초록 ▼

용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

국 문 요 약

역전기투석 시스템 오염 방지 기술에 관한 연구

역전기투석은 해수와 담수에 존재하는 염의 농도의 차이를 이용해서 전기를 생산하는 에너지 발전 장치이다. 역전기투석은 두 전극 사이에 양이온을 통과시킬 수 있는 양이온교환막과 음이온을 통과 시킬 수 있는 음이온교환막을 교대로 배열시키고 양이온교환막과 음이온교환막 사이공간에 해수와 담수를 각각 흘려주게 되고 염 농도 차이로 인해 이온 ...

국 문 요 약

역전기투석 시스템 오염 방지 기술에 관한 연구

역전기투석은 해수와 담수에 존재하는 염의 농도의 차이를 이용해서 전기를 생산하는 에너지 발전 장치이다. 역전기투석은 두 전극 사이에 양이온을 통과시킬 수 있는 양이온교환막과 음이온을 통과 시킬 수 있는 음이온교환막을 교대로 배열시키고 양이온교환막과 음이온교환막 사이공간에 해수와 담수를 각각 흘려주게 되고 염 농도 차이로 인해 이온 전위차가 발생한다. 전극 양쪽 끝에 전극용액을 흘려주면서 산화환원반응이 일어나 산화전극에서 환원전극으로 전자가 이동하여 전기가 생성된다. 역전기투석에서 사용하는 용액인 해수에는 Na+, Cl- 이외에 Mg2+, Ca2+과 같은 무기물질이 존재하며, 담수에는 휴믹산과 같은 유기물질들이 존재하고 있다. 그 중에 유기물질은 음이온교환막에 흡착하여 막오염을 일으켜 성능을 저하시킨다. 막 오염이 되는 현상으로는 전기적 이동과 정전기적 인력 2가지가 존재한다. 막과 막의 사이에 수 mm인 스페이서가 존재하기 때문에 그로 인해 공간이 생긴다. 수 mm인 좁은 공간이기 때문에 전기적 이동이 아닌 정전기적 인력에 의해 막오염이 생긴다. 본 연구에서는 담수에서 흔하게 발견되는 자연 유기물질 중 휴믹산을 선택하였다. 역전기투석에서 성능을 감소시키는 원인인 막오염을 방지하기 위해 오염 방지 기술을 적용해 보고자 한다. 오염 방지 기술은 첫 번째 기술은 외부 전원 공급, 두 번째 기술은 NaCl 흘려주기, 마지막 기술은 극 바꾸기 기술이다. 외부 전원 공급 기술은 10 V 고전압을 적용시켰을 때 역전기투석에서 활용하는 철계의 레독스 커플이 8 V에서 분해현상이 발생했고, 전압-전류곡선은 양쪽 해수 농도 (0.513 N NaCl) 기준으로 측정한 것으로 한계전류밀도가 발생하는 전압이 약 2.3 V가량으로 물분해가 일어나지 않는 최대 전원으로 2 V로 설정한 후 외부 전원을 약 2 시간 가해준 결과 전혀 저감 효과가 나타나지 않아 본 방법으로 적용하기에는 힘들 것으로 사료된다. NaCl 흘려주기 적용 시 총 150 분 적용을 시켰지만, 20 분만 적용을 시켜도 성능증가를 확인하였으며, 적은 시간으로도 오염방지효과를 나타낼 수 있다고 예상된다. 본 재생 조건에서 0.513 N NaCl에서는 2.44 W·hr/m2 및 2.565 N NaCl에서는 2.39 W·hr/m2의 성능을 나타낸 것에 비해 1.026 N NaCl일 때는 가장 높은 전력량인 2.57 W·hr/m2을 나타내었다. 극 바꾸기 적용 시에는 20, 40, 90 분의 경우 전력량은 각각 3.64 및 4.58, 7.15 W·hr/m2으로 재생 시간이 증가할수록 차이는 더 증가하게 된다. 가설에서 제시한 NaCl 흘려주기에 의해 막오염물이 탈착되는 효과가 더 크게 작용하고 다른 두 기술과는 달리 재생을 하면서 운전을 지속적으로 할 수 있기 때문에 전력량도 높다. NaCl이 존재하기 때문에 오염물질이 탈착이 되는 이유는 반대 전하를 가진 Na+이온이 휴믹산을 감싸게 되어 용액의 제타전위가 음전하에서 제로 전하로 접근하고 이 때문에 표면에 붙어있던 음전하의 휴믹산이 다시 용액 쪽으로 쉽게 탈착이 가능하기 때문이다. 막오염 방지 기술을 종합해 보면 재생 시간이 짧을 경우에는 NaCl 흘려주는 방법이 적합하며, 상대적으로 재생 시간을 증가하면 역전기투석 시스템의 운전 가동을 정지하지 않고 전기를 생성할 수 있고 시간에 따라 효과가 좋아지는 극 바꾸기 기술이 적합한 오염 방지 기술이라고 사료된다.

Keyword