LATTICE TYPE OSMOSIS DEVICE

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

일반적으로, '염수’라 칭함은 염의 농도가 해수의 염(salt) 농도인 35,000 ㎎/L 이상을 가지는 용액이며,‘기수’라고 칭함 염 농도가 1,000∼10,000 ㎎/L 정도를 가진 용액이며, ‘담수’라 칭함은 염 농도가 0∼1,000㎎/L를 가진 용액을 뜻한다. 이는 미국 지질조사소에서 염의 농도에 따라 수질을 분류한 것이다.

다만, 본 발명에서는 발전을 위해 공급되는 염이 포함된 용액을 염수라 하고, 발전을 위해 염이 없거나 공급되는 염수에 비해 농도가 상대적으로 적은 용액을 담수라 하며, 공급되는 염수와 담수가 이온의 이동으로 전기를 발생기키고 배출되는 용액을 기수라 칭하며, 따라서 기수는 이온의 농도가 염수보다 작고 담수보다 크게 된다.

본 발명의 핵심은 일반적인 PRO 공정에서, 삼투압에 의해 압력차를 발생시키는 일반적인 PRO 모듈을 대신하여 격자지지체를 이용한 격자형 삼투압장치를 사용하는 데에 있다. 이 결과, 염수와 담수의 접촉면적을 크게 늘릴 수 있게 된다. 또, 반대로 염수 측에 압력을 가하여 역삼투용으로 활용하는 것도 가능하다.

도 1에서 도면부호 150은 본 실시예에 따른 격자형 삼투압장치(150)를 지시한다.

격자형 삼투압장치(150)는, 축방향으로 길게 형성되고, 액체침투성 벽체로 이루어져 담수가 이동하고, 복수의 채널을 가지는 단면형상이 격자구조인 격자지지체(152)와, 하나 이상의 채널에 내벽에 맞닿도록 배치되어 물을 투과시키는 분리막(154)을 가지는 염수유로(156)를 포함하여 이루어진다.

상기 격자지지체(152)는, 액체의 침투성이 좋은 제올라이트, 세라믹, 또는 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 상기 세라믹 재료로는 산화알루미늄, 산화규소, 탄화규소, 질화규소 등을 사용할 수 있으며, 상기 고분자 물질로는, 플라스틱, 고분자 섬유 등을 사용할 수 있다. 상기 격자지지체(152)는 도 1에 도시된 바와 같이, 단면이 사각형으로 관통된 채널이 복수개가 형성되는 격자형태의 구조물이다. 상기 채널은 사각형 이외의 원형 또는 다각형으로 형성되는 것도 가능하다.

상기 분리막(154)은 공지의 분리막을 이용할 수 있으며, 물만을 선별적으로 투과시킬 수 있어야 한다.

상기 격자지지체(152)의 채널 전부에 염수유로(156)를 설치할 수도 있지만, 일부만 염수유로(156)를 설치하고, 나머지는 담수가 흐르도록 하는 것도 가능하다. 이 결과, 담수유로가 형성될 수 있다.

이하, 상술한 격자형 삼투압장치(150)를 이용한 삼투압발전장치(100)를 도 2를 통하여 설명한다.

압력교환기(102)에서 가압된 염수와 담수는 각각의 염수공급라인(140)과 담수공급라인(142)를 통하여 염수유로(156) 및 격자지지체(152)로 각각 공급된다. 이 때, 상기 격자형 삼투압장치(150)에 담수유로가 있는 경우에는 상기 담수유로에도 담수를 공급할 수 있다.

따라서, 담수중 수분은 상기 분리막(154)을 투과하여 염수유로(156)의 압력을 증가시킨다.

이어서 압력이 증가된 염수와 담수의 혼합용액인 기수(brine water)는 기수공급라인(144)으로 배출되고, 상기 기수공급라인(144)에서 발전공급라인(148)과 백래시공급라인(136)이 분기되고, 상기 백래시공급라인(136)은 상기 압력교환기(102)과 연결되고, 상기 발전공급라인(148)은 터빈발전부(106)의 터빈(110)과 연결된다.

상기 압력교환기(102)로 공급된 혼합용액은 염수와 담수의 압력을 각각 상승시키고 백래시배출라인(134)를 통하여 배출된다. 또, 터빈(110)을 통과한 혼합용액은 터빈배출라인(138)으로 배출된다. 상기 터빈(110)에는 터빈발전기(112)가 설치되어 상기 터빈(110)에 의해 발생되는 기계에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생산하게 된다. 본 발명에서 터빈발전부(106)는 상기 터빈(110)과 상기 터빈발전기(112)를 포함한다.

상기 압력교환기(102)와 상기 격자형 삼투압장치(150)의 사이에 상기 담수공급라인(142) 및 상기 염수공급라인(140)에는 각각 담수가압펌프(116)와 염수가압펌프(114)가 설치될 수 있다. 이 때, 상기 담수가압펌프(116)는 생략될 수 있다. 상기 담수가압펌프(116)와 염수가압펌프(114)에 의해 상기 염수유로(152)의 압력이 상기 담수유로(154)의 압력보다 높게 설정되고, 그 압력차는 적어도 상기 RED 모듈(104)의 음이온교환막(126)의 허용압력보다 작아야 한다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

<부호의 설명>

100: 복합발전장치 102: 압력교환기

106: 터빈발전부 110: 터빈

112: 터빈발전기 114: 염수가압펌프

116: 담수가압펌프 134: 백래시배출라인

136: 백래시공급라인 138: 터빈배출라인

140: 염수공급라인 142: 담수공급라인

148: 발전공급라인 150: 격자형 삼투압장치

152: 격자지지체 154: 분리막

156: 염수유로