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R&D최종보고서

연구과제 상세정보
과제고유번호 201919CTAP-C128926-03
연구사업명 국토교통기술촉진연구사업
연구과제명 1 kWh/m3급 방향성 용매 추출 기반 탈염화 원천 기술 개발 - 염 제거율 90% 및 물 회수율 5% 성능의 비수용성 용매기반 담수화 기술 개발
총 연구기간 2017-04-05 ~ 2019-12-31
연구책임자 이재우
당해년도
참여 연구원수
8명 총 연구기간
참여 연구원수
21명
당해년도
연구비
정부 : 200,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 200,000,000 원
총연구비 정부 : 550,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 550,000,000 원
연구기관명 고려대학교산학협력단
등록 발간번호 -
ISBN -
주요 내용 ■ 기존의 증발법이나 막이용 담수화 기술과 비교하여 에너지/비용을 획기적으로 저감시킬 수 있는 새로운 개념의 용매추출 해수담수화기술로서, 다양한 활용성을 가지는 미래원천기술개발
■ 원리: 해수내 물을 비수용성 용매층으로 이동시켜 이를 혼합한 뒤 특정조건에서 이를 분리해내는 방식으로 상압조건에서 물의 끓는점보다 낮은 온도(잠열불필요)를 적용시켜 담수를 회수
■ 관련 연구에 있어 세계적으로 가장 선두그룹인 RTI와의 국제공동연구 추진

[최종목표]
단일 반응으로 90%이상의 염분을 제거하고 동시에 5% 이상의 물을 회수하는 비수용성 용매(Non-Aqueous Solvent, NAS) 개발 및 이를 이용한 저에너지형 담수화 공정 원천기술을 개발하고자 한다. 구체적으로 해수로부터 물만 효과적으로 흡수/분리할 수 있는 하는 비수용성 용매를 발굴하고 이 용매의 최적반응조건을 도출하며 이를 기반으로 플랜트화 할 수 있는 용매추출기반 해수담수화 공정설계 기술을 확보하고자 함.

[연구내용 및 범위]
■ 1차년도(최적용매선정): 용매 발굴 및 특성 최적화의 기초이론을 확립하기 위하여 문헌연구를 수행하고 다양한 용매 후보군을 평가할 수 있는 screening protocol을 개발하여 용매후보군을 선정.
- 선행연구 및 문헌 조사: 물과 비수용성 용매간의 화학적 반응 이론연구 및 용매추출 (흡수/분리) 기작 연구, 이론적으로 적용가능한 용매 그룹별 물리·화학적 물성/특성 조사
- 용매 평가 기법 수립: 용매 선정을 위한 주요 평가인자 조사 및 screening protocol 수립
- 용매 후보군 선정: 이론적으로 적용 가능한 용매 후보군 20개 내외 선정 및 개발된 screening protocol을 활용하여 10개 내외 용매후보군 선정

■ 2차년도(용매 반응특성 연구 및 실험실규모 반연속식 공정 구성): 용매와 물의 흡수 및 분리 성능을 향상시키기 위한 반응 최적화 연구와 이를 공정으로 구현하기 위한 설계기술 확보
- 용매 후보군 반응 특성 최적화: 물-용매 흡수/분리 및 염-용매 분리를 위한 용매의 반응특성(온도, 기체상 주입효과 등)을 조사하고 반응조건을 최적화. Brine solution내 용매 회수 방법 조사.
- 흡수/분리 성능이 가장 우수한 최적 용매선정 및 반응조건 결정
- 실험실규모 반연속식 공정 구성: 실험실규모 용매추출기반 반연속식 담수화 공정의 주요 설계인자 도출 및 공정 제작

■ 3차년도(실험실규모 공정 최적화): 공정운전을 통해 최적 운전인자를 도출하고 에너지 효율을 평가. 이 과정에서 용매회수 및 재사용방안 도출. 운전결과를 토대로 경제성, 에너지효율성, 시장성 등을 검토하여 scale-up 및 실용화 방안 도출.
- 반연속식 공정 최적화: 담수회수율, 염제거율, 용매회수효율 등 최적 성능확보를 위한 운전조건 도출
- 공정성능평가: 장기 운전을 통해 안정적인 성능 유지여부를 평가하고 에너지 수지 수립을 통한 에너지 효율성 평가
- 용매추출 담수화기술 종합 평가: 용매추출 담수화기술 이론적 모델을 수립하고 담수화효율 이외에 에너지효율성 및 경제성 평가 등을 바탕으로 실용화 방안 도출
색인어 한글 해수담수화 에너지 용매추출 비수용성용매 분리/회수
영문 Desalination Energy Solvent extraction Non-aqueous solvent(NAS) Separation/recovery
최종보고서 1. 연구개발 최종보고서_이재우_고려대학교.pdf
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