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개발동향

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개발동향 상세정보 게시판
분류 [하폐수] 기타
과제명 저에너지형 담수 플랜트 및 폐에너지 회수 공정을 위한 전기 멤브레인 기술 개발
연구기관 서강대학교
연구기간 2014.05.01.~2017.04.30.
연구비 303,000 천원
핵심키워드 저에너지, 담수플랜트, 폐에너지, 전기 멤브레인, 역전기투석, 수처리
요약

연구목적 및 필요성

 O 과거의 화석연료 기반의 에너지 체제에서 지구온난화와 각종 산업 폐기물로 인한 환경문제 등이 대두되며 세계적으로 신재생에너지 개발이 점점 중요시되고 있음

 O 강하구에서 소산되는 믹싱 에너지, 담수 공정에서의 부산물인 고농도 브라인, 산업용/생활용 오폐수, 대기 중에 버려지는 폐열 등의 폐에너지를 역전기투석 기법과 같은 첨단 전기 멤브레인 기술을 활용하여 회수할 수 있음

 O 본 연구에서는 저에너지형 담수플랜트 및 폐에너지 회수 공정을 위한 첨단 전기 멤브레인 기술을 개발함으로써 담수 플랜트 설계 비에너지 1.5kWh/m3 이하, 극저온 폐열 내 폐에너지 회수율 10%이상 및 폐수 내 폐에너지 회수량 2W/m2 이상 달성하는 것이 목적임

 

연구 내용 및 범위

 O 기존의 실험을 기반으로 한 경험적 이론의 한계 확인을 통해 기초이론 정리, 각종 변수관련 역전기투석 장치의 이론적 에너지량 테이블 구축을 통한 담수화 플랜트에서 역전기투석 시스템 플랫폼 구축, 페에너지 공정에 적용 가능한 회수 용질의 데이터베이스화를 통한 페에너지 회수 공정 기반기술 정립, 다중물리 모델 해석결과에 기반한 나노입자/하이드로젤 패턴닝 기술을 적용한 첨단 전기멤브레인 개발과 평가

 O 최대 출력을 위한 역전기투석 시스템의 최적화, 다양한 농도 폐수 조건에서의 역전기투석시스템 성능평가 및 최적화, 나노입자/하이드로젤 기반의 전기 멤브레인 특성연구를 통한 최첨단 전기멤브레인을 적용한 역전기투석장치개발

 O 역삼투 담수플랜트에서의 전처리 공정으로서 역전기투석 장치의 scale-up을 통해 역전기투석 장치를 적용한 담수플랜트 설계 비에너지 2.5 kWh/m3 이하 달성, 폐열,폐수의 조건 최적화 및 최첨단 멤브레인 적용으로 목표 회수량 달성 페열/폐수 내 페에너지 회수 목표값 달성

연구성과

연구결과

 O 역전기투석 성능 평가 스테이션 구축 및 최적 설계변수 도출

 O 다중물리 모델 기반 시뮬레이션을 통한 역삼투, 정삼투 브라인을 이용한 역전기투석 발전 모델 개발

 O 열분해 용질을 이용한 역전기투석 발전 성능 평가.

 O 전기멤브레인에서의 열분해 용질에 대한 선택적 이온투과율 평가

 O 폐열 회수를 위한 열분해성 용액 역전기투석 발전 모델 개발 및 설계변수 최적화

 O 최첨단 전기멤브레인의 작동 특성 연구를 위한 분산형 나노채널 시스템 연구

 O 전기멤브레인 시스템에서의 와류 형성에 대한 연구

 O 나노입자 기반의 전기멤브레인을 적용한 칩스케일 역전기투석 장치의 특성 연구

 O 나노채널 구조를 가지는 시스템에서의 이온의 확산  유체유동에 대한 다중물리 모델 연구

 O 분자동역학을 이용한 물 분자 이송 특성연구

 

활용계획

 O 저에너지형 수처리 시스템 및 전기 멤브레인의 개발은 기업화 혹은 기술이전의 대상으로 발전, 수처리, 광촉매기능이 통합된 구조이기 때문에 향후 상업화가 유망하고 국방 분야로의 활용이 유리할 것으로 예상되며 역전기 투석 발전을 이용한 출력시스템의 원천 기술 확보가 가능함

 O 개발될 저에너지형 수처리 발전 장치는 센서 및 구동기의 전원으로의 실제적인 응용 및 상용화가 가능하며 새로운 트렌드를 선도할 수 있음. 원천 기술 국산화를 위한 국가적 차원의 산업 육성을 통해 담수 플랜트 공정뿐만 아니라 다양한 물 산업 관련 분야에서 국제 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 예상됨

 

주요성과

 O 보고서 1

 O 국외 논문 SCI 15

 O 특허 출원 2

 O 국내학술대회 10

 O 국제학술대회 6

첨부파일 ndslOrgDocDown(237).pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2020-02-14

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