생산수 처리를 위한 막 기술 활용 (Part 2)

Part 1 요약 및 Part 2의 주제

앞선 Part 1에서는 Produced Water 처리 공정에서 활용되는 다양한 막(Membrane) 기술을 살펴보며, 처리 단계별로 제거 대상 오염물과 이에 적합한 막 유형을 정리했습니다.

이번 Part 2에서는 실제 현장 조건을 반영한 고압·고염·부식 환경에서 막 성능을 정확하게 평가하기 위해 필요한 **테스트 시스템(Test System)**에 초점을 맞춥니다.

Produced Water 처리 공정은 실험실 단계에서 확보한 데이터의 신뢰성이 매우 중요하며, 이를 기반으로 공정 확장(Scale-up) 가능 여부가 결정됩니다. 따라서 시험 장비의 설계, 사용 소재, 운전 조건은 결과의 정확성과 직결되는 핵심 요소입니다.

Produced Water 테스트 시스템의 내식성 중요성

Produced Water에는 다음과 같은 성분들이 고농도로 포함될 수 있습니다.

• 염화물(Chloride)

• 중탄산염(Bicarbonate)

• 중금속

• 각종 처리용 화학 첨가제

이러한 성분들은 장비에 강한 부식 환경을 형성하며, 장기간 운전 시 피팅 부식(pitting corrosion), 틈새 부식(crevice corrosion), 화학적 열화를 유발할 수 있습니다.

일반적인 316L 스테인리스강은 기본적인 내식성을 제공하지만, Produced Water를 대상으로 한 중·장기 테스트에는 한계가 있는 경우가 많습니다.

이에 따라 Hastelloy C-276 또는 Titanium과 같은 고내식 합금 소재가 적용되며,

→ 화학적 안정성

→ 고압 조건에서의 기계적 강도

→ 장기 반복 실험 시 데이터 재현성

측면에서 보다 신뢰할 수 있는 시험 환경을 제공합니다.

초기 연구를 위한 고압 멤브레인 평가 시스템

Sterlitech는 Produced Water 테스트 환경을 고려한 다양한 시험 시스템을 제공합니다.

초기 연구 단계에서는 HP4750X Stirred Cell을 활용하여 신규 멤브레인 소재의 성능을 정밀하게 평가할 수 있습니다.

해당 장비는 전체가 Hastelloy C-276으로 제작되어 있으며,

• 최대 운전 압력: 172 bar

• 고염도·고압 조건 재현 가능

• 심부 저류층 Produced Water 환경 모사 가능

과 같은 특징을 갖고 있습니다.

이를 통해 연구자는

→ 초기 플럭스(Flux)

→ 제거율(Rejection)

→ 파울링(Fouling) 특성

→ 막 내구성(Durability)

등의 핵심 지표를 실험실 규모에서 안정적으로 확보할 수 있습니다.

파일럿 및 연속 운전을 위한 Skid Mount 시스템

개념 검증(Proof-of-Concept)이 완료된 이후에는 Skid Mount Membrane System을 활용한 연속 유동 시험으로 확장할 수 있습니다.

해당 시스템은

• Flat Sheet Membrane

• Spiral-Wound Membrane

• Tubular Ceramic Membrane

등 다양한 형태의 멤브레인을 대상으로 평가가 가능하도록 설계되었습니다.

주요 특징은 다음과 같습니다.

• Hastelloy C-276 구조 적용

• 탄화수소, 계면활성제, 고온 브라인에 대한 내성을 고려한 Elastomer 사용

• 최대 운전 압력 120 bar

• 연속 유동(Continuous Flow) 조건 구현

이를 통해 장기 운전 조건에서

→ 파울링 거동 분석

→ 세정(Cleaning) 전략 검증

→ 유압 성능 평가

→ 실제 전단(Shear) 조건에서의 막 안정성

을 종합적으로 평가할 수 있으며, 모듈형 구성으로 공정 최적화 및 막 유형 간 직접 비교도 용이합니다.

실제 현장 조건을 반영한 Produced Water 테스트 환경

Sterlitech의 고강도·고내식 시험 시스템은 Produced Water 처리 공정에서 실제 현장에서 마주하게 되는 고압·고염·부식 환경 등 운전 조건을 실험실 환경에서 정밀하게 재현할 수 있도록 설계되었습니다.

이를 통해 연구자와 엔지니어는 보다 신뢰도 높은 성능 데이터를 확보할 수 있으며, 가혹한 현장 조건에서도 안정적으로 운전 가능한 확장성 있는 Produced Water 처리 솔루션 개발이 가능합니다.