해수담수화와 정삼투

소개

청정 물시대를 열어갈 해수 담수화 기술중 정삼투에 관한 내용입니다.
기타 해수 담수화 기술도 소개 되었으며 향후 담수화기술의 개발 전망 제시

목차

제 1장. 서론
1.1 연구배경 및 목적
1.2 연구내용

제 2장. 이론적 고찰
2.1 물부족 문제와 수자원확보
2.2 해수와 물
2.3 해수 담수화
2.3.1 해수 담수화란?
2.3.2 해수 담수화의 대표적인 기술 원리
가) 증발법
1) 증발법의기원
2) 증발법의 기본원리
3) 증발법의 공법 및 특징
나) 역삼투법
다) 정삼투법
라) 전기투석법

제 3장. FO(Forward Osmosis) 공정을 이용한 담수화 기술
3.1 정삼투 기술의 기본원리
3.2 유도용액
3.3 정삼투 기술용 막 및 모듈
3.3.1 정삼투용 막
3.3.2 정삼투용 막모듈
가) Plate-And-Frame
나) Spiral-Wound
다) Tubular
라) Hyfration Bags
3.4 정삼투막 기술 현황
3.4.1 정삼투 기술
3.4.2 정삼투 기술의 한계
3.5 정삼투 기술의 응용분야와 미래
3.5.1 하수처리 및 물 재생
3.5.2 정삼투의 해수담수화

제 4장. 기타 해수담수화 기술 및 개발전망
4.1 기존 해수담수화 기술
4.1.1 역삼투막을 이용한 해수담수화 기술과 공정
4.1.2 역삼투막 해수담수화 플랜트
4.2 최근 해수담수화 시장
4.2.1 탄소나노튜브 기반의 에너지 효율적인 담수화 기술
가) 탄소나노튜브의 동력학 및 열역학
4.2.2 전기흡착식 담수화 기술
4.2.3 FO-RO 하이브리드형 해수 담수화 플랜트
4.3 향후 해수담수화 기술 개발전망

제 5장. 결론

참고 문헌

본문내용

제 1장. 서 론
1.1 연구배경 및 목적
전 세계적으로 물 부족 현상이 심각하다는 사실은 누구나 알고 있다. 20세기 이후 물 사용량은 6배 증가하였고, 현재 약 11억 명 의 인구가 물 부족에 시달리고 있다. 우리나라의 경우 강수량이 계절별-지역별 편중이 심하고 기후변화 등으로 이문제가 심화되고 있어 안정적인 수자원 확보에 큰 어려움이 예상되고 있다. 따라서 오염에 취약하고 강수량에 절대적으로 의존하는 하천 지표수 중심의 정수 생산을 대체할 수 있는 안정적인 수량과 수질을 제공할 수 있는 신규 수자원 확보와 기술적 개발이 시급하다. 이처럼 물 부족 현상이 급증하고 있는 상황을 개선하고자 여러 기술들이 등장하고 있는데, 그 중에서도 가장 각광받고 있는 분야가 해수 담수화 기술이다. 해수담수화 기술은 바닷물을 우리가 먹을 수 있는 담수로 바꾸는 수자원의 기술이다.

<중 략>

개발된 정삼투-역삼투 하이브리드 공정은 바닷물보다 삼투압이 높은 유도용액을 이용, 삼투압차로만 막을 통해 물을 이동시킨 뒤 재분리 공정을 통해 담수를 얻는 방법이다. 특히 막에서 수원한 2가 이온을 유도용액으로 사용하여 역삼투를 이용한 재분리 공정에서의 에너지 소비를 낮췄다. 이는 곧 해수 담수화 보급의 마지노선인 톤당 생산단가 1000원 이하를 구현해, 경쟁력을 갖췄다는 평가를 받고 있다. 정삼투-역삼투 해수 담수화 플랜트는 지난 2013년 7월 부산해양대에 하루 20톤의 담수를 생산할 수 있는 규모로 설치돼 운영 중이다. 이 플랜트는 공정설계와 정삼투 공정에 쓰이는 삼투막, 유도용액으로부터 물을 분리하는 기술 등이 핵심기술로 꼽힌다. 정삼투 담수화 기술은 이론적으로 가능성이 제시된 지는 오래됐지만, 분리막의 성능한계와 재분리의 어려움 등으로 실용화에는 번번이 실패하였으나 두 개의 단위공정인 정삼투와 역삼투 공정이 적용되었기 때문에 역삼투 단일공정에 비해 다소 큰 막 면적이 필요해 설비가 커지기는 하지만 에너지 효율 문제를 해결한 만큼 경쟁력이 있다. 이는 해수 담수화뿐만 아니라 하수처리, 초고염도 폐수의 농축처리 등에도 활용이 가능하다.

참고자료

· 박광규(2008) “담수화 기술의 현황 및 기술개발 동향 ” 한국전력공사, VOL. 41 NO. 6 2008. 6
· 환경부(2001) “먹는 샘물 다원화 방안에 관한연구” pp. 42.
· 한국전력공사(2006) “탄소 전극법 해수담수화 기술 특허 맵” pp. 10-19.
· 한전전력연구원(2006) “고효율 저에너지 담수화시스템 개발”, 과학기술부, pp. 197-201.
· KISTI(2007) 글로벌 동향 브리핑.
· 김인수, 오병수(2008) “대한환경공학회지” 1197. 홍승관 외 4(2011) “그린 미래를 향한 역삼투 공정의 진화” KIC News, Volume 14, No. 6, 2011.
· 이원태(2011) “정삼투 마그네틱 나노입자 분리 기술”. 이상호 외 2명(2008) "조합화학을 이용한 에너지 회수용 정삼투 멤브레인 소재 개발", 건기원 2008-103.
· 정유성(2012) “에너지 효율적인 해수담수화 기술을 위한 나노기술의 이해” DOI: 10.3938/PhiT.21.005.
· 박민호 외 1(2011) “정삼투 해수담수화 공정의 삼투현상 유도용질로서 고분자 물질의 적용성 평가”, 환경에너지 연구팀, 대우건설 기술 레포트. 손부순 외 9명(2004), “최신 환경 과학“, 동화기술.
· http://www.htiwater.com/technology/forward_osmosis/index.html. http://www.roplant.org/main.htm, 막여과 해수담수화 연구센터.
· T.Y. Cath, A.E. Childress, M. Elimelech, Forward osmosis: Principles, applications, and recent developments. Journal of Membrane Science 281 (2006) 70-87.
· M. Elimelech. Forward osmosis presentation 2009. S. Konagaya and H. K. O. W., J. Appl. Polym. Sci., 75, 1357 (2000).