초록 ▼

핵심기술
역삼투막을 이용한 해수담수화에서 배출되는 농축수를 전기투석 및 증발농축기술을 적용하여 회수율 80%이상 생산할 수 있는 해수담수화 기술

최종목표
분리막, 전기투석 및 증발농축공정의 유기적인 결합을 통하여 최종 생산수의 회수율이 80% 이상이며, 30% 이상의 고농축수를 배출하는 담수화 공정으로 사용전력량은 14 kWh/m³ 이하로, 상기에서 배출되는 고농축수에서 유용한 염성분을 회수하며, 이에 사용되는 에너지의 40% 이상은 풍력으로 대체 가능한 시스템

개발내용 및 결

핵심기술
역삼투막을 이용한 해수담수화에서 배출되는 농축수를 전기투석 및 증발농축기술을 적용하여 회수율 80%이상 생산할 수 있는 해수담수화 기술

최종목표
분리막, 전기투석 및 증발농축공정의 유기적인 결합을 통하여 최종 생산수의 회수율이 80% 이상이며, 30% 이상의 고농축수를 배출하는 담수화 공정으로 사용전력량은 14 kWh/m³ 이하로, 상기에서 배출되는 고농축수에서 유용한 염성분을 회수하며, 이에 사용되는 에너지의 40% 이상은 풍력으로 대체 가능한 시스템

개발내용 및 결과
가. 역삼투를 이용한 해수담수화 기술
- 에너지회수장치, Permeate Splitting, ISD(Internally staged design) 등의 기술을 적용하여 회수율 55% 및 에너지비용 3.0 kWh/m³ 이하 달성

나. 전기투석공정을 이용한 2차 농축 및 탈염기술
- 역삼투 공정에서 배출되는 농축수를 전기투석을 이용하여 해수대비 염농도가 50% 수준으로 탈염된 물은 역삼투공정의 유입수로 유입하여 에너지비용 절감
- 발생되는 농축수의 경우 발생량은 20%이하로 줄이며 염농도는 18% 수준으로 농축

다. MED-MVC를 이용한 3차 농축 및 탈염기술
- 3중 효용 증발기와 기계식증기압축기를 이용하여 농축수의 염 농도를 30%수준으로 농축

라. 고농축수로부터의 Mg회수 및 풍력에너지 이용기술
- 30% 수준의 고농축수로부터 수산화마그네슘을 회수율 95%이상 회수할 수 있는 기술개발 및 이에 필요한 에너지의 40% 이상을 풍력발전기를 이용하여 안정적으로 공급할 수 있는 기술

마. 하이브리드 담수화 시스템
- 분리막을 이용한 해수담수화 시스템에서 배출되는 농축수를 전기투석공정을 이용하여 탈염 및 농축을 하여 발생되는 탈염수는 해수의 50%수준의 염농도를 포함하게 하여 이를 역삼투 공정의 유입수로 이용하게 된다. 이와 같은 공정을 통하여 역삼투 공정에 유입되는 해수의 TDS는 약 22,000 mg/L 수준으로 유입된다. 역삼투 공정의 경우 다양한 회수율 증대와 에너지회수장치를 갖춤으로서 회수율 80% 이상을, 투입되는 에너지비용은 3.0 kWh/m³ 이하를 달성

기술개발 배경
현재 상용화 되어 있는 해수담수화 설비의 경우 대부분 유입수 대비 생산수의 비율은 50% 이하 수준으로 한정되며, 농축수의 배출 또한 50% 수준으로 향후 보다 효율적인 해수담수화 설비의 운영을 위하여는 생산수의 비율을 극대화하고 배출되는 농축수의 양은 최소화할 수 있는 기술개발이 필요함. 더불어 최근 해수담수화 공정에서 발생되는 농축수중 유가자원의 회수 및 신재생에너지 결합형 담수화 공정의 개발 필요성이 대두됨

핵심개발 기술의 의의
- 본 연구를 통하여 개발한 하이브리드 담수화 시스템은 기존에 존재하는 역삼투 시스템, 전기투석 및 증발농축기 공정을 다른 목적과 용도로 결합하고 결합된 용도에 맞게 개선된 공정으로 볼 수 있으며, 분리막, 이온교환막 등의 일부 소재이외에는 국내 기술로 개발함

- 본 기술의 경우 농축수의 배출이 제한되는 곳 또는 지역적 특성으로 인해 용수사용량이 제한되는 곳에서의 적용이 가능하며, 특히 역삼투 공정과 전기투석 공정의 결합공정은 충분히 수출 가능하다고 판단됨

적용 분야
- 농축수 배출이 제한되는 지역의 해수담수화
- 하/폐수 배출수 재이용
- 무방류 설비
- 해수중 유가자원 회수
- 풍력발전을 이용한 담수화

(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목차 ... 14
• 제 1 장 서론 ... 15
• 제 1 절 과제의 개요 ... 15
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 17
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 17
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 21
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 168
• 제5절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 168
• 제 3 장 결과 ... 171
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 171
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 171
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 176
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 182
• 1. 연구개발 추진 방법·전략 ... 182
• 2. 연구개발 추진 체계 ... 184
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 186
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 187
• 제 4 장 사업화 계획 ... 191
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 191
• 제 2 절 사업화 계획 ... 192
• - 사업화 소요기간, 예상 매출 규모, 시장 점유율, 마케팅 계획 등을 기재 ... 192
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 192
• 부록 ... 193
• 끝페이지 ... 224