기후변화 및 산업화 등에 의한 물 부족 문제를 해결하기 위한 방안으로 하수처리수 재이용 등과 같은 물 재이용에 대안으로 제시되고 있다. 재이용 공정에서 양질의 수자원을 확보하기 위해서는 역삼투 공정의 적용이 필수적이나, 하수처리공정에 적용되는 생물학적 처리로 인하여 재이용 공정의 역삼투막의 생물 막오염 등의 한계점이 존재한다. 본 연구에서는 하수처리수의 유기물 특성을 흡착 및 산화와 같은 물리화학적 처리를 적용하였을 때 역삼투막의 막오염 저감 경향성을 평가하였다. 물리화학적 처리를 위하여 흡착에는 탄소기반 흡착제(팽창흑연, 활성탄, 다중벽탄소나노튜브)를 적용하였으며, 산화에는 오존산화를 적용하였다. 결과적으로 팽창흑연 및 다중벽탄소나노튜브는 활성탄과 비교하여 선택적으로 미생물 유래 유기물 흡착을 통해 역삼투막 막오염을 효과적으로 감소시켰다. 또한, 오존산화는 미생물 유래 유기물을 친수성의 저분자 유기물로 분해하여 막오염을 저감시키는 것을 관찰할 수 있었다. 결과적으로, 재이용공정에서 역삼투 유입수의 미생물 유래 유기물을 제거하는 효과적인 전처리 설계 및 적용을 통해 막오염을 저감시킬 수 있음을 확인하였으며, 이를 통해 효율적으로 역삼투막 공정의 운영이 가능할 것으로 기대할 수 있었다.