ฌ์ ์ฅ์ ๋ฏธํฌํจ ๋์์ผ๋ฉฐ ์ผ์ฑ ๋ฑ ๋งค์ถ์ก ์๋ฃ ํ๋ณด
๊ณค๋ํ ๊ธฐ์ ๋ ๋ฏธํฌํจ ๋์๋ค. ๋งค์ถ์ก ๊ธฐ์ค ๋ค๊ตญ์ ๋ฌผ๊ธฐ์ ์ธ
๋ฒ ์ฌ๋ฆฌ์์ ์ ์ ์จ์ด ์ฝ 46%๋ก ๊ฐ์ฅ ๋์ผ๋ฉฐ ๋ฒ ์ฌ๋ฆฌ์์
HTS๋ฅผ ํฉํ๋ฉด 63%, K-water๋ ์ฝ 6% ์์ค์ด๋ค. Table 12์
โ17๋ ๊ธฐ์ค ๊ตญ๋ด ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์ ์ํ์ด์ ์์ฅ ์ฃผ์์ ์ฒด
Table 10. Prediction of UPW and high pure water demand in Korea.19)
Division(year)
Water demand (m3/d)
TotalUltrapure water(10 Mฮฉ๏ฝฅcm โ)
Pure water (10 Mฮฉ๏ฝฅcm โ)
Industrial water
2010 4,437,885 301,459 348,069 3,788,357
2015 6,391,358 481,924 491,286 5,418,148
2020 7,228,606 496,745 539,191 6,192,670
Table 11. Scale of industrial water market by use.19)
Division(year)
Demand(m3/d)
Current state of market (Unit : 108 \)
Investment expenditure Operating expenditure Total
Total(a+b)
2010 649,528 6,880 3,468 10,348
2015 973,210 10,555 5,256 15,811
2020 1,035,936 11,103 5,562 16,665
Ultrapure water(a)
2010 301,459 4,508 1,931 6,439
2015 481,924 7,206 3,086 10,292
2020 496,745 7,428 3,181 10,609
Pure water(b)
2010 348,069 2,373 1,537 3,910
2015 491,286 3,349 2,169 5,518
2020 539,191 3,675 2,381 6,056
๏ผFacility investment and operating expenditure were applied with the average price analyzed through domestic market surveys.- Ultrapure water : Facility investment expenditure 1,524,000 \/m3, Operating expenditure 1,755 \/m3 - Purity water : Facility investment expenditure 722,000 \/m3, Operating expenditure 1,210 \/m3
Table 12. Market share of domestic industrial water company (2017).20)
Division Veolia HTS HUVIS WATER K-water
Sales (\m) 231,201 87,489 82,896 30,676
Share (%) 45.5 17.2 16.3 6.0
* Other : Powell (5.0%), Hanju (3.1%), West sea water (3.0%), Dreampia (2.4%), SWROGuangyang (2.3%)
Boungsu Kwon et al.
502 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
์ ์ ์จ ํํฉ์ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค.
3. ์ด์์ ๊ณต์ ๊ฐ์ ๋ฐ ์ค๊ณ ๊ธฐ์ ๋ํฅ
3.1. ์ด์์ ๊ณต์ ์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๊ตฌ์ฑ
์ด์์๋ฅผ ์ ์กฐํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์์ ์ค์ ํฌํจ๋์ด ์๋ ๋ค
์ํ ์ข ๋ฅ์ ์ค์ผ๋ฌผ์ง์ ์ต๋ํ ์ ๊ฑฐํจ์ผ๋ก์จ ๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ
๊ณต์ ๋ฑ์์ ํ์๋ก ํ๋ ์์ง์ ๋ง์กฑ์ํฌ ์ ์์ด์ผ ํ๋ค.
๋ํ ๊ทน๋ฏธ๋์ ์ค์ผ๋ฌผ์ง์ด๋ผ๋ ์ ์ ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ ์์ฐ๋ ๋ฐ๋
์ฒด์ ํ์ง์ ์ ํ์ํค๋ ์์จ์ ๋ฎ์ถ ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํญ์
์์ ์ ์ธ ์์ฐ์์ ์์ง์ ์ ์งํ ์ ์์ด์ผ ํ๋ค. ์ด๋ฌํ
์๊ตฌ์ฌํญ๋ค์ ๋ง์กฑ์ํค๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ด์์ ์ ์กฐ๊ณต์ ์ ์ผ๋ฐ
์ ์ธ ์์ฒ๋ฆฌ ๊ณต์ ๊ณผ๋ ๋ค๋ฅธ ๊ตฌ์ฑ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค.
์ด์์ ์ ์กฐ๊ณต์ ์ Fig. 4์ ๊ฐ์ด ์ ์ฒ๋ฆฌ(Pretreatment), ์
์์ ์กฐ(Primary DI), ์์ง์กฐ์ (Polishing loop)์ 3๋จ๊ณ๋ก ๊ตฌ
๋ถํ ์ ์๋ค. ์ ์ฒ๋ฆฌ ๋จ๊ณ์์๋ ์ฌ๊ณผ์ ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ์ ์กฐ
ํฉํ์ฌ ์ ์์ฑ ๋ฌผ์ง๊ณผ ์ฉ์กด ๋ฌผ์ง์ ์ฃผ๋ก ์ ๊ฑฐํ๋ฉฐ, ์์์
์กฐ ๋จ๊ณ์์๋ ํ๊ธฐ์ UV ์ฐํ, ์ด์จ๊ตํ(๋๋ ์ ๊ธฐํ์ด์จ)
๋ฑ์ ์กฐํฉํจ์ผ๋ก์จ ์ฉ์กด๊ธฐ์ฒด์ ํจ๊ป ์ ์ฒ๋ฆฌ ๋จ๊ณ์์ ์ ๊ฑฐ
๋์ง ์๊ณ ์๋ฅํ๊ณ ์๋ ์ฉ์กด ์ด์จ๊ณผ ์ ๊ธฐ๋ฌผ ๋ฑ์ ์ ๊ฑฐํ
๊ฒ ๋๋ค. ๋ง์ง๋ง์ผ๋ก ์์ง์กฐ์ ๋จ๊ณ์์๋ UV ์ฐํ์ ์ด์จ
๊ตํ, UF ๋ฑ์ ์กฐํฉํ์ฌ ๋ฏธ๋์ผ๋ก ๋จ์์๋ ๋ฌผ ์์ ์ค์ผ๋ฌผ
์ง์ ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก ์ ๊ฑฐํจ์ผ๋ก์จ ๋ฐ๋์ฒด ์์ฐ๊ณต์ ์ ์ ํฉํ
์์ง์ด ๋ง๋ค์ด์ง๋ค.
Fig. 4์ ์ ์๋ ๊ณต์ ์ ํ๋์ ์ฌ๋ก์ผ ๋ฟ์ด๋ฉฐ, ์ค์ ์ด์
์ ์ ์กฐ๊ณต์ ์ ์์ฐ์์ ์์ง๋ชฉํ์ ๋ฐ๋์ฒด์ ์ง์ ๋, ๋ฐ๋
์ฒด ์ ์กฐ๊ณต์ ์ ์ข ๋ฅ ๋ฑ์ ๋ฐ๋ผ์ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๊ตฌ์ฑ๋ ์ ์๋ค. ๋
ํ ์ต๊ทผ์๋ ์ธ๋ถ ์์์์ ์ ์ ํ๋ ์์์ ์์ ๊ฐ์์ํค
๊ธฐ ์ํ์ฌ, ์ด์์ ์ฌ์ฉ ํ ๋ฐ์ํ๋ ํ์๋ฅผ ๋ค์ ์ฌ์ด์ฉํ
๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์ ์ฉ๋๊ณ ์๋ ์ถ์ธ์ด๋ค.
์ด์์ ์ ์กฐ ์์คํ ์ ๊ณต๊ธํ๋ ์ฃผ์ ํ์ฌ์ ๊ณต์ ์ ์์
์ค๋ช ํ ๊ตฌ์ฑ๊ณผ ์ ์ฒด์ ์ผ๋ก ํฐ ์ฐจ์ด์ ์ด ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ๊ฐ๋ณ
๋จ์๊ณต์ ์๋ ๋ค์ ์ฐจ์ด์ ์ด ์์ผ๋ฉฐ ์ธ๋ถ ๊ตฌ์ฑ์ด ์์ดํ ๊ฒฝ
์ฐ๋ ์๋ค. Fig. 5๋ ์ผ๋ณธ Nomura์ฌ์ ์ด์์ ์ ์กฐ๊ณต์ ์
๊ตฌ์ฑ์ด๋ฉฐ, ๊ณ ํ์์จ์ ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ๊ตฌ์ฑ์ ์ํ์ฌ HEROยฎ
๊ณต์ ์ ์ฑํํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ทธ ์ธ N-Voicerยฎ์ HE-VDG ๋ฑ์
Fig. 4. Example of ultrapure water production process.21)
Fig. 5. Ultrapure water production process of Nomura (Japan).22)
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์ใ์ด์ํธใ๊ฐ์ํใ์์ฌ๋ฆผ
๋ํํ๊ฒฝ๊ณตํํ์ง ์ 42๊ถ ์ 10ํธ 2020๋ 10์ 503
ํน์ ๋จ์๊ณต์ ์ ์ ์ฉํ๊ณ ์๋ ๊ฒ์ ์ ์ ์๋ค. ๋ํ ์ฌ์ฉ
ํ ํ ๋ฐ์ํ ํ์์ ์ฌ์ด์ฉ์ ์ํ์ฌ O3 STAGERยฎ๋ผ๋ ๊ณต
๋ฒ์ ์ ์ฉํ๊ณ ์๋ค.
Fig. 6์ ๋ ์ผ Ovivo์ฌ์ ์ด์์ ์ ์กฐ๊ณต์ ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์
๋ค. ์ ์ฒด์ ์ธ ๊ตฌ์ฑ์ Nomura์ฌ์ ๊ณต์ ๊ณผ ์ ์ฌํ๋ ์ ์ฒ๋ฆฌ
์ ๊ตฌ์ฑ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๊ฐ๋ณ ๋จ์๊ณต์ ์ ์ข ๋ฅ๋ ๋ค์ ์ฐจ์ด๊ฐ ์๋
๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋๊ณ ์๋ค. ํํธ ๋ฏธ๊ตญ Dupont์ฌ์ ์ด์์ ์ ์กฐ
๊ณต์ ์ ๊ฒฝ์ฐ Fig. 7์ ๋ํ๋ ๋ฐ์ ๊ฐ์ด ์์ฒด์ ์ผ๋ก ๊ฐ๋ฐํ
์ญ์ผํฌ๋ง๊ณผ ์ด์จ๊ตํ ์์ง ๋ฑ์ ์ฌ์ฉํ๊ณ ์๋ค.
3.2. ์ ๊ฑฐ๋์ ๋ฌผ์ง ๋ณ ๊ธฐ์ ๋ํฅ
3.2.1. ์ฉ์กด ๋ฌด๊ธฐ๋ฌผ
์์ ์ค์ ์ฉ์กด ๋ฌด๊ธฐ๋ฌผ์ ์ฃผ๋ก ์ด์จ์ด๋ฉฐ, ์ผ์ ๋๋ ์ด์์ด
์ ์ ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ๊ณต์ ์์ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ง ๋ฌธ์ ๋ฅผ ๋ฐ์
์ํค๊ฒ ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ฐ๋์ฒด ๊ณต์ ์ ์ํ ์ด์์๋ ์ ๊ธฐ์ ํญ
์ 18 Mฮฉ๏ฝฅcm ์ด์์ผ๋ก ๋ง๋ค์ด์ผ ํ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์ํ์ฌ ์ฉ์กด
๋ฌด๊ธฐ๋ฌผ์ ๋๋๋ฅผ ๊ทน๋จ์ ์ผ๋ก ๋ฎ์ถ์ด์ผ ํ๋ค. ๋ํ, ์๋ชจ๋์,
์ผ์, ์ธ์ฐ, ์๋ฃจ๋ฏธ๋, ๋ณด๋ก , ์นผ์ ๋ฑ์ ํน์ ์ด์จ์ ๋๋๋
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ๊ณต์ ์ ๋ฐ๋ผ ์ง์ ๋ ๊ฐ ์ดํ๋ก ๋ฎ์ถ์ด์ผ ํ๋ค.
์ฉ์กด ๋ฌด๊ธฐ๋ฌผ์ ์ ๊ฑฐ๋ฅผ ์ํด์๋ ์ฃผ๋ก ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ๊ณผ ์ด์จ
๊ตํ์์ง๊ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ค. ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ์ ์ด์จ์ ๊ฑฐ์ ํจ๊ณผ์ ์ธ
๋ฐฉ๋ฒ์ด๋ ๋จ๋ ์ผ๋ก๋ ์ด์์ ์์ฐ์์ ์๊ตฌ๋๋ ์์ง์ ์ป
์ ์ ์์ด ๋ค์ ํ ๋ฒ ์ญ์ผํฌ ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ํ๊ณ (Two pass system),
์ด์จ๊ตํ์์ง๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋จ์ ์ด์จ์ ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก ์ฒ๋ฆฌํ๋ค.
์ฌ๊ธฐ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์ญ์ผํฌ๋ง์ ์ฃผ๋ก BWRO (Brackish Water
Reverse Osmosis) ๋ง์ด ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ, NaCl ์ ๊ฑฐ์จ์ 99.0%์์
Fig. 6. Ultrapure water production process of Ovivo (Germany).23)
Fig. 7. Ultrapure water production process of DuPont (USA).24)
Boungsu Kwon et al.
504 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
99.7% ์ฌ์ด์ ๊ฐ์ ๊ฐ์ง๋ค.24,25) ์ด์์ ์ ์กฐ์ ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๋
์ญ์ผํฌ ๊ณต๋ฒ์ผ๋ก๋ HEROยฎ (High efficiency reverse osmosis)
๊ฐ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ญ์ผํฌ์ ์ ๋จ๊ณ๋ก ์์ด์จ ๊ตํ์์ง์
ํํ์ฐ ์ฅ์น๋ฅผ ๋ฐฐ์นํ์ฌ ํ์ฐ์ผ์ ์ํ ์ค์ผ์ผ ํ์ฑ์ ์ต์
ํ ํ pH๋ฅผ ๋์ฌ ์ค๋ฆฌ์นด์ ๋ณด๋ก ์ ์ ๊ฑฐ์จ์ ๋์ด๊ณ ๋์ ํ
์์จ๋ก ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ์ ์ด์ ํ ์ ์๋ ๊ธฐ์ ์ด๋ค.25) Nomura์ฌ
๊ฐ ๊ฐ๋ฐํ์์ผ๋ฉฐ HEROยฎ ๊ณต์ ์ ๊ธฐ์กด ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ๋ณด๋ค ์ค๋ฆฌ
์นด ๋ฐ ๋ณด๋ก ์ ๊ฑฐ ํจ์จ์ ํฅ์์ํจ ๊ณต์ ์ด๋ค. ๋ณธ ๊ธฐ์ ์ Fig. 8๊ณผ ๊ฐ์ด ์์ด์จ ๊ตํ๊ธฐ, ํ๊ธฐ ์ฅ์น์ ๋์ pH (>10)์์ ์ด
์ ๋๋ ์ญ์ผํฌ ๋ถ๋ฆฌ๋ง ๊ณต์ ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋๋ค.
๊ฐ ๋จ์ ๊ณต์ ์ ๊ฒฝ๋(์์ด์จ ๊ตํ์์ง), ์ด์ฐํํ์(ํ๊ธฐ
์ฅ์น)์ ์ด์จ(์ญ์ผํฌ ๋ถ๋ฆฌ๋ง)์ ๊ณ ํ์์จ(90~98%) ์กฐ๊ฑด์
์ ์ ๊ฑฐํ๊ฒ ๋๋ค. ๊ธฐ์กด ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ์์ ์ค๋ฆฌ์นด๋ ๋ณด๋ก ๊ณผ
๊ฐ์ ์ฝ์ด์จํ ์ข ๋ค์ ์ ๊ฑฐ์จ์ ์ค์ฑ pH ์กฐ๊ฑดํ์ ์ ํ์
์ด์ง๋ง ๋ณธ ์์คํ ์ ์์นผ๋ฆฌ ์กฐ๊ฑด์์ ์ญ์ผํฌ๊ณต์ ์ ์ด์ ํ
์ฌ ๋์ ์ค๋ฆฌ์นด ๋ฐ ๋ณด๋ก ์ด์จ ์ ๊ฑฐ์จ์ ๋ฌ์ฑํ๋ค. ์ค์ ๋ก ๊ธฐ
์กด RO ๊ณต์ ์ ์ ๊ฑฐ์จ๊ณผ ๋น๊ตํ์์ ๋ ๋ณธ ์์คํ ์ ํตํด
์ค๋ฆฌ์นด ์ ๊ฑฐ์จ์ 99%์์ 99.9%, ๋ณด๋ก ์ ๊ฑฐ์จ์ 70%์์
98.5%, ์ ๊ธฐ๋ฌผ ์ ๊ฑฐ์จ์ 95%์์ 99.7%๋ก ํฅ์๋๋ ๊ฒฐ๊ณผ
๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค.26)
์ต๊ทผ์๋ ์ด์จ๊ตํ์์ง ๋์ ์ ๊ธฐํ์ด์จ(Electro deionization,
EDI)์ด ๋๋ฆฌ ์ ์ฉ๋๊ณ ์๋ค.27) EDI๋ ์ด์จ๊ตํ๊ณต์ ์ ๋จ์ ์
๋ณด์ํ ์ ๊ธฐ์ ๋ก ์ ๊ธฐํฌ์ ์ฅ์น์ ์ด์จ๊ตํ๋ง ์ฌ์ด์ ์ด์จ๊ต
ํ์์ง๋ฅผ ์ถฉ์งํ์ฌ ์ด์จ์ ์ ๊ฑฐํ๋ ๊ธฐ์ ์ด๋ค. EDI๋ ์ด์จ๊ต
ํ์์ง ์ฌ์์ ์ํด ์์คํ ์ ์ค๋จ์ํฌ ํ์๊ฐ ์์ด ์ฐ์์ ์ธ
์ด์์ ์์ฐ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ฉฐ, ์ฌ์ํ์๊ฐ ๋ฐ์ํ์ง ์๋ ์ฅ์ ์
๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค. ์ด์์ ๊ณต์ ์ ์ฌ์ฉ๋๋ EDI์ ์๋ก์ DuPontโข
์ EDI-310 ๋ฑ์ด ์๋ค.
3.2.2. ์ ๊ธฐ๋ฌผ
์์ ์ค์ ํฌํจ๋์ด ์๋ ๋น๊ต์ ๋ถ์๋์ด ํฐ ์ ๊ธฐ๋ฌผ์ ๋
๋ถ๋ถ ์ ์ฒ๋ฆฌ์ ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ์์ ์ ๊ฑฐ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ฉ์กด ์ ๊ธฐ
๋ฌผ ์ค urea, trihalomethane (THM), isopropyl alcohol (IPA) ๋ฑ
์ TOC (Total organic carbon) 1 ยตg/L ๋ฏธ๋ง์ ๋๋๊น์ง ์ ๊ฑฐ
ํ๊ธฐ๊ฐ ์ฝ์ง ์๋ค. ์ด๋ฌํ ์ ๊ธฐ๋ฌผ์ด ์ด์์์ ํฌํจ๋๋ฉด ๋ฐ๋
์ฒด ๊ณต์ ๋จ๊ณ์์ ์์จ๊ณผ ์ฅ์น ์ฑ๋ฅ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ผ๋ก
์๋ ค์ ธ ์์ผ๋ฏ๋ก, ์ด๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ๊ธฐ ์ํ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ๊ณต์ ์ด ํ์
ํ๋ฉฐ ์ฃผ๋ก UV ์ฐํ์ ๊ณ ๋์ฐํ์ฒ๋ฆฌ(Advanced oxidation
process, AOP)๊ฐ ํ์ฉ๋๋ค. ์์ค์ urea ์ ๊ฑฐ๋ฅผ ์ํด์๋ UV
(Ultraviolet)์ persulfate๋ฅผ ์กฐํฉํ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ํจ๊ณผ์ ์ด๋ผ๋ ์ฐ
๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ์์ผ๋ฉฐ28), IPA์ ๋ฉํ์ฌ์ ์ ๊ฑฐ์๋185 nm ํ์ฅ์
UV์ ์ด์จ๊ตํ ์์ง๋ฅผ ์กฐํฉํ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ํจ๊ณผ์ ์ด๋ผ๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ
๊ณผ๊ฐ ๋ณด๊ณ ๋ ๋ฐ ์๋ค.29) ํํธ, ์์ฉํ๋ ๊ธฐ์ ๋ก์ Evoqua์
Vanox AOP ๊ธฐ์ ์ ์ฒ๋ฆฌ์์ TOC๋ฅผ 0.5 ยตg/L ์ดํ๋ก ์์
์ ์ผ๋ก ์ ์งํ ์ ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ฐํ๋์๋ค.30)
์ต๊ทผ์๋ ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ์์๋ ์ ๊ธฐ๋ฌผ ์ ๊ฑฐ์จ์ ๋์ด๊ธฐ ์ํ
์๋ก์ด ๋ง์ด ๊ฐ๋ฐ๋์ด ์ ์ฉ๋๊ณ ์๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด FILMTEC
์ SG30LE๋ง์ IPA ์ ๊ฑฐ์จ์ด 92%์ด๋ฉฐ, ์ด๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ BWRO
(Brackish reverse osmosis)๋ง์ธ BW30LE์ 86%์ ๋นํด ๋์
์ ๊ฑฐ์จ์ ๋ํ๋ธ๋ค. ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ์์ ์ ๊ธฐ๋ฌผ์ ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก
์ ๊ฑฐํ ์ ์์ผ๋ฉด ํ๋จ์ AOP ๊ณต์ ์์์ ๋ถ๋ด์ ์ค์ผ ์
์์ผ๋ฏ๋ก ๋ณด๋ค ๊ฒฝ์ ์ ์ด๊ณ ์์ ์ ์ธ ์ ๊ธฐ๋ฌผ์ ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ๊ฐ๋ฅ
ํ๊ฒ ํ ์ ์๋ค.24)
3.2.3. ์ ์
์ด์์ ๋ด์ ์ ์๊ฐ ํฌํจ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฐ๋์ฒด ์จ์ดํผ ํ๋ฉด์
์๋ง์ ํํ์ ๊ฒฐํจ์ด ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ ์์ ์ ๊ฑฐ
๋ ์ด์์ ๊ณต์ ์์ ์ค์ํ ๊ธฐ๋ฅ ์ค ํ๋์ด๋ค. ์ด์์ ๋ด์
์ ์ ๋๋ ์ ์์ ์์ค์ ๋๋ ธ๋ฏธํฐ ํฌ๊ธฐ๋ก ์ ์ดํด์ผ ํ๋ฉฐ ์ด
๋ฅผ ์ํ์ฌ ์ฌ๊ณผ๊ณต์ ์ด ๋ณธ ๊ณต์ ์ ์ฌ์ฉ๋์ง๋ง ์ถ๊ฐ์ ์ธ ์ ์
์ค์ผ์ด ์ ๋ฐ๋ ์ ์์ผ๋ฏ๋ก ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ์ ์ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ์ฌ๊ณผ๋ฅผ
ํ๊ฒ ๋๋ค.
์ ์ ์ ๊ฑฐ๋ฅผ ์ํ์ฌ ์ฌ์ฉ๋๋ ํํฐ๋ ์ ๊ธฐ๋ฌผ ๋๋ ์ด์จ์
์ ์ถ์ด ์๋ ์์ฌ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ๊ฒ์ด์ด์ผ ํ๋ฉฐ, ์ ๋ขฐ์ฑ๊ณผ ์ฑ๋ฅ
์ ๋ณด์ฅํ๊ธฐ ์ํด ์ฌ์ฉ ์ ์ ์๊ฒฐ์ฑ ํ ์คํธ๋ฅผ ๊ฑฐ์ณ์ผ ํ๋ค.
ํํฐ์ ์์ฌ๋ก๋ ๋์ผ๋ก , ํด๋ฆฌ์ํธ๋ , ํด๋ฆฌ์คํฐ ๋ฐ ๋ถ์๊ณ
๊ณ ๋ถ์ ๋ฑ์ด ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด์์ ๊ณต์ ์์ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ
์ํด ์ ์ฐฉ์ ๋๋ ๊ธฐํ ์ค์ผ ์ฒจ๊ฐ์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ง ์๊ณ ์ด ์ฉ
์ ์ ํ๋ค. ํํฐ์ ๋ฏธ์ธ ๋ค๊ณต์ฑ ๊ตฌ์กฐ๋ ์ ์๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ๋ ๊ธฐ
๋ฅ๊ณผ ๋ฐ์ ํ ์ฐ๊ด์ฑ์ด ์์ผ๋ฉฐ, ํ๊ท ์ ์ธ ์ธ๊ณต ํฌ๊ธฐ๋ฟ ์๋
๋ผ ์ธ๊ณตํฌ๊ธฐ์ ๋ถํฌ๋ ์ค์ํ๋ค. ์ฌ๋ฌ ์ข ๋ฅ์ ํํฐ ์ค์์
์ค๊ณต์ฌ๋ง์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ํ์ธ์ฌ๊ณผ๋ง(Ultrafiltration membrane,
UF)์ด ํ์ฌ ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค. UF๋ ์ด์์๋ฅผ ์ํ ํจ์จ
์ ์ธ ์ฌ๊ณผ ๊ธฐ์ ์ด๋ฉฐ ์นดํธ๋ฆฌ์ง ํํฐ์ ๋นํ์ฌ ์๋ช ์ด ๊ธธ๊ณ
๋๋ ธ ๋ฏธํฐ ํฌ๊ธฐ์ ์ ์์ ๋ํ ์ ์ด๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ์ฌ๊ธฐ์ ์
์ฉ๋๋ UF๋ ๋ถํ๋ถ์๋์ด 6,000 ~ 10,000 Dalton ์ ๋์ด
๋ฉฐ, ์ด๋ 10 nm ์ด์์ ์ ์๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ ์ ์๋ ์ธ๊ณต ํฌ๊ธฐ์
ํด๋นํ๋ค.31)
3.2.4. ์ฉ์กด ๊ธฐ์ฒด
์์ ์ค์๋ ์ง์, ์ฐ์, ์ด์ฐํํ์ ๋ฑ์ ๊ธฐ์ฒด๊ฐ ์ฉ์กด ์
ํ๋ก ์กด์ฌํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์์ฒ๋ฆฌ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก๋ ์ ์
๊ฑฐ๋์ง ์๋๋ค. ์ฉ์กด ๊ธฐ์ฒด๋ ๋ฆฌ์๊ทธ๋ํผ ๊ณต์ ์ค์์ ์๋ ฅ
์ฐจ์ด์ ์ํ์ฌ ๊ณต๊ธฐ๋ฐฉ์ธ์ ํ์ฑํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ์จ์ดํผ
์์ ๋ถ์ฐฉ๋์ด ํจํด์ ํ์์ ๋ฐฉํดํ๊ณ ๊ฒฐํจ์ ๋ง๋ค๊ฒ ๋
Fig. 8. Flow chart of high efficiency RO process.
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์ใ์ด์ํธใ๊ฐ์ํใ์์ฌ๋ฆผ
๋ํํ๊ฒฝ๊ณตํํ์ง ์ 42๊ถ ์ 10ํธ 2020๋ 10์ 505
๋ค. ๋ํ ๋ฐ๋์ฒด ์ธ์ ๊ณต์ ์์๋ ์ด์์ ๋ด์ ๊ณต๊ธฐ๋ฐฉ์ธ์ด
์กด์ฌํ๋ฉด ์จ์ดํผ ํ๋ฉด์ ๋ถ์ฐฉ๋์ด ์ธ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋จ์ด๋จ๋ฆด ์
์๋ค. ํํธ ์ฉ์กด ์ฐ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์จ์ดํผ ํ๋ฉด์ ์ฐํ๋ง์ ํ์ฑ
ํ์ฌ ๊ณต์ ์ ์ํฅ์ ์ค ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด์จ๊ตํ ์์ง๋ฅผ ์ฐํ์
์ผ ์๋ช ์ ๋จ์ถ์ํค๋ฉฐ, ๋ฐฐ๊ด์ด๋ ์ฅ์น ๋ด์์์ ๋ฐํ ๋ฆฌ์
๋ฒ์์ ์ด์ง์ํฌ ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ฉ์กด ๊ธฐ์ฒด์ ์ ๊ฑฐ๋ ์ด์
์ ๊ณต์ ์์ ์ค์ํ ๋จ๊ณ ์ค ํ๋์ด๋ค.
์ฉ์กด ๊ธฐ์ฒด์ ํ๊ธฐ๊ธฐ์ ๋ก๋ ํํ์ฐ๋ฒ(DG, Degassing), ์ง
๊ณตํ๊ธฐ๋ฒ(VDG, Vacuum degassing), ๊ณ ํจ์จ ์ง๊ณตํ๊ธฐ๋ฒ
(HE-VDG, High efficiency vacuum degassing), ๋ง ํ๊ธฐ๋ฒ
(MDG, Membrane degassing) ๋ฑ์ด ์๋ค. ํํ์ฐ๋ฒ์ ์ด์ฐํ
ํ์๋ง ์ ๊ฑฐํ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ง๊ณตํ๊ธฐ๋ฒ์ ์ฐ์์ ์ด์ฐํํ์
๋ฅผ ๊ฐ์ด ์ ๊ฑฐํ ์ ์์ผ๋ ์ฒ๋ฆฌ์ ๋ด ์ฉ์กด์ฐ์์ ๋๋๊ฐ ๋
์ ํธ์ด๋ค. ๋ฐ๋ฉด์ ๊ณ ํจ์จ ์ง๊ณตํ๊ธฐ๋ ์ฐ์์ ์ด์ฐํํ์๋ฅผ
๋ชจ๋ ์ ๊ฑฐํ ์ ์์ผ๋ฉฐ ์ฉ์กด์ฐ์์ ๋๋๋ฅผ ๋ฎ์ถ ์ ์์ด ๋ฐ
๋์ฒด ๊ณต์ ์ ์ ํฉํ ๋ฐฉ๋ฒ ์ค ํ๋์ด๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋, ์์ค์ ๋์ด
๊ฐ 15 m ์ด์์ผ๋ก ๋ณ๋์ ์ค์น๊ณต๊ฐ์ด ํ์ํ ๋จ์ ์ด ์๋ค.
ํํธ, ๋ง ํ๊ธฐ๋ฒ์ ์์์ฑ ์ค๊ณต์ฌ ๊ธฐ์ฒดํฌ๊ณผ๋ง์ ์ด์ฉํ๋
๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก32) ํ ๊ณต๋ฒ์ ๋นํ์ฌ ์ง์ ๋๊ฐ ๋์ผ๋ฉฐ, ๋จ์๊ฐ๋ด์
์ ์์ด์ ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ฉฐ, ์ด์ ๋ฐ ์ฅ์น๊ฐ ๊ฐ๋จํ์ฌ ์๋ํ๊ฐ
์ฌ์ธ ๋ฟ ์๋๋ผ ์ฉ์กด ๊ธฐ์ฒด์ ์ ๊ฑฐ์จ์ด ๋น๊ต์ ์์ ์ ์ด๋ฉฐ
์ ์ฉ๋ฒ์๊ฐ ๋๋ค๋ ์ฅ์ ์ ๊ฐ์ง๋ค.33) ๋ํ์ ์ธ ๋งํ๊ธฐ ๋ชจ๋
๋ก๋ 3M์ฌ์ Liqui-Cel ์ค๊ณต์ฌ๋ง์ด ์๋ค.
3.2.5. ๊ธฐํ ์ค์ผ๋ฌผ์ง
๋ฐ๋์ฒด ์์๊ฐ ์ง์ ํ๋จ์ ๋ฐ๋ผ์ ์ด์์ ๋ด ๋ฏธ๋์ผ๋ก ์กด
์ฌํ๋ ๊ณผ์ฐํ์์(H2O2)์ ์ํ ๋ฐ๋์ฒด ์จ์ดํผ์ ์ฐํ ๋ฌธ
์ ๊ฐ ์ ์ฐจ ์ฌ๊ฐํด์ง๊ณ ์๋ค. ์ด๋ฅผ ๋ฐฉ์งํ๊ธฐ ์ํด์๋ H2O2
์ ๋๋๋ฅผ 1 ยตg/L ์ดํ๋ก ๋ฎ์ถ์ด์ผ ํ๋ค. Kurita์์๋ H2O2
์ ๋๋ ์ ๊ฐ์ ์ํ์ฌ 2008๋ ์ ํน์ํ ํ๋ฌ๋ฅผ ์ด์ฉํ
NanosaverTM๋ผ๋ ๊ธฐ์ ์ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค.34)
3.3. ์ด์์ ๊ณต์ ์ ์ค๊ณ์ ๊ฒ์ฆ
๋ฐ๋์ฒด์ ์ง์ ๋๊ฐ ๋์์ง์ ๋ฐ๋ผ์ ๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ๊ณต์ ์
์๋ ๋ ๋์ ์๋๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ์ด์์๋ฅผ ํ์๋ก ํ๊ฒ ๋๋ค.31)
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์ด์์๋ ์ฉ์กด ์ด์จ, ์ ์, ์ ๊ธฐ๋ฌผ,
๋ฏธ์๋ฌผ, ์ค๋ฆฌ์นด ๋ฑ์ ๋๋๊ฐ 0์ ๊ทผ์ ํด์ผ ํ๋ค. ์ค์ ๋ก ํ
์ฌ ๋ฐ๋์ฒด์ฉ ์ด์์๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก 25โ์์ ์ ๊ธฐ์ ํญ์ด
18.2 Mฮฉ๏ฝฅcm ์ด์(์ ๊ธฐ ์ ๋๋ 0.055 ยตS/cm ์ดํ)์ด์ด์ผ
ํ๋ฉฐ ์ด์จ์ฑ ๋ฐ ๋น์ด์จ์ฑ ์ค์ผ๋ฌผ์ง์ ๊ฒ์ถํ๊ณ ์ดํ๋ก ์กด์ฌ
ํ์ฌ์ผ ํ๋ค. ์ด์์์ ์ธ๋ถ์ ์ธ ๊ท๊ฒฉ์ ๋ฐ๋์ฒด ๊ณต์ ์ ์ข
๋ฅ๋ณ๋ก ASTM์ ์ ์๋์ด ์์ผ๋ฉฐ10), ์ด์์ ๊ณต์ ์ ์ค๊ณํ
๋๋ ์ด๋ฌํ ๋ชฉํ ์์ง์ ๋ฌ์ฑํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๋ค์์ ๋จ์๊ณต์
์ ์กฐํฉํด์ผ ํ๋ค.35) ๋ํ ์ด์์ ๊ณต์ ์์๋ ๋จ์ํ ์ฒ๋ฆฌ
ํจ์จ ๋ฟ ์๋๋ผ ์ฒ๋ฆฌ ์์ง์ ์์ ์ฑ์ด ์ค์ํ๋ฏ๋ก, ์ด๋ฅผ ๋ฌ
์ฑํ๊ธฐ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์ค๊ณ์ ๋ฐ์๋์ด์ผ ํ๋ค. ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก
์จ๋ผ์ธ ๊ณ์ธก์ฅ์น์ ์ฐ๋ํ์ฌ ํญ์ ์์ง์ ๊ฐ์ํ๊ณ ์ ์ดํ
์ ์๋ ๋ฐฉ์๋ ๊ฐ์ด ๋ง๋ จ๋์ด์ผ ํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด์์ ๊ณต์
์ ํจ์จ์ ์ธ ์ค๊ณ๋ฅผ ์ํด์๋ ๋ค์ํ ๊ณต์ ์ ์กฐํฉ์ ๋ํ์ฌ
๊ทธ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฒ์ฆํ ์ ์๋ ํ์ผ๋ฟ ๊ท๋ชจ์ ํ๊ฐ์์ค์ ์์ฒด
์ ์ผ๋ก ๋ณด์ ํ๋ ๊ฒ์ด ํ์ํ๋ค.
์ด์์ ๊ณต์ ์ ๊ฒ์ฆ์ ์๋ Fig. 9์ ๊ฐ์ด ๋ฐ๋์ ๋ฆฌ์คํฌ
๊ธฐ๋ฐ์ ์ ๊ณผ์ ์ ์ ๊ทผ๋ฒ(risk-based lifecycle approach)์ ํ
์ฉํด์ผ ํ๋ค.36) ์ด ์ ๊ทผ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ค๊ณ ๋ฐ ๊ฐ๋ฐ, ์ ๊ฒฉ์ฑ ๋ฐ ์ง
Fig. 9. Typical water system validation process flow.36)
Boungsu Kwon et al.
506 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
์์ ์ธ ๊ฒ์ฆ์ 3๋จ๊ณ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด์์ ๊ณต์ ์ ์ค
๊ณ ๋ฐ ์ค์น ํ์๋ ์ด๋ฅผ ๊ฒ์ฆํ๊ธฐ ์ํ ์ฌ๋ฌ ๋จ๊ณ๋ฅผ ๊ฑฐ์ณ์ผ
ํ๋ฉฐ, ์ต์ข ์ ์ผ๋ก ์ ๋ขฐ์ฑ์ ํ์ธํ ํ์ ์ด๋ฅผ ํ์ฅ์์ ํ
์ฉํ ์ ์๋ค.
4. ์ด์์ ์ ์กฐ์ฉ ํต์ฌ ์์ฌ ๊ธฐ์ ๋ํฅ
4.1. ๋ง์์ฌ
4.1.1. RO (Reverse osmosis)
์ด์์ ๊ณต์ ์์ ๋ํ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ์ญ์ผํฌ ๋ถ๋ฆฌ๋ง์
ํด๋ฆฌ์๋ง์ด๋(Polyamine, PA) ๊ธฐ๋ฐ ๋ฐ๋ง ๋ณตํฉ ๋ถ๋ฆฌ๋ง์ด๋ค.
1990๋ ์ด์ ์๋ ์ ๋ฃฐ๋ก์ค(Cellulose acetate, CA) ๊ณ์ด์ ๋ถ
๋ฆฌ๋ง์ด ์ฃผ๋ฅผ ์ด๋ฃจ์์ง๋ง ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ํด ์๋ถํด๋๊ฑฐ๋ pH
๋ณํ์ ๋ฐ๋ผ ์ฝ๊ฒ ๊ฐ์๋ถํด๋์ด ๋ง ์ฑ๋ฅ์ด ์ ํ๋๋ ๋จ์ ์ผ
๋ก ์ธํด, ์ฐ์ํ ๋ด๊ตฌ์ฑ, ๋์ ์ํฌ๊ณผ๋ ๋ฐ ์ผ ์ ๊ฑฐ์จ์ ๊ฐ
์ง PA ๊ณ์ด ๊ณ ๋ถ์๋ฅผ ์ด์์ ๊ณต์ ์์ ์ฃผ์ ์์ฌ๋ก ์ฌ์ฉํ
๊ณ ์๋ค.25) ์ด์์ ์์ฐ์ ์ํ ์์ฉ ์ญ์ผํฌ ๋ถ๋ฆฌ๋ง์ ์ฃผ์
์ ์กฐ์ฌ ๋ฐ ์ธ๋ถ ๋ถ๋ฆฌ๋ง ํน์ง์ Table 13๊ณผ ๊ฐ์ด ์ ๋ฆฌํ์๋ค.
4.1.2. UF
์ด์์ ์์ฐ๊ณต์ ์์ ํ์ธ์ฌ๊ณผ ๋ถ๋ฆฌ๋ง ๊ณต์ ์ ์ต์ข ๋จ๊ณ์
์ ์ฉ๋๋ฉฐ ๋ฐฐ๊ด ๋ฐ ํฑํฌ์์ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ ๋ฏธ์ธ ์ ์์ฑ ๋ฌผ์ง
์ ์ต์ข ์ ๊ฑฐํ๋ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ์ค์นํ๋ค. ํ์ฌ๊น์ง ์์ฒ๋ฆฌ ๋ถ๋ฆฌ
๋ง ์์ฅ์ ๊ณ ๋ถ์ ์์ฌ๊ฐ ๋๋ถ๋ถ์ ์ฐจ์งํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ๋ํ์
์ธ ๊ณ ๋ถ์ ๋ถ๋ฆฌ๋ง ์์ฌ๋ก๋ ๋ถ์๊ณ(PVDF (polyvinylidene
fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene)), ์คํฐ๊ณ(PES
(polysulfone)), ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ฌ๋ ํ๊ณ(PE (polyethylene), PP
(polypropylene))๊ฐ ์๋ค. ํ์ฌ ์ด์์ ์์ฐ์ฉ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๊ณ
์๋ ๊ณ ๋ถ์ ์์ฌ ํ์ธ์ฌ๊ณผ ๋ถ๋ฆฌ๋ง์ ์ฃผ์ ์ ์กฐ์ฌ ๋ฐ ๋งํน์ฑ
์ Table 14์ ๊ฐ๋ค.
์ต์ข ํ์ธ์ฌ๊ณผ๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ ๋๋ถ๋ถ PVDF ๊ณ์ด์ ์์ฌ๊ฐ ์ฌ์ฉ
๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ ์ ์๋ ฅ ๋ฐ ํ๊ณ ์ด์ ์จ๋๋ ๋ถ๋ฆฌ๋ง ๋ชจ๋
ํํ ๋ฐ ์ฌ์ง์ ๋ฐ๋ผ ์๋ก ์์ดํ๋ค. ์ด์์ ์์คํ ์์
Asahi Kasei์ฌ์ OLT ์๋ฆฌ์ฆ ์ ํ์ด ๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์
์ ๋ฐฐ์ถ์ ํ์ ํ๋ก์ธ์ค์ ํ์ค ์ค๋น๋ก ์๋ฆฌ๋งค๊นํ์ผ๋ฉฐ, ์
์ธ๊ณ ๋ฐ๋์ฒด ์ ์ฒด์์ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค.
4.2. ํก์ฐฉ์์ฌ
4.2.1. ์ด์จ๊ตํ์์ง
์ด์์ ๊ณต์ ์ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ํ์ฌ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ ์ด์จ๊ตํ์์ง
๋ ๋๋ถ๋ถ ํฉ์ฑ์์ง๋ก, ๊ณ ๋ถ์ ๋งคํธ๋ฆญ์ค๋ก ์คํฐ๋ (Styrene)
์ ๋๋น๋๋ฒค์ (Divinyl benzene, DVB,)์ ๊ฐ๊ต์ ๋ก ์ฌ์ฉํ์ฌ
3์ฐจ์์ ๋ง์๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฐ์ง ์์ง๋ฅผ ๊ฐ์ฅ ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉํ๊ณ ์๋ค.
์ด์์ ๊ณต์ ์ ๋ฐ๋ผ 1์ฐจ ์์ ์ฒ๋ฆฌ ๊ณต์ ์์๋ ์ผ๋ฐ ์ ์์
์คํ ๊ณผ ์ ์ฌํ ์ด์จ๊ตํ์์ง๊ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ 2์ฐจ ์ด์์ ์ฒ๋ฆฌ ๊ณต
์ ์์๋ ์ด์จ๊ตํ์์ง์์ ๋ถ์๋ฌผ ์ด์จ ํ์ฐฉ์ ๋ฐฉ์งํ๊ธฐ
์ํ์ฌ ์ฌ์๋ ํํ์ ํน์ ํ์ฒ๋ฆฌ๋ ์ด์จ๊ตํ์์ง๊ฐ ์ฌ์ฉ
๋๊ณ ์๋ค. ํ์ฌ ์์ฐ๋๊ณ ์๋ ์ด์์ ๊ณต์ ์ฉ ์ด์จ๊ตํ์์ง
์ ์ฃผ์ ์ ์กฐ์ฌ ๋ฐ ์ ํ ํน์ง์ Table 15์ ๊ฐ๋ค.
Table 13. Feature of reverse osmosis membrane for ultrapure water production by manufacturers.
Manufacturers ModelArea of membrane(m2)
Flow rate (m3/d)
Removal efficiency (%)
Maximum pressure (bar)
Maximum temperature (โ)
pH Residual Chlorine(mg/L)
Filmtec SG30LE-400 37.0 37.0 99.5 41 45 2-11 0.1
TORAY SU-720 27.8 26.0 99.4 20 45 2-10 -
Hydranautics CPA5-LD 37.1 41.4 99.7 41 45 2-11 0.1
LG Chem LG BW 400 ES 37.0 39.7 99.6 41 45 2-11 0.1
Trisep HP 8040 35.2 43.0 99.5 41 50 1-12 0.1
Table 14. Feature of ultra filtration membrane for ultrapure water production by manufacturers.
Manufactures ModelFiltration Media
Flux (LMH)Poresize(ยตm)
Max. injection pressure (bar)
Limited operational temperature(โ)
Limited NaOCl Conc.(mg/L)
Membrane module
Asahi Kasei OLT-6036H PS 470 6,000 Da 9 30 - Hollow fiber
Filmtec DW74-1100 PVDF 40-105 0.03 5 40 2,000 Spiral wound
GE JW2540C-50P PVDF 8-34 - 6.9 50 5,000* Spiral wound
Hydrana-utics HYDRAcap-80 PES 34-110 0.08 5 40 - Spiral wound
Toray HFS-2020 PVDF 36 0.02 3 40 2,000 Hollow fiber
Trisep UB70 PVDF 394 0.03 - - 2,000 Spiral wound* ppm-days
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์ใ์ด์ํธใ๊ฐ์ํใ์์ฌ๋ฆผ
๋ํํ๊ฒฝ๊ณตํํ์ง ์ 42๊ถ ์ 10ํธ 2020๋ 10์ 507
ํ์ฌ ์์ฐ๋๊ณ ์๋ ์ด์์ ์์คํ ์ด์จ๊ตํ์์ง๋
Styrene-DVB ๊ฒ ํ์ ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์์ด์จ ๊ตํ
์์ง์ ์์ด์จ ๊ตํ์์ง์ ์ด์จ ๊ตํ ๋ฅ๋ ฅ์ ๋น์ทํ๊ฒ ์ ์กฐ
ํ์ฌ ๋์ ์ธ์ ๋ฐ ๊ตํ์ ๋๋ชจํ๊ณ ์๋ค. ์ผ๋ฐ ์ด์จ๊ตํ ์
์ง์ ๊ฒฝ์ฐ ๋จ์ ์ ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ 0.3 mm ~ 1.2 mm๋ก ๋ถ๊ท ์ผํ
ํํ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ง๋ง, ์ผ๋ณธ Mitsubishi์ฌ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ ์ ํฌ๊ธฐ
๊ฐ 0.5 mm ~ 0.6 mm๋ก ๊ท ์ผํ๊ฒ ๋ถํฌ๋ ๊ท ์ผ ์ ๊ฒฝ ์ด์จ๊ต
ํ์์ง ์ ์์ ๊ดํ ๋ ธํ์ฐ๋ฅผ ํ๋ณดํ๊ณ ์๋ค.
4.2.2. ์ ๊ธฐ ํ์ผ ๊ธฐ์
์ด์์ ์์ฐ ๊ณต์ ์์๋ ํผ์์ ํ์ผ(Mixed bed deionization,
MBDI) ๊ณต์ ์ด ์ญ์ผํฌ ํ์ฒ๋ฆฌ ๊ณต์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค. MBDI ๋ฐฉ์
์ ํ์ผ๊ธฐ์ ์ ๋ฌด๊ธฐ์ด์จ์ ์ ๊ฑฐ์๋ ๋์ ํจ์จ์ ๋ณด์ด๋, ๋ณต
์กํ ์ฅ์น๊ตฌ์ฑ ๋ฐ ์ด์ ์กฐ์์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ํ์ฌ๋ ์ ๊ธฐํ์ผ
(Electrodeionization, EDI) ๊ณต์ ์ผ๋ก ๋์ฒด๋์๋ค. EDI ๊ธฐ์ ์
์ ๊ธฐํฌ์ ์ฅ์น์ ์ด์จ๊ตํ ์์ง๋ฅผ ๊ฒฐํฉํ ๊ณต์ ์ผ๋ก ์ ๊ทน ์ฌ์ด
์ ๊ณต๊ฐ์ ์ด์จ๊ตํ์์ง๋ก ์ฑ์์ ์ด์ํ๊ฒ ๋๋ค. RO-EDI
๊ณต์ ์์ ๋ฐ์ํ ์ฒ๋ฆฌ์๋ ํํ์ ์ฝํ ํฌ์ ์์ด 12 - 18
Mฮฉ๏ฝฅcm ์์ค์ ์ฒ๋ฆฌ์ ์์ฐ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค.37) ๋ํ ๊ธฐ์กด ์ถ์ ์
ํ์ผ(Capacitive deionization, CDI) ๊ธฐ์ ์์ ์ญ์ ์๋ฅผ ์ธ๊ฐํ
ํ์ฐฉ์ ์ด์จ์ ์ฌํก์ฐฉ์ผ๋ก ์ธํด ์ฌ์ฉ์ด ์ ํ๋๋ ๋ฌธ์ ์ ๋ฅผ
ํด๊ฒฐํ๊ธฐ ์ํด ๋ถ๋ฆฌ๋ง ์ถ์ ์ ํ์ผ(Membrane capacitive
deionization, MCDI) ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ๋ฐํ ์งํ๋๊ณ ์๋ค.
MCDI ๊ณต์ ์ ํก์ฐฉ์ ์ผ์ ๊ฑฐ์จ์ด ๊ธฐ์กด CDI ๊ณต์ ๋ณด๋ค ์ฝ 40%
๋์ผ๋ฉฐ38), ํ์ฐฉ์ ๋ฐ๋์ ๊ทน์ผ๋ก ํ์ฐฉ์ด์จ์ด ํก์ฐฉ๋๋ ์ฌํก์ฐฉ
์ ๋ฐฉ์งํ์ฌ CDI์ ์ฑ๋ฅ์ด ์ ๊ณ ๋๋ ์ฅ์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค. ์ด์
์ ๊ณต์ ์์ ์ฌ์ฉ๋๋ EDI ๊ธฐ์ ๊ณผ MCDI ๊ธฐ์ ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ๋
ํฅ์ Table 16๊ณผ ๊ฐ๋ค.
4.3. ์ ๊ธฐ๋ฌผ ์ฐํ์ฉ ์์ธ์ ๋ฐ์ ์ฅ๋น
์ด์์ ์์ฐ ์์ค์์ ์์ธ์ ์ ์ด์ฉํ ์ ๊ธฐ๋ฌผ์ฐํ ๊ณต์
์ ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ํ๋จ์ ์์นํ์ฌ ์ญ์ผํฌ ๊ณต์ ์ฒ๋ฆฌ์์์์
Table 15. Feature of ion exchange resin for ultrapure water production by manufacturers.
Manufacturers ModelIon exchange capacity (eq/L)
Polymer Functional group Type Cation (H+) Anion (OH-)
Dowex MR-575 LC NG 1.9 1.0 Styrene-DVB, gelSulfonic acid,
Quaternary amineMixed Resin
Rohm & Haas UP6150 >1.8 >1.0 Styrene-DVB, gel - Mixed Resin
Mitsubishi UBKN1U 2.4 - Styrene-DVB, gel Sulfonic acid Strong acid cation
Samyang UPRM200 >2.0 >1.1 Polystyrene๏ผDVBSulfonic acid,Trimethylamine
Mixed Resin
* ppm-days
Table 16. A Trend in research on the electro-deionization (EDI) technology applied to ultrapure water.
ProcessInjection conc. (TDS, ppm)
Removal efficiency (%)
Ion exchange membrane media
Ion exchange resin Electrode Reference
EDI
3.5 99.6 - - - [39]
7.5 96.0Cation : Selemion CMEAnion : Selemion AME
Cation : Purolite CT 175Anion : Purolite A 500
- [40]
12.8 99.6 - - - [37]
13.1 97.6Cation : Neosepta CMXAnion : Neosepta AMX
Cation : Amberlite IRN77Anion : Amberlite IRN78
- [41]
12.8 99.5Cation : Neosepta CMXAnion : Neosepta AMX
Cation : DOWEXAnion : DOWEX
- [37]
35 99.9Cation : Fujifilm Type IIAnion : Fujifilm Type II
Cation : Sulfonated polystyrene
Anion : Quaternary ammonium polystyrene
- [42]
MCDI
200 90.7Cation : Sulfosuccinic acid crosslinked polyvinylalcohol
Anion : --
Activated carbon
[43]
200 96.4Cation : Neosepta CMX
Anion : --
Activated carbon
[44]
10 99.2Cation : Neosepta CMXAnion : Neosepta AMX
-Activated carbon
[45]
Boungsu Kwon et al.
508 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
์๋ฅ ์ ๊ธฐ๋ฌผ์ง์ ์ ๊ฑฐ๋ฅผ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ํ๋ค. UV-C ์์ญ์ 185
nm ํ์ฅ์ ๋ฌผ๋ถ์๋ฅผ ๋ถํดํ์ฌ ๊ฐ๋ ฅํ ์ฐํ๋ ฅ์ ๊ฐ๋ ์์ฐ
ํ๋ผ๋์ปฌ์ ์์ฑ์ํค๋ฉฐ, ์ด ๊ณผ์ ์์ ์์ฑ๋ ์์ฐํ๋ผ๋์ปฌ
์ด ์ฐํ์ ๋ก์จ ์๋ฅ ์ ๊ธฐ๋ฌผ์ง์ ์ ๊ฑฐํ๋ ์ญํ ์ ํ๋ค. ์
์ธ์ ๋ฐ์๊ธฐ๋ ๊ณผ๊ฑฐ ์์ ๊ธฐ๋ฐ์ ์ ์๊ณ ์ถ๋ ฅ(Low pressure
high output, LPHO) ๋จํ๋ฅผ ์ฃผ๋ก ์ฌ์ฉํ์์ผ๋, ์ต๊ทผ์๋
๊ธฐ์กด ์์ ๊ธฐ๋ฐ ์ ์๊ณ ์ถ๋ ฅ ๋จํ๋ฅผ ๊ฐ๋ํ ์๋ง๊ฐ LPHO
๋จํ๋ฅผ ์์คํ ์ ์ ์ฉํ๊ณ ์๋ค. ์ด์์ ์ฒ๋ฆฌ์ฉ UV ์์คํ
์ฃผ์ ์ ์กฐ์ฌ ๋ฐ ์ ํ๋ณ ํน์ง์ Table 17๊ณผ ๊ฐ๋ค.
5. ๊ธฐ์ ํนํ ๋ถ์
5.1. ํนํ ์กฐ์ฌ ๋ฐ ๋ถ์ ๋ฐฉ๋ฒ
๊ตญ๋ด์ธ ๊ธฐ์ ํนํ ๋ถ์์ Wisdomain ํนํ ๋ฐ์ดํฐ๋ฒ ์ด์ค
๋ฅผ ํ์ฉํ์ฌ ์งํํ์์ผ๋ฉฐ, ํ๊ตญ, ์ผ๋ณธ, ๋ฏธ๊ตญ, ์ ๋ฝ, PCT
(Patent Cooperation Treaty, ํนํํ๋ ฅ์กฐ์ฝ) ํนํ๋ฅผ ๋์์ผ๋ก
์ต๊ทผ 10๋ ์ด๋ด์ ์ถ์ ๊ณต๊ฐ ๋๋ ๋ฑ๋ก๋ ํนํ์ ๋ํ์ฌ ๊ฒ
์ ๋ฐ ๋ถ์์ ์ค์ํ์๋ค. ์ด์์ ๊ธฐ์ ํนํ ์กฐ์ฌ์ ์ฌ์ฉ๋
๊ฒ์์์ ๋ค์ Table 18๊ณผ ๊ฐ๋ค.
5.2. ์ฐ๋๋ณ ํนํ ์ถ์ ๋ํฅ
ํด๋น ๊ฒ์์์ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ฒ์๋ ์ต๊ทผ 10๋ ์ด๋ด์ ์ถ์
๊ณต๊ฐ ๋ฐ ๋ฑ๋ก๋ ํนํ์ ์๋ Fig. 10๊ณผ ๊ฐ์ด 518๊ฑด์ผ๋ก ์ง๊ณ
๋์๋ค. ์ด๋ฅผ ๊ตญ๊ฐ๋ณ๋ก ๋ถ๋ฅํ์ฌ ์ฐ๋๋ณ ํนํ ๊ฑด์๋ฅผ ๋์ด
ํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์๋ ๊ทธ๋ฆผ์ ๋ํ๋ด์๋ค. 2010๋ ์ดํ๋ก ์ผ๋ณธ์
์ค์ฌ์ผ๋ก ๊ด๋ จ ํนํ ์ถ์์ด ๊ธ์ํ ์ฆ๊ฐํ์์ผ๋ฉฐ, ํ์ฌ๊น์ง
์ง์์ ์ธ ๊ธฐ์ ํนํ๊ฐ ์ถ์์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค. ์ผ๋ณธ์ ๊ฒฝ
์ฐ ์ต๊ทผ 10๋ ๊ฐ ์ด์์ ๊ธฐ์ ๊ด๋ จ ํนํ๊ฐ ์ฐํ๊ท 10๊ฑด์ผ๋ก
์ง๊ณ๋์๋ค.
5.3. ๊ตญ๊ฐ๋ณ ํนํ ์ถ์ ๋ํฅ
์ด์์ ์ฅ์น ๋ฐ ์์คํ ๊ด๋ จ ํนํ๋ Fig. 11๊ณผ ๊ฐ์ด ์ผ๋ณธ
์ด ์ ์ธ๊ณ ํนํ ์ถ์ ์ค 56%๋ฅผ ์ฐจ์งํ๋ฉฐ ๊ฐ์ฅ ํฐ ๋น์จ์
์ ์ ํ๊ณ ์๋ค. ๋ค๋ฅผ ์ด์ด ๋ฏธ๊ตญ PCT ์์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ ํ
๊ตญ์ 4.9%๋ฅผ ์ ์ ํ๊ณ ์๋ค. ์ด์์ ์ ์กฐ ์ฅ์น ๋ฐ ๋ฐฉ๋ฒ๊ณผ ๊ด
๋ จ๋ ๊ธฐ์ ์ด ์ผ๋ณธ์ ์ํด ์ฃผ๋๋๊ณ ์์์ ํ์ธํ ์ ์๋ค.
5.4. ํนํ ์ถ์์ธ ํํฉ
์ ์ธ๊ณ ์์ฅ ์ด์์ ํนํ ๊ด๋ จ ์ถ์์ธ์ Fig. 12์ ๊ฐ์ด ๋ถ
์ํด ๋ณธ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ผ๋ณธ์ ์ฃผ์ ์ด์์ ๊ด๋ จ ์ฌ์ ์์ธ Kurita์ฌ,
Japan Organo์ฌ, Nomura์ฌ๊ฐ ์ ์ฒด ์ถ์ ๊ฑด์์ 71%๋ฅผ ์ฐจ์ง
ํ์ฌ ์ ๋์ ์ธ ๊ธฐ์ ์ฐ์๋ฅผ ์ ํ๊ณ ์์์ ํ์ธํ ์ ์๋ค.
Kurita์ฌ๋ ์ด 192๊ฑด์ ํนํ๋ฅผ ์ถ์ํ์ฌ ์ต๋ค ์ถ์์ธ์ผ๋ก ํ
์ธ๋์์ผ๋ฉฐ, ๊ทธ ๋ค๋ฅผ ์ด์ด Oragano์ฌ 69๊ฑด, Nomura Micro
Science์ฌ 58๊ฑด์ ํนํ๋ฅผ ๊ฐ๊ฐ ์ถ์ํ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ํ์ฌ ์ด์
์ ์์ฅ์ ์ง๋ฐฐ์ ์์น์ ์๋ ์ผ๋ณธ์ 3๊ฐ ๊ธฐ์ ์ด ์ด์์ ๊ด
๋ จ ์ฐ๊ตฌ ๋ฐ ํนํ์์๋ ์ฃผ๋์ ์ธ ์์น๋ฅผ ์ ํ๊ณ ์์ด ์ง์์
์ธ ๊ธฐ์ ์ฐ์๋ฅผ ํ๋ณดํ๋ ค ๋ ธ๋ ฅํ๊ณ ์์์ ์ ์ ์๋ค.
Fig. 11. Share of patent by countries related to ultrapure water treatment technology.
Table 17. Feature of UV oxidizer for ultrapure water production by manufacturers.
Manufacturers Manufacturer A Manufacturer P Manufacturer E
Type Horizontal, U-shape Horizontal, U-shape Horizontal, U / S / L-shape
Lamp - 156 W 155 / 170 W
UV wavelength (nm)185 (Oxidation) 254 (Sterilization)
185 (Oxidation) 254 (Sterilization)
185 (Oxidation) 254 (Sterilization)
Safety switch Electronic type Electronic type Electronic type
Fig. 10. Distribution of patent by countries related to ultrapure water treatment technology.
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์ใ์ด์ํธใ๊ฐ์ํใ์์ฌ๋ฆผ
๋ํํ๊ฒฝ๊ณตํํ์ง ์ 42๊ถ ์ 10ํธ 2020๋ 10์ 509
5.5. ๋จ์ ๊ณต์ ๋ณ ํนํ ์ถ์ ๋ํฅ
์ด์์ ์ ์กฐ ๊ธฐ์ ๋ณ ์ง๋ 10๋ ๊ฐ ๊ตญ๋ด์ธ ํนํ ๊ฑด์์ ๋
ํ ๋ํฅ์ ์ดํด๋ณด๋ฉด Fig. 13๊ณผ ๊ฐ๋ค. ์ด์จ ๊ตํ ๊ธฐ์ ๊ด๋ จ ํน
ํ๊ฐ 226๊ฑด์ผ๋ก ์ ์ฒด ์ด์์ ๊ณต์ ๋จ์๊ธฐ์ ์์ 40%๋ก ๊ฐ
์ฅ ๋์ ๋น์จ์ ์ฐจ์งํ๊ณ ์๋ค. ๋ค๋ฅผ ์ด์ด ์์ธ์ ์ฅ์น, ์ญ
์ผํฌ ๋ถ๋ฆฌ๋ง, ํ์ธ์ฌ๊ณผ, ์ ๊ธฐ ํ์ด์จ ๊ณต์ ์์ผ๋ก ํนํ ์ถ์
์ด ๋จ์ ์ ์ ์๋ค.
5.6. ์ฃผ์ ๊ณต์ ๊ธฐ์ ํนํ ํํฉ
์ด์์ ์ ์กฐ์ ๊ด๋ จํ ๊ธฐ์ ์ ๊ฐ ํ์ฌ๋ณ๋ก ๋ค์ํ ํนํ๊ฐ
๋ฑ๋ก๋์ด ์๋ค. ์ด๊ธฐ์ ๋ฑ๋ก๋ ํนํ๋ ์ฃผ๋ก ์ด์์ ๊ณต์ ์
๊ธฐ๋ณธ์ ์ธ ์กฐํฉ์ ๋ํ ๊ฒ์ด ๋ค์์ด๋ฉฐ, ์ต๊ทผ ๋ค์ด์๋ ํน๋ณ
ํ ๋จ์ ๊ณต์ ๋๋ ์ฅ์น๋ฅผ ์ถ๊ฐํ์ฌ ๊ธฐ์กด์ ์ด์์ ๊ณต์ ๋ณด
๋ค ํจ์จ์ ๋์ด๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์ฃผ๋ก ํนํ๋ก ๋ฑ๋ก๋๊ณ ์๋ค.
Kurita์์ ๋ฑ๋กํ US5,385,664 ํนํ๋ ์ด 9๊ฐ ๊ณต์ ์ ๊ฑฐ
์ณ ์ด์์๋ฅผ ์ ์กฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด ๋ฐฉ๋ฒ์
MF/UF(์ ์ฒ๋ฆฌ), 1์ฐจ ์ญ์ผํฌ, 2์ฐจ ์ญ์ผํฌ, ํผํฉ์ ์ด์จ๊ตํ ์
์ง, ์ ์ UV ์ฐํ, ํผํฉ์ ์ด์จ๊ตํ์์ง, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ต์ข UF ๊ณต
์ ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋์ด ์๋ค.46) Nomura์์ ๋ฑ๋กํ WO97/30939
ํนํ๋ ๋ง์ฌ๊ณผ ์ ์ฒ๋ฆฌ, ์ด์จ๊ตํํ, ํํ์ฐํ, ์ญ์ผํฌ, UV ์ฐ
ํ, ํผํฉ์ ์ด์จ๊ตํํ, ์ง๊ณต ํ๊ธฐ์ฅ์น, UV ์ฐํ, ํผํฉ์ ์ด์จ
๊ตํํ, UF, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์์ง ๋ชจ๋ํฐ๋ง ์ฅ์น๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ์์คํ ์
์ ์ํ๊ณ ์๋ค.47) ํํธ, Organo์ ํนํ JP2004141805A์์
๋ ํผํฉ์ ์ด์จ๊ตํ์์ง์์ ์ ์ถ๋๋ ์ ์๋ก ์ธํ ๋ฌธ์ ๋ฅผ
ํด๊ฒฐํ๊ธฐ ์ํ ๊ฐ์ ๋ ๋ฐฉ์์ ์ด์์ ์ ์กฐ ์กฐํฉ๊ณต์ ์ ์ ์
ํ๊ณ ์๋ค.48)
Nomura์ ํนํ JP2013215679A๋ ์์ ์ ์ธ ์ฒ๋ฆฌ์์ ์
์ง์ ์ป๊ธฐ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ต๋ 19๊ฐ์ ๋จ์๊ณต์ ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ
๋ ์ด์์ ์ ์กฐ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์ ์ฉํ์ฌ ์ฒ๋ฆฌ
์ ๋ด์ ์ ์์์ TOC๋ฅผ ๋ฎ๊ฒ ์ ์งํ ์ ์์์ ๋ณด๊ณ ํ๊ณ
์๋ค.49) Kurita์ US 2013/0048558 A1 ํนํ์์๋ ์์ค์
๋ฏธ๋ urea๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ๊ธฐ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ ํฌํจํ ์ด์์ ๊ณต์ ์
๋ํ ๊ธฐ์ ์ ์ ์ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ๊ธฐ์๋ ์ฐํ ๊ณต์ ๊ณผ ์๋ฌผ
ํ์ ์ธ ๊ณต์ ์ ์กฐํฉํ์ฌ urea๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ๊ณ ์๋ค.50) Evoqua์
์๋ US 8,741,155 B2 ํนํ๋ฅผ ๋ฑ๋กํ์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ๊ธฐ์๋ ํ
ํ ๋ฐฉ์ฌ์ (actinic radiation)์ ์ด์ฉํ ๋ผ๋์นผ ์ ๊ฑฐ์ฅ์น๋ฅผ
ํฌํจํ ์ด์์ ์ ์กฐ๊ธฐ์ ์ ์ ์ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ํตํ์ฌ
ํํ์ฝํ์ ์ฌ์ฉ๋์ ์ค์ด๋ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๊ฐ์ ธ์ฌ ์ ์๋ค๊ณ ๋ณด
๊ณ ํ๊ณ ์๋ค.51) Organo์์๋ US2019/0217250 ํนํ๋ฅผ ๋ฑ
๋กํ์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ๊ธฐ์๋ ๋ค์์ UF๋ก ๊ตฌ์ฑ๋์ด ์๋ ์ ์
์ ๊ฑฐ ๊ณต์ ์ ํฌํจํ ์ด์์ ๊ณต์ ์ ์ ์ํ๊ณ ์๋ค. ์๋ก ๋ค
๋ฅธ ํน์ฑ์ ๊ฐ์ง๋ 1์ฐจ UF์ 2์ฐจ UF๋ฅผ ์ด์ฉํจ์ผ๋ก์ ์ ์
์ ๊ฑฐํจ์จ์ ๋์ผ ์ ์๋ ๊ฒ์ ๋ณธ ๊ธฐ์ ์ ํน์ง์ผ๋ก ๋ณผ ์
์๋ค.52)
5.7. ๊ธฐ์ ๊ตญ์ฐํ ํํฉ
Table 19์ ๊ฐ์ด ์ด์์ ์์ฐ ์์คํ ์ ๋จ์ ๊ณต์ ์์ ์ฃผ
๋ก ์ ์ฉ๋๋ ์ ํ์ ์ธ์ฐ, ํนํ ์ผ๋ณธ ์ ํ์ด ๋๋ถ๋ถ์ ์์ฅ
์ ์ ์ ํ๊ณ ์๋ค. ์ญ์ผํฌ๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ ๋๋๋ด์ฝ(Nitto Denco)
์ฌ, ํ์ธ์ฌ๊ณผ๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ ์์ฌํ์นด์ธ์ด(Asahi Kasei)์ฌ, ์ด์จ
๊ตํ์์ง์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฏธ์จ๋น์ธ (Mitsubishi)์ฌ ๋ฑ์ด ์ด์์ ์ฃผ์
๊ณต์ ์ ๋ํ ์ ํ์ ๊ณต๊ธํ๊ณ ์๋ค. ์ต๊ทผ ์ผ๋ณธ์ ์์ถ ๊ท์
Fig. 12. Distribution of patent application by companies related to ultrapure water treatment technology.
Table 18. Search formula by country used for patent search.Countries Search formula
Korea / Japan TI = Ultra pure water AND (product OR system OR apparatus OR equipment)
China/USA/Europe/PCT TI = (Ultra near pure OR Ultrapure) AND water AND (product OR system OR apparatus OR equipment OR process)
Fig. 13. Current state of patent by unit technology applied to ultrapure water treatment system (2009-2019).
Boungsu Kwon et al.
510 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
๋ก ์ธํ ์์ฌ, ๋ถํ, ์ฅ๋น์ ๊ตญ์ฐํ์จ ์ ๊ณ ๊ฐ ์ฃผ์ ์ด์๋ก
๋๋๋์ด ํ์ฌ ๊ตญ๋ด์์ ์์ฒ๋ฆฌ ๊ด๋ จ ๊ธฐ์ ๋ค์ด ์ด์์ ์ ์กฐ
์ฉ ํต์ฌ ์์ฌ ๋ฐ ๋จ์๊ณต์ ๋ฐ ์ค์ฉํ ์ฐ๊ตฌ ๊ฐ๋ฐ์ ์งํํ๊ณ
์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ธ๊ตญ ๊ธฐ์ ์ ์ํด ์ค๊ณ/์ด์๋๊ณ ์๋ ์ด์์
์์ฐ์ ๊ณต์ ํน์ฑ์ ๋จ์ผ ๊ณต์ ๋ด์์ ์ธ์ฐ ์์ฌ(ํนํ ์ผ๋ณธ
์ฐ ์์ฌ)๋ฅผ ๋์ฒดํ์ฌ ๊ตญ์ฐ ์์ฌ, ๋ถํ, ์ฅ๋น๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ
์ ๊ฑฐ์ ๋ถ๊ฐ๋ฅํ ์ค์ ์ด๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด์์ ์์ฐ ์์คํ ์
๊ตญ์ฐํ๋ฅผ ์ํด์๋ ๊ตญ์ฐ ์ ํ์ ์ฑ๋ฅ์ ํฅ์์ํค๋ ๊ฒ๊ณผ ๋
๋ถ์ด, ๊ตญ์ฐ ์ ํ์ ์์ฉํํ ์ ์๋ ํ์ฅ ์ ์ฉ ํ์์ฑ์ด ๋
๋๋๊ณ ์๋ค.
6. ๊ฒฐ ๋ก
6.1. ์์ฝ
๊ณผ๊ฑฐ 1980๋ ๋ ์ผ๋ณธ์ ์ ์์ฐ์ ๊ณผ ํจ๊ป ๋ฐ์ ๋์ด์จ ๋ฐ๋
์ฒด์ฉ ๊ณต์ ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ณต์ ์ฉ์์ธ ์ด์์๋ ๋ฐ๋์ฒด ์ฌ์ ์
์ฑ์ฅ๊ณผ ๊ธฐ์ ๋ฐ์ ์ ๋ฐ๋ผ ์๊ตฌ๋๋ ๋ฌผ์ ์๋๋ ์๊ฒฉํด์ง๊ณ
์๋ค. ์ด๋ฌํ ์ด์์ ์์ฐ์ ์ํด ์๊ตฌ๋๋ ์์ฒ๋ฆฌ ๋จ์๊ณต
์ ์ ์ ์ ๋ ๋ณต์กํ๊ณ ๋ค์ํด์ง๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ์ต๊ทผ ๋จ์ ๊ณต์
์ ๊ธฐ์ ๋ฐ์ ์ ์์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ํ ์ฝํ์ ์ ๊ฐํ๊ธฐ ์ํด ์ ๊ธฐ
ํ์ด์จ(EDI)๊ณผ ๊ฐ์ ์นํ๊ฒฝ ์์ฒ๋ฆฌ๊ณต์ ์ ๊ฐ๋ฐํ๋ ์ถ์ธ์ด
๋ค. ์์ธ๋ฌ ๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ๊ณต์ ์ ์ฉ์ ์ฌ์ฉ๋์ ์ ๊ฐํ๊ธฐ ์
ํด ์ฌ์ด์ฉ์์ค์ ์ด์ํ๋ค ๋ฐ์๋๋ ๋๋ถํด์ฑ ๋ฏธ๋ ๋ฌผ์ง
(i.e. Urea, THM, IPA ๋ฑ)์ ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ํ ์ ๊ณต์ ๊ฐ๋ฐ์ ๊ด
ํ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์งํ ์ค์ด๋ค.
์ด์์์ ์์ง์ ๋ฐ๋์ฒด ์ ํ ์์ฐ์ ๋ถ๋๋ฅ ๊ณผ ์ง๊ฒฐ๋๋ฏ
๋ก ์์ง๊ณผ ์๋์ ์์ ์ฑ์ด ํ๋ณด๋๋ ๊ณต์ ์ค๊ณ๊ฐ ์ค์ํ๋ฉฐ
๋จ์ ๊ณต์ ์ ์ค๊ณ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๋จ์ ๊ณต์ ์ ์กฐํฉํ์ฌ ๋ฐฐ์นํ
๋ ์์คํ ์ค๊ณ๊ฐ ์ด์์ ๊ธฐ์ ์ ํต์ฌ์ด๋ฉฐ ์ ๋ฌธ์ ์ฒด๋ณ๋ก ์ด
์ ๋ํ ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ ํ๋ณดํ๊ณ ์๋ค. ํนํ, ์ ์ธ๊ณ ์ด์์ ๊ด๋ จ
ํนํ ๋ํฅ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ ์ผ๋ณธ์ ์์ ๊ธฐ์ ์์ ์ ์ธ๊ณ ํนํ์
71%๋ฅผ ์ ์ ํ๊ณ ์๊ณ , ์ด์ด์ ๋ฏธ๊ตญ๊ณผ ํ๊ตญ์ด ํนํ ์ถ์ ์
์๋ฅผ ์ ์งํ๊ณ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด์์ ์์๊ฐ ๋ง์ ํ๊ตญ์ ์
์ฒด ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์ํ๋ฉฐ, ์ด์์ ์์ฐ์ ์ํ ๊ฐ๋ณ ๋จ์ ๊ณต
์ ์ ๋ํ ๊ธฐ์ ์ ๋ณด์ ํ ๊ตญ๋ด ๊ธฐ์ ๋ค์ ๋ค์ํ๊ฒ ์์ผ๋,
ํ์ฅ ์ ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ ์์ฉํ ๊ธฐ์ ๋ฐ ์ด์์ ํตํ ์ฑ๋ฅ ๋ณด์ฅ
๋ฅ๋ ฅ์ด ๋ถ์กฑํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด์์ ๋ถ์ผ์ ๊ตญ์ฐํ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ
์ ๋จ์ ๊ณต์ ์ ๊ฒฝ์ฐ ํ์ฅ ์ ์ฉ์ ํตํ ์์ฉํ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์
๋ ธ๋ ฅ์ด ํ์ํ๋ฉฐ, ์ด๋ ๊ฒ ๊ฐ๋ฐ๋ ๊ตญ์ฐ ๋จ์๊ณต์ ๋ค์ ์กฐํฉ
๋ฐ ๋ฐฐ์น๋ฅผ ํตํด ์๋๊ณผ ์์ง ์ธก๋ฉด์์ ์ ๋ขฐ์ฑ์ด ํ๋ณด๋ ์
์๋ ์ด์์ ์์ฐ ์ค๊ณ ๊ธฐ์ ์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ๋ค.
6.2. ์ด์์ ์ ์กฐ ํต์ฌ๊ธฐ์ ์ ๊ตญ์ฐํ๋ฅผ ์ํ ์ ์ธ
๊ณต์ฅ์ ์ ํ์ ์์ฐํ๋๋ฐ ํ์ํ ๊ณต์ ์ฉ์ ์ค ๋ฐ๋์ฒด์
๊ฐ์ ์ฒจ๋จ ์ฐ์ ์ ์ ํ ์ ์กฐ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์๋ฅผ
โ์ด์์โ๋ผ๊ณ ํ์ฅ์์ ํต์นญํ์ฌ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค. ์ด๋ฌํ ์ด
์์ ์ ์กฐ๋ ๊ธฐ์กด์ ์ ์์ฅ์์ ๊ณต๊ธํ๋ ๊ณต์ ์ฉ์(์นจ์ ์)
์ ๋ํด ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก 20~30์ฌ๊ฐ์ ๋จ์ ์์ฒ๋ฆฌ ๊ณต์ ์ ํตํด
๋ฌผ์ ์์ฐํ๋ ๊ธฐ์ ์ง์ฝ์ ์ด๋ฉฐ ๊ณ ๋์ ์ค๊ณ, ์ด์๊ธฐ์ ์ด
์๊ตฌ๋๋ ์์ง๋์ด๋ง ๋ถ์ผ์ด๋ค. ๊ทธ๋์ ์ด์์ ๊ณต์ ์ ์ค๊ณ
๋ฐ ์ ์ฉ๋๋ ์์ฒ๋ฆฌ ์ฅ๋น์ ์์ฌ, ๋ถํ ๋ฑ์ ์ธ๊ตญ์ ์์ ์
์ฒด์ ์ํด ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ด ํ๋ณด๋๊ณ ํ์ฅ์ ์ ์ฉ๋์ด ์๋ค.
์ ์ธ๊ณ ๋ฐ๋์ฒด ๋ฐ ์ ์ ์ฐ์ ์ ํ๊ตญ์ ์ ์กฐ์ ์ฒด๋ค์ ๋น์ค
์ด ๋์ ๋งํผ ๊ตญ๋ด ์ด์์์ ์ฌ์ฉ๋ ๋ฐ ์๊ตฌ๋๋ ์ด์์ ์
์ง ๋ํ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ํ๊ตญ์ ์ฐ์ ํ์ฅ์ด ์ค์ํ ์ญํ ์ ํ
๊ณ ์์์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ ์ด์์ ์์ฐ๊ด๋ จ ํต์ฌ๊ธฐ์ ์ธ ์ค๊ณ ๋ฐ
์ฅ์น๋ ์ธ๊ตญ์ ๊ธฐ์ ์ ์์กดํ๊ณ ์์ด ์ด๋ฅผ ๊ทน๋ณตํ๊ธฐ ์ํ
๊ตญ์ฐํ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ ๋ ธ๋ ฅ์ด ํ์ํ๋ค.
์ด๋ฅผ ์ํด ์ด์์ ์์ฐ์ ์ํ ์์ฌ, ๋ถํ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ฅ๋น์
๊ตญ์ฐํ ๊ฐ๋ฐ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ด๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ฅ์น ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ฅ์น๋ฅผ
์กฐํฉํ ์ ์ฒด ์์คํ ์ ์ด์์ ํตํด ์ค๊ณ ๊ธฐ์ ์ ํ๋ณดํด์ผ
ํ๋ฉฐ, ์ด์์๋ ์ฐ์ ํ์ฅ์ ์ ํ๊ณผ ์ง๊ฒฐ๋๋ ๊ณต์ ์ฉ์์ด๋ฏ
๋ก ์์คํ ์ ์ฑ๋ฅํ๊ฐ๋ฅผ ํตํ ์์ ์ฑ์ ๊ณ ๋ คํ ํ์๊ฐ ์๋ค.
๋ง์ง๋ง์ผ๋ก ์์ง๋์ด๋ง ์ฐ์ ์ ํน์ฑ์ ์ค๊ท๋ชจ ํ๋ํธ ๊ตฌ
์ถ์ ํตํ ์ฑ๋ฅ ๊ฒ์ฆ์ ํตํด ์ค์ ์์์ฒ๋ก๋ถํฐ์ ๊ธฐ์ ์
์ ๋ขฐ์ฑ์ ์ ์ฆํ๋ ๊ฒ์ด ์ค์ํ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ
์ ์ํด์๋ ๋ค์ํ ์์ฒ๋ฆฌ ์ฅ๋น๊ฐ ์ง์ฝ๋์ด ๋ค์ํ ๋ถ์ผ์
์์ฒ๋ฆฌ ๋จ์ ๊ณต์ ์ ์์ ๊ธฐ์ ๊ณผ ์ด๋ฅผ ์ง์ฝํ๋ ๊ณ ๋์ ์
์ง๋์ด๋ง์ด ์๊ตฌ๋๋ ์ด์์ ๊ธฐ์ ์ ํน์ฑ์ ๋ค์ํ ์ฐ, ํ,
์ฐ ์ ๋ฌธ๊ฐ๋ค์ด ํจ๊ป ๊ธฐ์ ์ ๊ฐ๋ฐํ ํ์๊ฐ ์์ผ๋ฉฐ, ํ๋ํธ
Table 19. Market-dominant materials, parts and equipment by ultrapure water production system unit technology.
Unit processMajor Manufacturers
Domestic ManufacturersJapan USA/Europe
Ultrapure water process
RO membrane Nitto Denko, Asahi Kasei, Toray DOW LG Chem.
UF membrane Asahi Kasei - LOTTE Chem., SINOPECS
Ion exchanger resin Mitsubishi DOW, Rohm&Hass SAMYANG
EDI Kurita DOW, EVOQUA HUVIS WATER
UV oxidizer Photo Science Aquafine ECOSET, FNS
Other equipmentValve Sekisui - ASUNG
Measuring instrument Rion, PMS GE, Sievers -
๋ฐ๋์ฒด ์ ์กฐ์ฉ ์ด์์ ์์ฐ๊ธฐ์ ๋ํฅ ๋ฐ ๊ตญ์ฐํ ํ์์ฑ
๊ถ๋ณ์ใ์ด์ํธใ๊ฐ์ํใ์์ฌ๋ฆผ
๋ํํ๊ฒฝ๊ณตํํ์ง ์ 42๊ถ ์ 10ํธ 2020๋ 10์ 511
๊ตฌ์ฑ์ ์ํ ๋น์ฉ ๋ฐ ์ด์, ๋ถ์ ๋น์ฉ์ด ๊ณ ๊ฐ์ด๋ฏ๋ก ์ ๋ถ์ฐจ
์์ ์ฌ์ ์ ์ง์์ด ์ ์คํ๋ค. ๋ง์ง๋ง์ผ๋ก ๊ณ ์๋์ ์ด์์
๋ ์์ง ๋ถ์์ ํตํด ๊ธฐ์ ๋ฌ์ฑ์ฌ๋ถ๋ฅผ ํ๋จํ ์ ์์ง๋ง, ์ง
์ ์ ํ์์ฐ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ด์์ ํ์ง์ ํ๊ฐํ๋ ๊ฒ์ด ๊ฐ์ฅ
์ค์ํ๋ฏ๋ก ์ฐ๊ตฌ๊ฐ๋ฐ ๋จ๊ณ์์ ๊ตฌ์ถํ ์ด์์ ํ๋ํธ๋ฅผ ๋
์์ผ๋ก ์ ํ ์์ฐ์ ์ฌ์ฉํ ์ ์๋ ์์์ฒ๊ฐ ํจ๊ป ๊ธฐ์ ๊ฐ
๋ฐ์ ์ฐธ์ฌํ๋ค๋ฉด ํน์ ๊ตญ๊ฐ์ ์์๋ง์ด ๋ณด์ ํ๊ณ ์๋ ์ด์
์ ์์ฐ๊ธฐ์ ์ ๊ตญ์ฐํ ๊ฐ๋ฐ์ด ์๋น๊ฒจ ์ง๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๋ค.
Acknowledgement
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ K-water์ฐ๊ตฌ์ 2020๋ โ๋ง์ถคํ ๊ณ ์๋ ๊ณต์ ์ฉ์
(ASTM D5127 E-1.3) ์ฌ์ ์ถ์ง์ ์ํ ์ค์ฆํ ์ด์ ๊ธฐ์
๊ฐ๋ฐโ ์ฐ๊ตฌ๊ณผ์ ๋ฐ ์ฐ์ ํต์ฐ์์๋ถ โ์์ฌ๋ถํ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ฌ์ ,
๊ณ ์๋(18 Mega ohms ์ด์) ์ด์์ ์์ฐ์ ์ํ ์ฐ์์ํ
์ด์จ์ฅ์น ๊ฐ๋ฐ(20010491)โ์ผ๋ก ์ง์๋ฐ์ ๊ณผ์ ์ ๋๋ค.
References
1. Law on Industrial Location and Development Home Page,
http://www.law.go.kr/LSW//lsInfoP.do?lsiSeq=206412&efYd
=20190401#0000, April(2019).
2. Water Law Home Page, http://www.law.go.kr/%EB%B2%9
5%EB%A0%B9/%EC%88%98%EB%8F%84%EB%B2%95,
Norvember(2019).
3. B. S. Choi, Issue report of ultrapure water industry and
technology trends, 1st ed., Korea Agency for Infrastructure
Technology Advancement(KAIA) Publishing, Anyang-si,
Gyeonggi-do, Korea, pp. 1-16(2013).
4. Law on Industrial Integration and Factory Establishment
Home Page, http://www.law.go.kr/LSW//lsInfoP.do?lsiSeq=
211677&efYd=20191126#0000, Norvember(2019).
5. K-water Water Quality Management Standards, K-water,
1st ed., K-water Publishing, Daedeok-gu, Daejeon, Korea,
pp. 8-9(2019).
6. National Indicator System(Korea Customs Service) Home
Page, http://www.index.go.kr/potal/main/EachDtlPageDetail.
do?idx_cd=2455, June(2020).
7. M. Peter-Varbanets, W. Gujer, W. Pronk, Intermittent operation
of ultra-low pressure ultrafiltration for decentralized drinking
water treatment, Water Res., 46(10), 3272-3282(2012).
8. Water Supply and Water Quality Standards of Boiler Home
Page, http://www.ks.or.kr/library/search/tosearch.do?kwd
=%EB%B3%B4%EC%9D%BC%EB%9F%AC+%EA%B8%
89%EC%88%98, Norvember(2017).
9. Master Plan for High Purity Industrial Water Plant
Development for Gumi City Industrial Complex, 1st ed.,
Gumi City Publishing, Gumi-si, Gyeongsangbuk-do, Korea,
pp. 41-43(2016).
10. American Society of Mechanical Engineer(ASME) Home
Page, https://www.asme.org/publications-submissions/books/
find-book/asme-consensus-documents-feedwater-boiler-water-
steam-lay-boiler-systems-cd-rom(2003).
11. American Society for Testing acd Materials International
(ASTM) Home Page, https://www.astm.org/DATABASE.
CART/HISTORICAL/D5127-13(2013).
12. K-water Daesan Customized Industrial Water Business
Agreement, 1st ed., K-water Publishing, Daedeok-gu, Daejeon,
Korea(2016).
13. S. Leea, S. R. Suwarno, B. W. H. Quek, L. Kim, B. Wu,
T. H. Chong, A comparison of gravity-driven membrane
(GDM) reactor and biofiltration + GDM reactor for seawater
reverse osmosis desalination pretreatment. Water Res., 154,
72-83(2019).
14. K. H. Lee, Current Status and Strategy of Strategic Materials
in Water Treatment, in Proceedings of 2019 Autumn Forum,
3(2), KSEE, BEXCO, Busan, pp. 14(2019).
15. Global Water Data Home Page, https://www.gwiwaterdata.
com(2020).
16. The Chicago Sentinel Home Page, https://www.ccsentinel.
com/uncategorized/ultrapure-water-market-latest-advancements
-and-scope-2019-2025/(2019).
17. Media Analytics Lt, Market Insight: Global Water Market
2018, 2nd ed., Media Analytics Ltd Publishing, Oxford, UK,
pp. 39-59(2017).
18. K-water, Industrial Water Market Analysis and Efficient
Supply Plan, 1st ed., K-water Publishing, Daedeok-gu,
Daejeon, Korea, pp. 79-101(2010).
19. K-water, The research of Based on Technology for Pure and
Ultrapure water treatment plant, 1st ed., K-water Publishing,
Daedeok-gu, Daejeon, Korea, pp. 50-62(2011).
20. Saramin Home Page, www.saramin.co.kr(2019).
21. Lenntech Home Page, https://www.lenntech.com/applications
/semiconductor.htm(2020).
22. Nomura Home Page, https://www.nomura-nms.co.jp/english/
product/02_01_02.html(2020).
23. Ovivo Home Page, https://www.ovivowater.com/solution/
electronics/electronics/ultrapure-water-treatment-upw/(2020).
24. Dow Water Solution, Producing Ultrapure Water, 1st ed.,
Dow Water Solution Publishing, Wilmington, DE, U.S.A.,
pp. 2(2007).
25. H. Lee, Y. Jin, S. Hong, Recent transitions in ultrapure
water (UPW) technology: Rising role of reverse osmosis
(RO). Desalination, 399, 185-197(2016).
26. D. Mukhopadhyay, Method and apparatus for high
efficiency reverse osmosis operation. United States
Patent(US6537456B2), Mar(2003).
27. J. Wood, J. Gifford, J. Arba, M. Shaw, Production of ultrapure
water by continuous electrodeionization, Desalination, 250(3),
973-976(2010).
28. J. Choi, J. Chung, Evaluation of urea removal by persulfate
with UV irradiation in an ultrapure water production system.
Water Res., 158, 411-416(2019).
29. J. Choi, J.-O. Kim, J. Chung, Removal of isopropyl alcohol
and methanol in ultrapure water production system using a
185 nm ultraviolet and ion exchange system, Chemosphere,
156, 341-346(2016).
Boungsu Kwon et al.
512 J. Korean Soc. Environ. Eng. Vol.42, No.10 October, 2020
30. B. Coulter, G. Sundstrom, S. D. Chris Hall, An advanced
oxidation process update for removal of low organic levels,
Ultrapure Water Micro, Phoenix, AZ, U.S.A., 1-22(2014).
31. J. Hutcheson, Ultrapure water: systems for microelectronics,
Filtr. Sep., 43(5), 22-25(2006).
32. M. S. L. Tai, I. Chua, K. Li, W. J. Ng, W. K. Teo, Removal
of dissolved oxygen in ultrapure water production using
microporous membrane modules, J. Membr. Sci., 87(1-2),
99-105(1994).
33. D. Bhaumik, S. Majumdar, Q. Fan, K. K. Sirkar, Hollow
fiber membrane degassing in ultrapure water and
microbiocontamination, J. Membr. Sci., 235(1), 31-41(2004).
34. Kurita Home Page, Device for treating hydrogen peroxide
water. https://www.kurita.co.jp/english/aboutus/press081112.
html, November(2008).
35. P. Zhao, Y. Bai, B. Liu, H. Chang, Y. Cao, J. Fang, Process
optimization for producing ultrapure water with high
resistivity and low total organic carbon, Process Saf.
Environ. Prot., 126, 232-241(2019).
36. I. Gorsky, Validating Purified Water Systems with a Lifecycle
Approach, UltraPure Water Journal, November/December,
pp. 1-15(2013).
37. J. Wang, S. Wang, M. Jin, A study of the electrodeionization
process โ high-purity water production with a RO/EDI
system, Desalination, 132(1), 349-352(2000).
38. J. Choi, J. Choi, P. Dorji, H. K. Shon, S. Hong, Applications
of capacitive deionization: Desalination, softening, selective
removal, and energy efficiency, Desalination, 449, 118-130
(2019).
39. V. I. Fedorenko, Ultrapure water production by continuous
electrodeionization method: technology and economy,
Pharm. Chem. J., 38(1), 35-40(2004).
40. ร. Arar, ร. Yรผksel, N. Kabay, M. Yรผksel, Application of
electrodeionization (EDI) for removal of boron and silica
from reverse osmosis (RO) permeate of geothermal water,
Desalination, 310, 25-33(2013).
41. J. H. Song, K. H. Yeon, J. Cho, S. H. Moon, Effects of the
operating parameters on the reverse osmosis-electrodeionization
performance in the production of high purity water, Korean
J. Chem. Eng., 22(1), 108-114(2005).
42. V. Bhadja, B. S. Makwana, S. Maiti, S. Sharma, U.
Chatterjee, Comparative efficacy study of different types of
ion exchange membranes for production of ultrapure water
via electrodeionization, Ind. Eng. Chem. Res., 54(44),
10974-10982(2015).
43. Y. J. Kim, J. H. Choi, Improvement of desalination
efficiency in capacitive deionization using a carbon electrode
coated with an ion-exchange polymer, Water Res., 44(3),
990-996(2010).
44. Y. J. Kim, J. H. Choi, Enhanced desalination efficiency in
capacitive deionization with an ion-selective membrane, Sep.
Purif. Technol., 71(1), 70-75(2010).
45. J. H. Lee, J. H. Choi, The production of ultrapure water by
membrane capacitive deionization (MCDI) technology, J.
Membr. Sci., 409-410, 251-256(2012).
46. M. Oinuma, T. Kawachi, Apparatus for producing ultrapure
water, Kurita Water Industries Ltd, United States
Patent(US5385664), Jan(1995).
47. M. Abe, S. Chino, Y. Nakamura, M. Kogure, Method and
apparatus for producing ultrapure water, Nomura Micro
Science Co Ltd, International patent(WO97/30939),
Feb(1997).
48. K. Kawada, Method of producing ultrapure water, Japan
Organo Co Ltd, Japanese patent(JP2004141805A), May(2004).
49. M. Iiyama, Y. Matsui, K. Kosaka, S. Awano, Ultrapure water
production apparatus, Nomura Micro Science Co Ltd,
Japanese patent(JP2013215679A), OCT(2013).
50. N. Arai, N. Ikuno, Water treatment method and ultrapure
water producing method, Kurita Water Industries Ltd, United
States Patent(US 2013/0048558 A1), Feb(2013).
51. B. L. Coulter, Method and system for providing ultrapure
water, Evoqua Water Technologies LLC, United States
Patent(US 8741155 B2), Jun(2014).
52. F. Ichihara, H. Sugawara, Ultrapure water production apparatus,
Organo Corp, United States Patent(US2019/0217250),
Jun(2019).
Authors
Boungsu KwonK-water Research Institute, Principal Researcher, 0000-
0002-1994-8040
Sangho LeeDepartment of Civil and Environmental Engineering, Kookmin
University, Professor, 0000-0002-1407-142X
Seoktae KangDepartment of Civil and Environmental Engineering, Korea
Advanced Institute of Science and Technology, Professor,
0000-0002-5113-3992
Jaelim LimK-water Research Institute, Ph.D., 0000-0002-3319-6754