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Kafe 바로가기주관연구기관 | 롯데케미칼(주) |
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연구책임자 | 김종표 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2017-05 |
과제시작연도 | 2016 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201800040044 |
과제고유번호 | 1415146762 |
사업명 | 소재부품기술개발 |
DB 구축일자 | 2018-10-13 |
키워드 | 정삼투.막.지지층.활성층.유도용액.수투과도.염분제거율.농도분극.삼투압.역삼투압.에너지 소비.구조인자. |
핵심기술
고분자 멤브레인 소재 설계 및 모듈화 기술, 유도용액 개발 및 회수 기술, 통합 시스템 설계 기술
최종목표
초저전력 정삼투식(FO) 플랫폼에 적합한 고유량 멤브레인, 고효율 유도용질 및 회수시스템 개발
개발내용 및 결과
1) 개발 기술
- FO 멤브레인 및 모듈 개발 및 제조 기술 개발
- Lab-scale FO 분리막 test-bed 구축 및 물-통합형 (Water integrated) FO system 개발
- 에너지 통합형 FO공정에 적용 가능한 유도용질 개발<
핵심기술
고분자 멤브레인 소재 설계 및 모듈화 기술, 유도용액 개발 및 회수 기술, 통합 시스템 설계 기술
최종목표
초저전력 정삼투식(FO) 플랫폼에 적합한 고유량 멤브레인, 고효율 유도용질 및 회수시스템 개발
개발내용 및 결과
1) 개발 기술
- FO 멤브레인 및 모듈 개발 및 제조 기술 개발
- Lab-scale FO 분리막 test-bed 구축 및 물-통합형 (Water integrated) FO system 개발
- 에너지 통합형 FO공정에 적용 가능한 유도용질 개발
2) 실증 단계 진입
- FO-RO 하이브리드 실증 파일럿(삼척/동부발전 화력발전소 內site)을 구축하여 에너지 소모율을 확인 완료
3) 시장 진입
- 국토부 FOHC사업단 FO 멤브레인 납품 MOU 체결
- 국내 대학/연구기관 멤브레인 샘플 판매
기술개발 배경
1. 개발 기술
- FO용 친수성 지지층 개발 및 활성층 개발
- FO용 중공사형 멤브레인 및 모듈 개발
- FO용 평막형 멤브레인 및 모듈 개발
- 신규 유도 용질 개발
- FO 유도용액 분리용 분리 소재 개발 및 소형 모듈 개발
- Lab-scale FO 분리막 test-bed 구축 및 물-통합형 (Water integrated) FO system 개발
2. 기술적 원리
정삼투 (FO, forward osmosis) 기술은 농도차에 의해 발생하는 삼투압 자연 에너지를 구동 압력으로 사용하는 원리로써 한쪽에는 해수가 있고, 다른 한쪽에는 고삼투압을 유도하는 유도용액(Draw Solution or 유도용액)을 첨가해 시스템이 구현되며 물만 선택적으로 투과시키는 멤브레인을 사이에 두고 농도 차이에 의해 삼투압이 발생하여 해수내의 물이 유도용액으로 흐르게 되는 원리를 사용한다.
3. 개발 결과
- 평막형 및 중공사형 FO 멤브레인 및 모듈 제조 기술 확보
- Pilot scale FO멤브레인 제조 설비 구축
- 내오염 후처리 공정 개발
- 신개념 유도용질 설계 및 합성 기술 확보
- Lab-scale 중공사 및 평막형 FO test-bed 구축을 통한 FO 멤브레인의 가능성 및 평가 protocol의 정립
- 물-통합형 FO 시스템 구축을 통해 실제적인 FO 시스템 가동 및 평가 결과를 도출
- 에너지 통합형 lab. scale 시스템 구축 후 RO공정과의 에너지 소모율을 시뮬레이션하여 비교검증
- FO-RO 하이브리드 실증 파일럿(삼척/동부발전 화력발전소 內site)을 구축하여 에너지 소모율을 확인 완료
- FO 공정 모사 프로그램 개발
- 용도개척을 통해 FO공정이 적용 가능한 신규분야를 발굴
: Coal Seam gas, Fertilizer, 방사성 동위원소 등
핵심개발 기술의 의의
수처리 산업의 패러다임이 화학처리 및 증발방식에서 멤브레인 방식으로 전환 중에 있다. 특히, 담수화 분야에 있어서 역삼투(RO) 멤브레인 방식이 증발방식을 뛰어넘었다. 하지만, RO 멤브레인은 高순도 물을 생산한다는 장점은 있으나, 고압 운전으로 여전히 에너지 소모량이 많다는 단점을 보유하고 있다. 따라서 현재 수준 이상의 수투과도를 확보하면서 저압에서 운전이 가능하여 에너지 소모량을 극소화 하는 정삼투 (FO) 멤브레인 플랫폼 기술 개발이 에너지 저감문제를 원천적으로 해결할 수 있는 대안이 될 수 있다. 만일 FO에 최적화된 멤브레인 및 유도용액 분리를 위한 고성능/고효율 멤브레인의 개발이 된다면 저농도로 고삼투압 유도를 이루어내고 막여과가 가능한 유도용액이 사용가능하므로 그에 따른 최적 공정이 설계된다면 에너지를 획기적으로 저감할 수 있을 것이다. FO 기술은 현재 개발 초기단계이기 때문에 국제수준으로의 도약이 단기간에 가능할 것으로 보이며, 기술 개발에 성공하면 수자원 공급뿐 만 아니라 에너지원으로 활용할 수 있어 신개념의 친환경적 도시 모델이 구축 가능할 것이다.
적용 분야
정삼투 멤브레인을 소유한 유일한 외국 업체의 규모는 벤쳐 수준에 불과하다. 또한 성능 부족으로 해수담수화에는 적용하지 못하고 있다. 본 사업에서 개발중인 FO 기술은 국제적으로 아직 상용화 사례가 없는 FO 멤브레인 소재 기술 개발 및 시스템 담수화 기술로써, 개발 난이도는 상당히 높다. 하지만 이미 보유한 국내 멤브레인 제막 기술의 경쟁력을 살려 조속히 FO 원천 기술 확보한다면 향후 수처리 분야에서 글로벌 부품 소재 시장을 선도할 것으로 판단되며, 현재 전 세계 담수화 시장에서 역삼투 멤브레인의 일부 시장을 흡수할 수 있어, 국내 기술의 외부 수출이 가능할 것으로 판단된다.
(출처 : 최종보고서 초록 4p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구목표(Goal) : | - |
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