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과제현황 목록

과제기본정보

1 kWh/m3급 방향성 용매 추출 기반 탈염화 원천 기술 개발 - 염 제거율 90% 및 물 회수율 5% 성능의 비수용성 용매기반 담수화 기술 개발3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 19CTAP-C128926-03
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 플랜트시공기술 적용분야 환경
2순위 환경 | 물관리 | 양질의 상수원수 확보 유지관리기술 실용화대상여부 비실용화
3순위 환경 | 해양환경 | 기후변화대응기술 과제유형 기초
과제명 1 kWh/m3급 방향성 용매 추출 기반 탈염화 원천 기술 개발 - 염 제거율 90% 및 물 회수율 5% 성능의 비수용성 용매기반 담수화 기술 개발
주관연구기관 고려대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 이재우
소속 고려대학교산학협력단 직위 교수
기관 대표번호 02-3290-5863 FAX 02-927-5175
총 연구기간 2017-04-05 ~ 2019-12-31
당해연도 연구기간 2019-01-01 ~ 2019-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
3차년도 200,000,000 0 0 0 200,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ■ 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
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 용매추출 기반 해수담수화를 위한 최적 용매 선정 ■ 용매 추출 기작 및 용매 특성 문헌 조사
■ 용매추출 기반 해수담수화 기술 적용 용매 선정을 위한 평가 기법 수립
■ 문헌조사 기반 용매 후보군 선정 (20개 내외)
■ 용매평가기법 기반 기반 용매 후보군 선정 (10개 내외)
연구성과 기술적 기대성과 ■ 막분리 또는 증발 공정을 사용하는 유럽 및 일본의 다른 경쟁업체들이 보유하지 못한 선도기술을 확보하고 이를 국내기업에 기술 이전함으로써 기업의 차별화된 경쟁력 제고
■ 고농도의 염분 및 중금속 등 고농도 TDS를 함유하는 산업 폐수 처리 및 오염 지역의 해수의 담수화 등 그동안 기술적 난제로 여겨졌던 문제를 해결
■ 국내 및 국제 특허 출원, 등록
■ 국제 저명학술지(SCI급) 논문 게재 및 국제학술회의 성과 발표
사회 경제적 파급효과 ■ 설비/운영비를 획기적으로 절감시킬 수 있는 해수담수화 기술로써 중동, 인도, 중국 및 남미 시장에 수출 가능
■ 국제협력연구를 통해 구축된 기술의 국내기업 이전시 기업의 해외진출에 기여
■ 세계 최초의 담수화 기술개발을 통해 국가 위상 및 국내 연구인력 활용도(해외진출) 제고
활용방안 ■ 기존 기술 대비 저에너지·저비용 해수담수화 원천기술 확보
■ 용매추출 기반의 해수담수화 공정개발을 통해 파일럿 혹은 실규모 공정으로 확대하기 위한 기초 결과로 활용
■ CO2 지중처리시 배출되는 고농도 TDS 지하수 및 오일함유 폐수의 처리기술로 활용
■ 염분이외에 중금속을 다량 포함하고 있는 하/폐수의 처리 및 재이용 기술로 활용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 해수담수화 에너지 용매추출 비수용성용매 분리/회수
영문 Desalination Energy Solvent extraction Non-aqueous solvent(NAS) Separation/recovery
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 1. 연구개발 최종보고서_이재우_고려대학교.pdf   다운로드

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