수소 생산을 위한 해수담수 및 고도농축 공정 개발

Abstract

해양그린수소 생산을 위한 시스템에서 수전해 공정은 고순도의 물을 필요로 하는 핵심요소이다. 이에 따라 해상 플랫폼에서는 해수 담수화 공정이 필수적으로 적용되지만, 기존 담수화 공정에서 발생하는 농축수의 배출은 환경 문제를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 농축수의 배출을 최소화하고, 동시에 농축수를 고도로 농축할 수 있는 해수담수-고도농축 복합공정(Multi effect desalination adsorption desalination, MEAD)을 개발하여 연구를 수행하였다. MEAD 공정은 높은 담수 생산량을 확보할 수 있는 다중효용증발공정과 저온(≤ 40℃)·저압(≤ 10 kPa) 구동이 가능한 흡착식 담수화 공정을 결합한 방식으로, 기존 역삼투(Reverse Osmosis, RO) 공정의 한계인 낮은 담수 회수율을 극복하고, 고도 농축과 고순도 담수 생산을 동시에 달성할 수 있는 공정이다. 또한, MEAD 복합공정은 기존 담수화 공정에 비해 낮은 압력과 온도에서 작동하여 스케일링 및 파울링 문제를 감소시키고, 유지보수 비용을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 다양한 공정 조건에서 실험을 수행하였으며 자체 개발한 수학적 모델을 활용하여 MEAD 공정의 담수 생산량을 평가하였다. 본 연구의 결과는 해상발전과 수소 생산을 통합한 친환경 에너지 시스템의 실현 가능성을 높이는 핵심 기술로서 제시될 수 있다.