KR101297930B1 - Hybrid power generation system using salinity gradient of sea water and fresh water - Google Patents

Hybrid power generation system using salinity gradient of sea water and fresh water Download PDF

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Abstract

본 발명은 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템에 관한 것으로서, 상기 해수와 상기 담수가 반투막을 경계로 이분된 공간에 각각 투입되어, 상기 해수와 상기 담수간의 염도차에 의해 상기 해수에 상기 담수 중 일부가 혼합되어 혼합용액을 형성하며, 삼투압을 발생시키는 삼투부; 상기 삼투부에서 발생한 삼투압을 이용하여 양수에너지로 전환시켜 상기 담수 또는 상기 해수 중 적어도 하나를 이동시키는 압력회수기로 이루어진 압력회수부; 음이온교환막과 양이온교환막을 각각 적어도 하나 포함하며, 상기 압력회수부로부터 상기 해수와 상기 담수가 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막 사이에 공급됨으로써, 이온이동에 의해 발전하는 발전부; 및 상기 삼투부, 상기 압력회수부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나를 통해, 상기 해수 및 상기 담수가 이동할 수 있도록 연결하는 연결부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 역전기투석방식(RED)과 압력지연삼투방식(PRO)을 결합하여 발전함으로써, 에너지효율을 현저히 높일 수 있고, 손실에너지를 최소화하여, 해수-담수간의 염도차 에너지로부터 전력을 생산하는 발전효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
The present invention relates to a hybrid power generation system for recovering the salinity difference energy between seawater and freshwater, wherein the seawater and the freshwater are respectively introduced into a space divided by a semipermeable membrane, and the seawater by the salinity difference between the seawater and the freshwater. Some of the fresh water is mixed in to form a mixed solution, the osmotic portion for generating an osmotic pressure; A pressure recovery unit configured to convert at least one of the fresh water and the sea water by converting the pumped energy into osmotic energy using the osmotic pressure generated in the osmosis unit; A power generation unit including at least one anion exchange membrane and a cation exchange membrane, respectively, wherein the seawater and the fresh water are supplied between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane from the pressure recovery unit to generate power by ion migration; And a connection part connecting the seawater and the freshwater to move through at least one of the osmosis part, the pressure recovery part, and the power generation part.
According to the present invention, by combining the reverse electrodialysis (RED) and pressure delayed osmosis (PRO) to generate power, it is possible to significantly increase the energy efficiency, minimize the loss energy, power from the salinity difference energy between seawater and freshwater There is an advantage to maximize the power generation efficiency to produce.

Description

해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템 {HYBRID POWER GENERATION SYSTEM USING SALINITY GRADIENT OF SEA WATER AND FRESH WATER}Hybrid power generation system recovering salinity difference energy between seawater and freshwater {HYBRID POWER GENERATION SYSTEM USING SALINITY GRADIENT OF SEA WATER AND FRESH WATER}

본 발명은 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래와 달리, 역전기투석방식(Reverse Electro Dialysis, RED)과 압력지연삼투방식(Pressure Retarded Osmosis, PRO)을 결합하여 발전함으로써, 해수와 담수의 혼합과정에서 염도차 에너지를 전기에너지 형태로 회수하는 효율을 현저히 높일 수 있으며, 간단한 공정으로 해수-담수간의 염도차 에너지를 이용하여 전력생산효율을 극대화시킬 수 있는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater, and more specifically, unlike conventional, reverse electrodialysis (RED) and pressure delayed osmosis (Pressure Retarded Osmosis, PRO). By combining power generation), the efficiency of recovering salinity difference energy in the form of electric energy in the mixing process of seawater and fresh water can be remarkably increased, and it is possible to maximize the power production efficiency by using the salinity difference energy between seawater and freshwater in a simple process. The present invention relates to a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater.

최근 산업화로 인하여 무분별한 화석에너지가 사용되었고, 이로 인하여 온실가스의 농도는 점차 증가한 반면 화석 연료의 부존량은 점차 감소하고 있다. 특히 온실가스의 농도 증가는 기온 및 해수면 상승을 야기하였으며, 이상기후 현상을 초래하게 되었다.In recent years, indiscriminate fossil energy has been used due to industrialization. As a result, the concentration of greenhouse gases is gradually increased while the amount of fossil fuel is gradually decreasing. In particular, increasing the concentration of greenhouse gases caused rises in temperature and sea level, resulting in abnormal climate events.

이와 관련하여 온실가스 감축에 성공하지 못할 경우, 전 지구적인 재난 발생 가능성이 높음을 과학적으로 입증한 내용이 IPCC 4차 보고서를 통해 발표된 바 있고, 지난 13차 유엔기후변화협약 당사국 총회에서 채택된 ‘발리로드맵’을 계기로 온실가스 문제는 전 지구적인 당면과제로 인식되고 있다.In this regard, scientific successes in the IPCC Fourth Report have been published in the IPCC Fourth Report, which proves that there is a high likelihood of global disasters if the greenhouse gas reduction is not successful. With the Bali Roadmap, the greenhouse gas problem is recognized as a global challenge.

이에, 에너지의 효율적인 사용 및 절약은 일차적인 대책으로 일부 효과가 있지만 근본적으로 온실가스 배출의 84%를 차지하는 에너지 연소부분 자체를 감소시켜야 하며, 이를 위해서는 미래에너지원으로 지속가능하고 탄소배출이 없는 새로운 에너지에 대한 연구개발 및 실용화가 필요한 시점이다. Therefore, efficient use and saving of energy have some effects as a primary countermeasure, but the energy combustion part, which accounts for 84% of GHG emissions, must be reduced, which is a sustainable and carbon-free new source for future energy. It is time to research and develop and commercialize energy.

현재 각광받고 있는 신재생에너지로는 태양광, 풍력 및 수력(소수력)을 이용한 에너지가 있고, 현재 신재생에너지 개발 방향은 이들에 편중되어 있다. 이 같은 주요 신재생에너지는 높은 초기 투자비용 및 출력의 불안정성, 생태계 교란과 같은 문제점을 가지고 있다.At present, the renewable energy that is in the spotlight includes energy using solar light, wind power, and hydropower (hydropower), and the current direction of development of renewable energy is concentrated on them. Such major renewable energy has problems such as high initial investment cost, output instability, and ecosystem disturbance.

이에 반하여 해수와 담수의 염도 차이를 에너지로 회수하는 발전 방식은 신재생에너지의 장점에 더하여, 생태계를 교란시키지 않으면서도 안정적인 출력을 확보할 수 있고, 하구 둑 및 방조제와 연계하여 해양면적을 활용함으로서 초기 설치비용을 감소시킬 수 있는 이점이 있어, 최근 이에 대한 연구가 유럽을 중심으로 진행되고 있다.On the other hand, the generation method of recovering the salinity difference between seawater and freshwater as energy, in addition to the advantages of renewable energy, can secure a stable output without disturbing the ecosystem, and utilizes the sea area in connection with the estuary weir and embankment. There is an advantage that can reduce the initial installation cost, the recent research has been conducted mainly in Europe.

도 1에 나타난 바와 같이, 이러한 에너지 가용화 조작은 해수가 증발하면서 담수가 생성되는데 투입된 태양 에너지를 회수하는 것으로서, 열역학적 측면에서 혼합에 의한 엔트로피 증가에 상당하는 자유 에너지(Gibbs free energy)를 회수하는 것으로 이해할 수 있다.As shown in FIG. 1, the energy solubilization operation is to recover solar energy input to fresh water as evaporation of seawater, and to recover free energy corresponding to an increase in entropy by mixing in terms of thermodynamics. I can understand.

이렇게 해수와 담수의 농도 차이를 이용하는 에너지 회수 기술은 1975년 이스라엘의 Sidney Loeb 교수에 의하여 처음 제안된 삼투압 방식과 전해질(NaCl) 투석 방식으로 대별할 수 있는데, 현재 노르웨이의 수력풍력발전 회사인 Statkraft사와 네덜란드의 지속가능수력기술센터(Wetsus)에서 각각의 연구가 진행되고 있다.The energy recovery technology using the difference in seawater and freshwater concentration can be classified into the osmotic method and the electrolyte (NaCl) dialysis method first proposed by Professor Sidney Loeb of Israel in 1975. Each study is underway at the Dutch Center for Sustainable Hydro Technology (Wetsus).

이로부터 다양한 해수와 담수의 농도 차이를 이용하는 에너지 회수 기술이 연구되고 있으나, 각 기술들은 복잡한 장치들이 다수 사용되어 경제성이 떨어지지거나, 수력학적 압력을 주기 위해 추가에너지의 공급이 필요함으로써, 발전효율이 낮은 문제가 있었다. From this, energy recovery techniques using various concentrations of seawater and freshwater have been studied. However, each technology has a large number of complex devices, which are economically inefficient, or require additional energy to supply hydraulic pressure. There was a low problem.

따라서, 에너지회수시스템을 단순화하여 구축비용을 현저히 감소시키면서도, 추가적으로 공급되는 에너지량을 최소화함으로써, 발전효율을 높일 수 있는 에너지회수기술의 개발이 요구되어 왔다. Accordingly, there has been a demand for the development of an energy recovery technology that can increase power generation efficiency by minimizing the amount of additionally supplied energy while simplifying the energy recovery system and significantly reducing the construction cost.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 역전기투석방식(RED)과 압력지연삼투방식(PRO)을 결합하여 발전함으로써, 해수와 담수의 혼합과정에서 염도차 에너지를 전기에너지 형태로 회수하는 발전효율을 현저히 높일 수 있는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, the power generation by combining the reverse electrodialysis (RED) and pressure delayed osmosis (PRO), the power generation to recover the salinity difference energy in the form of electrical energy in the mixing process of seawater and fresh water It is an object of the present invention to provide a hybrid power generation system that recovers salinity difference energy between seawater and freshwater, which can significantly increase efficiency.

또한, 종래 해수와 담수의 수력학적 압력을 추가로 공급하거나 터빈과 같은 추가발전장치가 필요하지 않음으로, 공정이 간단할 뿐만 아니라, 에너지회수시스템 구축비용 또한 저감된 경제적인 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, since there is no need to supply additional hydraulic pressures of seawater and freshwater, or additional power generation equipment such as a turbine, an economical salinity difference between seawater and freshwater, which not only simplifies the process but also reduces the cost of building an energy recovery system. An object of the present invention is to provide a hybrid power generation system for recovering energy.

또한, 압력지연삼투방식으로 삼투압 회수를 통해 양수에너지를 공급하고, 역전기투석방식으로 발전함으로써, 에너지손실을 최소화하여, 해수-담수간의 염도차에너지로부터 전력생산효율을 극대화할 수 있는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, by supplying the pumping energy through the osmotic pressure recovery by the pressure delay osmosis method, and by developing the reverse electrodialysis method, by minimizing the energy loss, the seawater-freshwater that can maximize the power production efficiency from the salinity difference energy between seawater and freshwater An object of the present invention is to provide a hybrid power generation system that recovers salinity difference energy of liver.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템은, 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템에 있어서, 상기 해수와 상기 담수간의 염도차를 이용하여 삼투압을 발생시키는 삼투부; 상기 해수와 상기 담수간의 이온이동을 이용하여 발전하는 발전부; 상기 삼투압을, 상기 해수 또는 상기 담수 중 적어도 하나를 상기 삼투부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나에 공급하기 위한 양수에너지로 전환시키는 압력회수부; 및 상기 삼투부, 상기 발전부 또는 상기 압력회수부 중 적어도 하나를 통해, 상기 해수 및 상기 담수가 이동할 수 있도록 연결하는 연결부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater according to the present invention for achieving the above object, in a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater, the salinity between the seawater and the freshwater An osmotic portion for generating an osmotic pressure using a difference; A power generation unit generating power by using ion movement between the sea water and the fresh water; A pressure recovery unit for converting the osmotic pressure into positive energy for supplying at least one of the seawater or the freshwater to the osmosis unit or the power generation unit; And a connection part connecting the seawater and the fresh water to move through at least one of the osmosis part, the power generation part, or the pressure recovery part.

상기 삼투부는 반투막을 포함하는 용기인 것을 특징으로 하며, 상기 반투막을 경계로 이분된 공간에 상기 해수 및 상기 담수가 각각 투입되어, 상기 해수와 상기 담수간의 농도차에 의해 상기 해수에 상기 담수 중 일부가 혼합되어 혼합용액을 형성하며, 삼투압을 발생시키는 것을 특징으로 한다.The osmotic part is a container including a semipermeable membrane, wherein the seawater and the freshwater are respectively introduced into a space divided by the semipermeable membrane, and a portion of the freshwater is added to the seawater by the concentration difference between the seawater and the freshwater. Is mixed to form a mixed solution, characterized in that to generate an osmotic pressure.

또한, 상기 삼투압은 상기 담수를 상기 발전부로 이동시키고, 상기 혼합용액을 상기 압력회수부로 이동시키는 것을 특징으로 하며, 상기 발전부는, 역전기투석전지인 것을 특징으로 한다.In addition, the osmotic pressure is characterized in that to move the fresh water to the power generation unit, the mixed solution to the pressure recovery unit, the power generation unit is characterized in that the reverse electrodialysis battery.

상기 역전기투석전지는 음이온교환막과 양이온교환막을 각각 적어도 하나 포함하며, 상기 해수와 상기 담수가 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막 사이에 공급됨으로써, 이온이동에 의해 발전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The reverse electrodialysis battery includes at least one anion exchange membrane and a cation exchange membrane, respectively, wherein the seawater and the fresh water are supplied between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane, and are configured to generate power by ion migration.

또한, 상기 역전기투석전지는, 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막이 교대로 배치되며, 상기 해수와 상기 담수가 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막 사이에 교대로 공급되는 것을 특징으로 하며, 상기 역전기투석전지는, 적어도 2개의 전극이 상기 음이온교환막과 양이온교환막의 최외측 양쪽에 위치하는 것을 특징으로 한다.In the reverse electrodialysis battery, the anion exchange membrane and the cation exchange membrane are alternately arranged, and the seawater and the fresh water are alternately supplied between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane. The battery is characterized in that at least two electrodes are located on both outermost sides of the anion exchange membrane and the cation exchange membrane.

또한, 상기 압력회수부는, 상기 해수를 상기 삼투부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나에 공급하는 제 1압력회수부; 및 상기 담수를 상기 삼투부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나에 공급하는 제 2압력회수부;로 구성되는 것을 특징으로 하며,상기 압력회수부는, 상기 삼투부에서 발생한 삼투압을 이용하여, 상기 해수 또는 상기 담수 중 적어도 하나를 상기 삼투부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나에 공급하기 위한 투입압력을 110% 내지 1500% 높이는 것을 특징으로 한다.The pressure recovery unit may further include a first pressure recovery unit configured to supply the seawater to at least one of the osmosis unit and the power generation unit; And a second pressure recovery part for supplying the fresh water to at least one of the osmosis part and the power generation part, wherein the pressure recovery part uses the osmotic pressure generated in the osmosis part, wherein the sea water or the Characterized in that the injection pressure for supplying at least one of the fresh water to at least one of the osmosis unit or the power generation unit is characterized in that for increasing 110% to 1500%.

상기 연결부는, 상기 해수가 상기 압력회수부를 거쳐, 상기 삼투부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나에 공급될 수 있도록 연결된 해수배관; 상기 담수가 상기 압력회수부, 상기 삼투부 및 상기 발전부를 차례로 거쳐 공급될 수 있도록 연결된 담수배관; 및 상기 혼합용액이 상기 삼투부에서 상기 압력회수부로 이동하고, 상기 압력회수부 외부로 배출될 수 있도록 연결된 혼합용액배관;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The connection portion, the seawater pipe is connected so that the seawater can be supplied to at least one of the osmosis portion or the power generation portion through the pressure recovery portion; A fresh water pipe connected to the fresh water so as to be supplied through the pressure recovery part, the osmosis part, and the power generation part in order; And a mixed solution pipe connected to the mixed solution to move from the osmosis part to the pressure recovery part and to be discharged to the outside of the pressure recovery part.

본 발명의 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템에 따르면, 역전기투석방식(RED)과 압력지연삼투방식(PRO)을 결합하여 발전함으로써, 염도차 에너지의 회수효율을 현저히 높일 수 있는 장점이 있다.According to the hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater of the present invention, by combining the reverse electrodialysis (RED) and pressure delayed osmosis (PRO) power generation, the salvage difference energy recovery efficiency can be significantly increased. There is an advantage.

또한, 종래 해수와 담수에 대하여, 수력학적 압력을 추가로 공급하거나 터빈과 같은 추가발전장치가 필요하지 않음으로, 공정이 간단할 뿐만 아니라, 에너지회수시스템 구축비용 또한 저감되어, 경제적인 장점이 있다. In addition, the conventional seawater and fresh water do not need an additional hydraulic pressure or an additional power generation device such as a turbine, which not only simplifies the process but also reduces the cost of building an energy recovery system. .

또한, 압력지연삼투방식으로 삼투압 회수를 통해 양수에너지를 공급하고, 역전기투석방식으로 발전함으로써, 손실에너지를 최소화하여, 해수-담수간의 염도차에너지로부터 전력생산효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.In addition, by supplying the pumping energy through the osmotic pressure recovery by the pressure delay osmosis method, and by developing the reverse electrodialysis method, there is an advantage that can maximize the power production efficiency from the salinity difference energy between seawater and freshwater by minimizing the loss energy. .

도 1은 해수와 담수의 혼합에 따른 자유에너지의 회수원리를 나타낸 모식도
도 2는 농도차에 의한 삼투압 발생원리를 나타낸 모식도
도 3은 압력지연삼투방식을 이용하여 발전하는 장치를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 역전기투석전지에서 양이온교환막 및 음이온교환막의 작동원리를 나타낸 모식도
도 5는 본 발명의 역전기투석전지를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템을 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전방법을 순차적으로 나타낸 순서도
1 is a schematic diagram showing the recovery principle of free energy according to the mixing of sea water and fresh water
Figure 2 is a schematic diagram showing the principle of osmotic pressure caused by the difference in concentration.
Figure 3 is a cross-sectional view showing a device for generating power using the pressure delay osmosis method
Figure 4 is a schematic diagram showing the operation principle of the cation exchange membrane and anion exchange membrane in the reverse electrodialysis battery of the present invention
Figure 5 is a cross-sectional view showing a reverse electrodialysis battery of the present invention
6 is a cross-sectional view showing a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater of the present invention.
7 is a flowchart sequentially showing a hybrid power generation method for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater of the present invention.

이하, 본 발명에 의한 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings for a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater according to the present invention. The present invention may be better understood by the following examples, which are for the purpose of illustrating the present invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

먼저, 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전방법은, 도 2 내지 도 6에 나타난 바와 같다. First, a hybrid power generation method for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater is as shown in FIGS. 2 to 6.

본 발명의 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전방법의 제 1실시예는, 상기 해수와 상기 담수간의 염도차를 이용하여 삼투압을 발생시키고, 상기 삼투압을 상기 해수 또는 상기 담수 중 적어도 하나의 양수에너지 공급에 이용하는 삼투압발생단계; 및 상기 해수와 상기 담수간의 이온이동을 이용하여 발전하는 이온이동발전단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이는 역전기투석방식과 삼투방식의 단점을 서로 보완하여 해수-담수간의 염도차 에너지로부터의 발전효율을 극대화시키기 위함이다.In a first embodiment of a hybrid power generation method for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater of the present invention, an osmotic pressure is generated using the salinity difference between the seawater and the freshwater, and the osmotic pressure is at least one of the seawater or the freshwater. Osmotic pressure generation step used to supply positive energy of the; And an ion mobile power generation step of generating power using ion movement between the sea water and the fresh water. This is to maximize the generation efficiency from the salinity difference energy between seawater and freshwater by complementing the disadvantages of reverse electrodialysis and osmosis.

상기 삼투압 발생단계는, 압력지연삼투(Pressure-Retarded Osmosis)방식에 의해 상기 삼투압을 발생시키는 것이 바람직하며, 상기 압력지연삼투방식은, 상기 해수와 상기 담수간의 농도차에 의해 발생하는 삼투압을 이용하여 양수에너지를 발생시키는 것을 특징으로 한다.The osmotic pressure generating step is preferably to generate the osmotic pressure by the pressure-retarded osmosis (Pressure-Retarded Osmosis) method, the pressure delayed osmosis method, by using the osmotic pressure generated by the concentration difference between the seawater and the fresh water. It is characterized by generating positive energy.

상기 압력지연삼투방식은, 상기 해수와 상기 담수간의 농도차에 의해 발생하는 삼투압을 이용하여 양수에너지를 발생시키는 것을 특징으로 한다. 도 2에 나타난 삼투압원리를 이용한 것으로, 반투막을 경계로, 담수측에서 해수측으로 물분자가 이동하여, 해수측의 압력이 증가함으로 인해, 해수와 담수간 농도차에 의한 삼투압이 발생하게 된다. The pressure delay osmosis system is characterized in that to generate a positive energy using the osmotic pressure generated by the difference in concentration between the seawater and the fresh water. By using the osmotic pressure principle shown in Figure 2, the water molecules move from the freshwater side to the seawater side with the semi-permeable membrane boundary, and the pressure on the seawater side increases, so that osmotic pressure due to the concentration difference between seawater and freshwater is generated.

이러한 원리를 이용하여, 도 3에 나타난 바와 같이, 해수-담수간 삼투압으로부터 수력학적으로 기계적 에너지를 회수하는 압력지연삼투방식을 본 발명의 역전기투석방식염과 결합하여, 압력지연삼투현상을 직접적으로 발전에 이용하는 대신에, 농도차로 인한 삼투압을 활용하여 양수에너지로 사용함으로써, 에너지효율을 극대화시킬 수 있다.Using this principle, as shown in Figure 3, by combining the pressure delay osmosis method of hydraulic mechanical recovery from the seawater-freshwater osmotic pressure with the reverse electrodialysis salt of the present invention, the pressure delay osmosis phenomenon directly Instead of using for power generation, by utilizing the osmotic pressure due to the concentration difference as a positive energy, it is possible to maximize the energy efficiency.

압력지연삼투방식을 직접적인 발전에 이용하게 되면 발전을 위한 소수력 발전장치의 필요 및 기계적 에너지손실 문제가 발생하므로, 이를 직접적인 발전에 사용하는 것이 아니라, 역전기투석방식에서 수력학적 압력이 요구되는 단점을 압력지연삼투방식을 사용하여 보완하여 하이브리드 형태의 발전방식을 사용함으로써, 전력생산효율을 현저히 높일 수 있다.When the pressure delay osmosis method is used for direct power generation, there is a need for a hydrophobic power generation device for generating power and mechanical energy loss problems. Therefore, it is not used for direct power generation. Complementing with the pressure delay osmosis method, the hybrid power generation method can be used to significantly increase the power production efficiency.

즉, 해수와 담수의 농도차이를 이용한 압력지연삼투방식에 의해 발생하는 압력을 이용하여, 해수 및 담수가 상기 역전기투석을 위해 공급되도록 한다. 결과적으로, 역전기투석전지에서 회수한 염도차 에너지의 대부분을 양수조작에 소모시키는 종래의 방법에 비해 에너지효율을 높일 수 있는 장점이 있다.That is, by using the pressure generated by the pressure delay osmosis method using the difference between the concentration of sea water and fresh water, sea water and fresh water is supplied for the reverse electrodialysis. As a result, there is an advantage that the energy efficiency can be improved compared to the conventional method of consuming most of the salinity difference energy recovered from the reverse electrodialysis battery for pumping operation.

또한, 상기 이온이동발전단계는, 역전기투석(Reverse ElectroDialysis)방식으로 발전하는 것이 바람직하며, 상기 역전기투석방식에 사용되는 양수에너지는 상기 압력지연삼투방식에 의해 발생하는 압력으로 조달되는 것을 특징으로 한다. In addition, the ion mobile power generation step, it is preferable to generate a reverse electrodialysis (Reverse ElectroDialysis) method, the pumped energy used in the reverse electrodialysis method is characterized in that it is supplied to the pressure generated by the pressure delay osmosis method It is done.

상기 역전기투석방식은, 음이온교환막과 양이온교환막을 각각 적어도 하나 배치하고, 상기 해수 및 상기 담수를 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막 사이에 공급하여 발전하는 것을 특징으로 한다.In the reverse electrodialysis, at least one anion exchange membrane and a cation exchange membrane are disposed, and the seawater and the fresh water are supplied between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane to generate electricity.

즉, 도 4에 나타난 음이온교환막과 양이온교환막 사이로 해수와 담수가 각각 투입되어, 해수와 담수가 교환막을 경계로 하여, 이온이 이동함으로써, 음이온교환막과 양이온교환막들의 최외각에 위치한 양극과 음극 사이에는 기전력이 발생하게 된다. That is, seawater and fresh water are respectively introduced between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane shown in FIG. EMF is generated.

이러한 역전기투석방식에 사용되는 역전기투석전지는 도 5에 나타난 바와 같이, 음이온교환막과 양이온교환막이 다수개가 교대배치되어 스택을 구성하는 것이 고전압출력을 얻기 위해 바람직하다.
In the reverse electrodialysis battery used in the reverse electrodialysis method, as shown in FIG. 5, it is preferable that a plurality of anion exchange membranes and a cation exchange membrane are alternately arranged to form a stack to obtain a high voltage output.

다음으로, 본 발명의 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전방법을 보다 구체적으로 구현한 제 2실시예는, 도 7에 나타난 바와 같이, 투입단계(S10), 삼투단계(S20), 이동단계(S30), 발전단계(S40) 및 압력회수단계(S50)를 포함하여 이루어진다. 이는 연속공정으로 운행되며, 거의 동시에 이루어질 수 있으며, 반복공정에 해당한다.Next, a second embodiment of the hybrid power generation method for recovering the salinity difference energy between seawater and freshwater of the present invention in more detail, as shown in Figure 7, the input step (S10), osmosis step (S20), It comprises a moving step (S30), power generation step (S40) and pressure recovery step (S50). It runs in a continuous process, can be done almost simultaneously, and corresponds to a repeating process.

여기서, 투입단계(S10)는, 상기 해수는 제 1해수와 제 2해수로 분리되며, 상기 제 1해수와 상기 담수는 삼투압모듈에 투입하고, 상기 제 2해수는 역전기투석전지로 투입하는 단계이다. 이는 해수가 삼투압발생과 전력생산을 위해 삼투압모듈과 역전기투석전지로 분리투입되는 과정이다.Here, in the input step (S10), the seawater is separated into the first seawater and the second seawater, the first seawater and the fresh water is introduced into the osmotic module, the second seawater is introduced into the reverse electrodialysis battery to be. This is a process in which seawater is separately introduced into an osmotic module and a reverse electrodialysis battery for osmotic generation and power production.

상기 투입단계(S10)에서, 상기 해수 및 상기 담수는 0.1atm 내지 15atm의 압력으로 상기 삼투압모듈 및 상기 역전기투석전지에 투입되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1atm 내지 11atm, 가장 바람직하게는 2atm으로 투입되는 것이 효과적이다. 여기서, 표시되는 압력을 계기에서 측정되는 계기압력이다.In the input step (S10), the sea water and the fresh water is preferably introduced into the osmotic module and the reverse electrodialysis battery at a pressure of 0.1atm to 15atm, more preferably 1atm to 11atm, most preferably 2atm It is effective to be injected into. Here, the displayed pressure is the gauge pressure measured by the gauge.

계기압력이 0.1atm미만인 경우에는 해수 및 담수의 유량이 지나치게 떨어져, 역전기투석전지에서 발전을 위해 충분한 해수와 담수가 공급되지 못 하여 발전효율이 저하되는 문제가 있으며, 본 발명에서 압력회수를 통한 에너지효율향상정도가 현저히 떨어지는 문제가 있다. 반대로, 15atm을 초과하는 경우에는 높은 압력으로 인해, 발전시스템의 내구성이 떨어질 뿐만 아니라, 설치비용이 상승하며, 오히려 과도하게 빠른 속도로 인해 해수와 담수의 낭비가 발생하고, 전력생산효율 또한 저하되는 문제가 있다. If the gauge pressure is less than 0.1atm, the flow rate of seawater and freshwater is too low, and sufficient seawater and freshwater are not supplied for power generation in reverse electrodialysis batteries, resulting in a reduction in power generation efficiency. There is a problem that the degree of energy efficiency improvement is significantly reduced. On the contrary, when the pressure exceeds 15 atm, the high pressure causes not only the durability of the power generation system to be lowered, but also the installation cost is increased, and the excessively high speed causes waste of seawater and fresh water, and power production efficiency is also lowered. there is a problem.

또한, 상기 투입단계(S10)에서, 상기 삼투압모듈은 내부에 반투막을 경계로 내부가 분리되어 있으며, 상기 제 1해수와 상기 담수를 각각의 분리된 공간으로 공급하는 것이 바람직하다. 이는 상기 반투막은 물분자만의 이동을 가능하게 함으로써, 제 1해수와 담수의 농도차로 인해 담수에서 제 1해수로 물분자가 이동함으로써, 삼투압을 형성하기 위함이다. In addition, in the input step (S10), the osmosis module is separated inside the boundary with a semi-permeable membrane therein, it is preferable to supply the first sea water and the fresh water to each separate space. This is because the semi-permeable membrane enables the movement of only water molecules, thereby moving the water molecules from fresh water to the first sea water due to the concentration difference between the first sea water and fresh water, thereby forming an osmotic pressure.

다음으로, 삼투단계(S20)는 상기 삼투압모듈에서의 농도차에 의해, 상기 담수 중 일부가 상기 제 1해수로 이동하여 혼합용액을 생성하며, 삼투압이 발생하는 단계이다. 이는 해수와 담수의 농도차로 인한 삼투압 발생과정이다. Next, the osmotic step (S20) is a step in which a part of the fresh water is moved to the first seawater to generate a mixed solution by the concentration difference in the osmotic pressure module, and osmotic pressure is generated. This is an osmotic process due to the difference in concentration between seawater and freshwater.

상기 삼투단계(S20)는 상기 제 1해수와 상기 담수간의 농도차이로 인해, 상기 담수 중 일부가 상기 삼투압모듈의 반투막을 경계로 상기 제 1해수쪽으로 이동하는 것을 특징으로 한다. In the osmotic step (S20), due to the difference in concentration between the first seawater and the freshwater, a part of the freshwater is characterized by moving toward the first seawater at the boundary of the semipermeable membrane of the osmotic module.

상기 혼합용액은 담수와 제 1해수가 혼합되어 생성된 것으로, 해수보다 염도가 낮은 염수이다. The mixed solution is produced by mixing fresh water and first seawater, and has a lower salinity than seawater.

또한, 이동단계(S30)는 상기 담수가 상기 역전기투석전지로 이동하며, 상기 삼투압에 의해, 상기 혼합용액은 압력회수기로 이동하는 단계이다. In addition, the moving step (S30) is the fresh water moves to the reverse electrodialysis battery, by the osmotic pressure, the mixed solution is a step of moving to a pressure recovery device.

상기 이동단계(S30)에서의 담수는 농도차에 의해 제 1해수로 이동한 담수를 제외한 나머지 담수를 의미하며, 상기 삼투단계(S20)에서 압력이 높아진 혼합용액이 압력회수기를 통과하면서 상기 담수에 압력을 전달하여 상기 역투석전지로 공급될 수 있도록 한다. 상기 압력회수기는 압력을 재활용하도록 구성된 기구를 의미한다.Freshwater in the moving step (S30) refers to the remaining fresh water except the freshwater moved to the first seawater by the difference in concentration, the pressure of the mixed solution in the osmotic step (S20) passes through the pressure recovery device to the freshwater The pressure can be transmitted to be supplied to the reverse dialysis battery. The pressure recover means a mechanism configured to recycle pressure.

또한, 상기 이동단계(S30)에서, 상기 담수 및 상기 혼합용액은 0.1atm 내지 15atm의 압력으로 상기 역전기투석전지 및 상기 압력회수기로 이동하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1atm 내지 11atm, 가장 바람직하게는 2atm으로 투입되는 것이 효과적이다. 여기서, 압력은 상기와 같이 계기압력을 의미한다.In addition, in the moving step (S30), the fresh water and the mixed solution is preferably moved to the reverse electrodialysis battery and the pressure recoverer at a pressure of 0.1atm to 15atm, more preferably 1atm to 11atm, most preferably Preferably at 2 atm. Here, the pressure means the gauge pressure as described above.

계기압력이 0.1atm미만인 경우에는 담수의 흐름속도가 지나치게 떨어져, 역전기투석전지에서 발전을 위해 충분한 담수가 공급되지 못 하여 발전효율이 저하되는 문제가 있으며, 혼합용액의 압력회수를 통한 에너지효율향상정도가 현저히 떨어지는 문제가 있다. 반대로, 15atm을 초과하는 경우에는 높은 압력으로 인해, 발전시스템의 내구성이 떨어질 뿐만 아니라, 설치비용이 상승하며, 오히려 과도하게 빠른 속도로 인해 담수가 낭비되면서 전력생산효율이 저하되는 문제가 있다. If the gauge pressure is less than 0.1 atm, the flow rate of fresh water is too low, and sufficient fresh water is not supplied for power generation in reverse electrodialysis cells, resulting in a decrease in power generation efficiency, and energy efficiency improvement through pressure recovery of the mixed solution. There is a problem that the degree is significantly lower. On the contrary, when the pressure exceeds 15 atm, not only the durability of the power generation system is lowered due to the high pressure, but also the installation cost is increased, and rather, the fresh water is wasted due to excessively high speed, thereby degrading power production efficiency.

다음으로, 발전단계(S40)는 상기 역전기투석전지는 상기 제 2해수와 상기 담수를 이용하여, 역전기투석방식으로 발전하는 단계이다. 이는 역전기투석전지를 통해 전력생산이 이루어지는 과정이다. Next, in the power generation step (S40), the reverse electrodialysis battery is a step of generating power by reverse electrodialysis using the second seawater and the fresh water. This is a process in which power is produced through reverse electrodialysis batteries.

상기 발전단계(S40)에서, 상기 역전기투석방식은, 음이온교환막과 양이온교환막을 교대로 배치하고, 상기 제 2해수 및 상기 담수를 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막 사이에 교대로 공급하여 발전하는 방식이다. In the power generation step (S40), the reverse electrodialysis method, by alternately arranging an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, the second sea water and the fresh water alternately supply between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane to generate power to be.

상기 음이온교환막과 양이온교환막은 다수 교대로 설치되어 스택을 구성하는 것이 고전압출력을 얻기 위해 바람직하며, 이렇게 교대로 배치된 음이온교환막과 양이온교환막의 사이에 상기 제 2해수와 담수를 역시 교대로 투입함으로써, 제 2해수와 담수가 교환막을 통해 선택적 이온이동이 이루어져, 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막의 최외측에 설치된 전극을 통해 전력을 생산하게 된다. It is preferable that a plurality of the anion exchange membrane and the cation exchange membrane are installed alternately so as to form a stack, so that the second seawater and fresh water are alternately introduced between the alternating anion exchange membrane and the cation exchange membrane. In addition, the second seawater and the fresh water are selectively ion-transferred through the exchange membrane, thereby producing power through an electrode provided on the outermost side of the anion exchange membrane and the cation exchange membrane.

마지막으로, 압력회수단계(S50)는 상기 압력회수기에 의해 상기 혼합용액의 압력을 회수하여, 상기 투입단계의 해수 및 담수의 투입압력을 높이는 단계이다. 이는 본 발명의 특징인 삼투현상으로 발생한 압력을 회수하여 해수 및 담수를 시스템에 공급하는 압력, 즉, 양수에너지를 공급하는 공정이다. Finally, the pressure recovery step (S50) is a step of recovering the pressure of the mixed solution by the pressure recovery device, to increase the input pressure of sea water and fresh water in the input step. This is a process of recovering the pressure generated by the osmotic phenomenon, which is a feature of the present invention, and supplying seawater and fresh water to the system, that is, supplying positive energy.

상기 압력회수단계(S50)에서는, 상기 혼합용액의 압력을 이용하여, 상기 투입단계(S10)의 해수 및 담수의 투입압력을 110% 내지 1500% 높이는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 200% 내지 1200% 높이는 것이 효과적이다. 110%미만인 경우에는 충분한 해수 및 담수를 시스템상에 충분히 공급하기 어려우며, 1500%를 초과하는 경우에는 삼투압으로 압력을 높이기 어려운 문제가 있다.In the pressure recovery step (S50), using the pressure of the mixed solution, it is preferable to increase the input pressure of the seawater and fresh water in the input step (S10) 110% to 1500%, more preferably 200% to 1200 Increasing% is effective. If it is less than 110%, it is difficult to supply enough seawater and fresh water to the system, and if it exceeds 1500%, it is difficult to increase the pressure by osmotic pressure.

여기서, 압력은 절대압력을 기준으로 한다. Here, the pressure is based on the absolute pressure.

본 발명의 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전방법은 순환될 수 있으며, 순환원리에 의한다면 순서와 관계없이 각 단계가 진행되어도 무방하고, 각 단계가 연계되어 동시에 진행되면서 연속공정으로 전력을 생산하는 것이 것이 더 바람직하다.
The hybrid power generation method for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater of the present invention can be circulated, and according to the circulating principle, each step may be performed irrespective of the order, and each step is connected and progressed simultaneously in a continuous process. It is more desirable to produce power.

다음으로, 본 발명의 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템은, 도 6에 나타난 바와 같이, 삼투부(10), 발전부(20), 압력회수부(30) 및 연결부(40)을 포함하여 이루어진다. 본 발명 발전시스템은 이하에서 설명하는 것을 제외하고는 상기 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전방법에 기재된 것과 같다. Next, the hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater of the present invention, as shown in Figure 6, the osmosis unit 10, the power generation unit 20, the pressure recovery unit 30 and the connecting portion 40 ) The power generation system of the present invention is as described in the hybrid power generation method for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater except as described below.

먼저, 삼투부(10)은 상기 해수와 상기 담수간의 염도차를 이용하여 삼투압을 발생시키며, 이는 반투막을 포함하여 이루어진 용기인 것이 바람직하다. 용기의 내부가 두 공간으로 나뉘도록 반투막을 위치시키는 것이 바람직하며, 상기 반투막은 물분자가 한쪽으로 이동할 수 있도록 구성되는 것이 효과적이다. 이는 해수와 담수의 농도차로 인한 삼투압을 발생시키기 위한 장치이다. First, the osmosis unit 10 generates osmotic pressure by using the salinity difference between the seawater and the freshwater, which is preferably a container including a semipermeable membrane. It is preferable to position the semipermeable membrane so that the inside of the container is divided into two spaces, and the semipermeable membrane is effectively configured to allow the water molecules to move to one side. This is an apparatus for generating osmotic pressure due to the difference in concentration between seawater and freshwater.

상기 삼투부(10)은 상기 반투막을 경계로 분리된 두 공간으로, 상기 해수(1) 및 상기 담수(2)가 각각 투입되어, 농도차에 의해 상기 해수(1)에 상기 담수(2) 중 일부가 혼합되어 혼합용액(3)을 형성하며, 삼투압을 발생시킨다. The osmosis unit 10 is two spaces separated by the semi-permeable membrane, and the sea water 1 and the fresh water 2 are respectively injected into the sea water 1 by concentration difference. A portion is mixed to form the mixed solution 3 and generates an osmotic pressure.

여기서, 삼투압은 상기 담수(2)를 상기 발전부(20)로 이동시키고, 상기 혼합용액(3)을 상기 압력회수부(40)로 이동시키는 역할을 한다. Here, the osmotic pressure serves to move the fresh water (2) to the power generation unit 20, and to move the mixed solution (3) to the pressure recovery unit (40).

다음으로, 발전부(20)는 상기 해수와 상기 담수간의 이온이동을 이용하여 발전하며, 이는 역전기투석전지인 것이 바람직하다. Next, the power generation unit 20 generates power by using ion movement between the sea water and the fresh water, which is preferably a reverse electrodialysis battery.

상기 역전기투석전지(20)는 음이온교환막과 양이온교환막을 각각 적어도 하나 포함하며, 상기 해수와 상기 담수가 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막 사이에 공급됨으로써, 이온이동에 의해 발전하도록 구성된 것이 바림직하며, 더욱 바람직하게는 음이온교환막과 양이온교환막이 교대로 배치되며, 상기 해수 및 상기 담수가 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막 사이에 교대로 공급됨으로써, 선택적 이온이동에 의해 발전하는 것이 효과적이다. The reverse electrodialysis battery 20 includes at least one anion exchange membrane and a cation exchange membrane, respectively, wherein the seawater and the fresh water are supplied between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane, and are preferably configured to generate electricity by ion migration. More preferably, the anion exchange membrane and the cation exchange membrane are alternately arranged, and the seawater and the fresh water are alternately supplied between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane, so that it is effective to generate electricity by selective ion migration.

또한, 상기 역전기투석전지(20)는 다수의 음이온교환막과 양이온교환막을 교대로 배치하여 스택을 구성하는 것이 고전압출력을 얻기 위해 가장 바람직하다. In addition, the reverse electrodialysis battery 20 is most preferable to obtain a high voltage output to form a stack by alternately arranging a plurality of anion exchange membrane and a cation exchange membrane.

또한, 상기 역전기투석전지(20)는 적어도 두 개의 전극이 상기 교대배치된 음이온교환막과 양이온교환막의 최외측 양쪽에 위치하는 것이 바람직하며, 이를 통해 전력이 생산된다. 즉, 양극이 좌측에, 음극이 우측에 위치하거나, 양극이 우측에, 음극이 좌측에 위치하는 형태이다. 구체적인 역전기투석전지(20)의 일실시예는 도 5에 나타난 바와 같다. In addition, in the reverse electrodialysis battery 20, at least two electrodes are preferably located at both outermost sides of the alternating anion exchange membrane and the cation exchange membrane, through which power is produced. In other words, the anode is on the left, the cathode is on the right, the anode is on the right, and the cathode is on the left. One embodiment of a specific reverse electrodialysis battery 20 is as shown in FIG.

다음으로, 압력회수부(30)는 상기 삼투부(10)에서 발생한 압력을 회수하여 상기 해수(1) 또는 상기 담수(2) 중 적어도 하나를 상기 삼투부(10) 또는 상기 발전부(20) 중 적어도 하나에 공급하기 위한 양수에너지로 전환시키는 역할을 한다. 이는 일반적으로 사용되는 압력회수장치 중 어느 것을 사용해도 무방하다.Next, the pressure recovery unit 30 recovers the pressure generated in the osmosis unit 10 to collect at least one of the seawater 1 or the fresh water 2 from the osmosis unit 10 or the power generation unit 20. It serves to convert the positive energy for supplying at least one of the. This may be any of the pressure recovery apparatus generally used.

상기 압력회수부(30)는 상기 해수(1)를 상기 삼투부(10) 또는 상기 발전부(20) 중 적어도 하나에 공급하는 제 1압력회수부(31) 및 상기 담수(2)를 상기 삼투부(10) 또는 상기 발전부(20) 중 적어도 하나에 공급하는 제 2압력회수부(32)로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 도 6에 나타난 바와 같이, 해수(1)를 공급하기 위한 압력회수부와 담수(2)를 공급하기 위한 압력회수부를 분리한 것으로, 해수(1)와 담수(2)가 다른 배관을 통해 분리공급되므로, 압력회수부(30) 또한 분리하는 것이 바람직하다.The pressure recovery unit 30 osmotic the first pressure recovery unit 31 and the fresh water 2 to supply the seawater 1 to at least one of the osmosis unit 10 or the power generation unit 20. It is preferably composed of a second pressure recovery portion 32 for supplying at least one of the portion 10 or the power generating portion 20. As shown in FIG. 6, the pressure recovery part for supplying the seawater 1 and the pressure recovery part for supplying the fresh water 2 are separated, and the sea water 1 and the fresh water 2 are separated through different piping. Since it is supplied, it is preferable to separate the pressure recovery part 30 also.

또한, 상기 압력회수부(30)는, 상기 삼투부(10)에서 발생한 압력을 이용하여, 상기 해수(1) 및 담수(2)의 상기 삼투부(10) 또는 상기 발전부(20) 중 적어도 하나에의 투입압력을 110% 내지 1500% 높이는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 200% 내지 1200% 높이는 것이 효과적이다. 이에 대한 구체적인 내용은 상기에서 설명한 바와 같다. In addition, the pressure recovery unit 30, by using the pressure generated in the osmosis unit 10, at least one of the osmosis unit 10 or the power generation unit 20 of the sea water (1) and fresh water (2). It is preferable to increase the injection pressure to one to 110% to 1500%, and more preferably to increase 200% to 1200%. Details thereof are as described above.

마지막으로, 상기 연결부(40)은, 상기 삼투부(10), 상기 발전부(20) 또는 상기 압력회수부(30) 중 적어도 하나를 적어도 하나를 상기 해수 및 상기 담수가 이동할 수 있도록 연결하는 역할을 한다. 즉, 도 6에 나타난 바와 같이, 연결부(40)는 배관으로 구성되는 것이 바람직하며, 이러한 배관은 삼투부(10), 발전부(20) 및 압력회수부(30)을 서로 연결시키며, 이들 각각에 해수(1), 담수(2) 및 혼합용액(3)을 공급 및 배출할 수 있도록 구성된다. Finally, the connection portion 40, at least one of the osmosis portion 10, the power generation portion 20 or the pressure recovery portion 30 to connect at least one of the sea water and the fresh water to move. Do it. That is, as shown in Figure 6, the connecting portion 40 is preferably composed of a pipe, such a pipe connects the osmosis portion 10, the power generation portion 20 and the pressure recovery portion 30 to each other, respectively It is configured to supply and discharge seawater (1), fresh water (2) and the mixed solution (3).

또한, 상기 연결부(40)은, 해수배관(41), 담수배관(43) 및 혼합용액배관(42)로 구성되는 것이 바람직하다. In addition, the connection portion 40 is preferably composed of a sea water pipe 41, a fresh water pipe 43 and a mixed solution pipe 42.

상기 해수배관(41)은 상기 해수(1)가 상기 압력회수부(30)를 거쳐, 상기 삼투부(10) 또는 상기 발전부(20) 중 적어도 하나에 공급될 수 있도록 연결되며, 상기 담수배관(43)은 상기 담수(2)가 상기 압력회수부(30), 상기 삼투부(10) 및 상기 발전부(20)를 차례로 거쳐 공급될 수 있도록 연결된다.The seawater pipe 41 is connected so that the sea water 1 can be supplied to at least one of the osmosis unit 10 or the power generation unit 20 through the pressure recovery unit 30, the fresh water pipe 43 is connected so that the fresh water 2 may be supplied through the pressure recovery part 30, the osmosis part 10, and the power generation part 20 in order.

또한, 상기 혼합용액배관(42)은 상기 혼합용액(3)이 상기 삼투부(10)에서 상기 압력회수부(30)로 이동하고, 상기 압력회수기(30) 외부로 배출될 수 있도록 연결된다. In addition, the mixed solution pipe 42 is connected so that the mixed solution 3 moves from the osmosis part 10 to the pressure recovery part 30 and is discharged to the outside of the pressure recovery device 30.

이렇게 본 발명에서 연결부(40)는 시스템의 구성요소간에 해수 및 담수가 원활하게 공급 및 배출될 수 있도록 연결하는 역할을 한다.
Thus, the connection portion 40 in the present invention serves to connect the seawater and fresh water to be smoothly supplied and discharged between the components of the system.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be suitably modified and applied in the same manner. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limitations of the following claims.

1: 해수
2: 담수
3: 혼합용액
10: 삼투부 (삼투압모듈)
20: 발전부 (역전기투석전지)
30: 압력회수부
31: 제 1압력회수부
32: 제 2압력회수부
40: 연결부 (배관)
41: 해수배관
42: 혼합용액배관
43: 담수배관
1: Seawater
2: freshwater
3: Mixed solution
10: osmosis part (osmosis module)
20: power generation unit (reverse electrodialysis battery)
30: pressure recovery part
31: first pressure recovery portion
32: second pressure recovery portion
40: connection part (piping)
41: seawater piping
42: Mixed solution piping
43: freshwater piping

Claims (11)

해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템에 있어서,
상기 해수와 상기 담수가 반투막을 경계로 이분된 공간에 각각 투입되어, 상기 해수와 상기 담수 간의 염도 차에 의해 상기 해수에 상기 담수 중 일부가 혼합되어 혼합용액을 형성하며, 삼투압을 발생시키는 삼투부;
상기 삼투부에서 발생한 삼투압을 이용하여 양수에너지로 전환시켜 상기 담수 또는 상기 해수 중 적어도 하나를 이동시키는 압력회수기로 이루어진 압력회수부;
음이온교환막과 양이온교환막을 각각 적어도 하나 포함하며, 상기 압력회수부로부터 상기 해수와 상기 담수가 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막 사이에 공급됨으로써, 이온이동에 의해 발전하는 발전부; 및
상기 삼투부, 상기 발전부 또는 상기 압력회수부 중 적어도 하나를 통해, 상기 해수 및 상기 담수가 이동할 수 있도록 연결하는 연결부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템
In a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater,
The seawater and the freshwater are respectively introduced into a space divided into a semi-permeable membrane, and part of the freshwater is mixed with the seawater by the salinity difference between the seawater and the freshwater to form a mixed solution, and an osmotic portion generating osmotic pressure. ;
A pressure recovery unit configured to convert at least one of the fresh water and the sea water by converting the pumped energy into osmotic energy using the osmotic pressure generated in the osmosis unit;
A power generation unit including at least one anion exchange membrane and a cation exchange membrane, respectively, wherein the seawater and the fresh water are supplied between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane from the pressure recovery unit to generate power by ion migration; And
Hybrid to recover the salinity difference energy between seawater and freshwater, characterized in that it comprises a; connecting through the osmosis unit, the power generation unit or the pressure recovery unit to connect the sea water and the fresh water to move. Power generation system
제 1항에 있어서,
상기 삼투부는 반투막을 포함하는 용기인 것을 특징으로 하는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템
The method of claim 1,
The osmosis unit is a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater, characterized in that the container containing a semi-permeable membrane
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 삼투압은 상기 담수를 상기 발전부로 이동시키고, 상기 혼합용액을 상기 압력회수부로 이동시키는 것을 특징으로 하는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템
The method of claim 1,
The osmotic pressure is a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater, characterized in that for moving the fresh water to the power generation unit, the mixed solution to the pressure recovery unit.
제 1항에 있어서,
상기 발전부는, 역전기투석전지인 것을 특징으로 하는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템
The method of claim 1,
The power generation unit, a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater, characterized in that the reverse electrodialysis battery
삭제delete 제 5항에 있어서,
상기 역전기투석전지는, 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막이 교대로 배치되며, 상기 해수와 상기 담수가 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막 사이에 교대로 공급되는 것을 특징으로 하는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템
6. The method of claim 5,
In the reverse electrodialysis battery, the anion exchange membrane and the cation exchange membrane are alternately arranged, and the salinity difference energy between seawater and freshwater, wherein the seawater and the fresh water are alternately supplied between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane. Hybrid power generation system
제 5항 또는 제 7항에 있어서,
상기 역전기투석전지는, 적어도 2개의 전극이 상기 음이온교환막과 상기 양이온교환막의 최외측 양쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템
The method according to claim 5 or 7,
In the reverse electrodialysis battery, a hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater, wherein at least two electrodes are located at both outermost sides of the anion exchange membrane and the cation exchange membrane.
제 1항에 있어서,
상기 압력회수부는, 상기 해수를 상기 삼투부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나에 공급하는 제 1압력회수부; 및 상기 담수를 상기 삼투부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나에 공급하는 제 2압력회수부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템
The method of claim 1,
The pressure recovery unit may include a first pressure recovery unit for supplying the seawater to at least one of the osmosis unit and the power generation unit; And a second pressure recovery unit for supplying the fresh water to at least one of the osmosis unit and the power generation unit. 2. A hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater.
제 1항에 있어서,
상기 압력회수부는, 상기 삼투부에서 발생한 삼투압을 이용하여, 상기 해수 또는 상기 담수 중 적어도 하나를 상기 삼투부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나에 공급하기 위한 투입압력을 110% 내지 1500% 높이는 것을 특징으로 하는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템
The method of claim 1,
The pressure recovery unit, by using the osmotic pressure generated in the osmosis unit, to increase the input pressure for supplying at least one of the sea water or the fresh water to at least one of the osmosis unit or the power generation unit 110% to 1500% Hybrid power generation system to recover salinity difference energy between seawater and freshwater
제 1항에 있어서,
상기 연결부는, 상기 해수가 상기 압력회수부를 거쳐, 상기 삼투부 또는 상기 발전부 중 적어도 하나에 공급될 수 있도록 연결된 해수배관;
상기 담수가 상기 압력회수부, 상기 삼투부 및 상기 발전부를 차례로 거쳐 공급될 수 있도록 연결된 담수배관; 및
상기 혼합용액이 상기 삼투부에서 상기 압력회수부로 이동하고, 상기 압력회수부 외부로 배출될 수 있도록 연결된 혼합용액배관;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 해수-담수간의 염도차 에너지를 회수하는 하이브리드 발전시스템
The method of claim 1,
The connection portion, the seawater pipe is connected so that the seawater can be supplied to at least one of the osmosis portion or the power generation portion through the pressure recovery portion;
A fresh water pipe connected to the fresh water so as to be supplied through the pressure recovery part, the osmosis part, and the power generation part in order; And
A hybrid power generation system for recovering salinity difference energy between seawater and freshwater, wherein the mixed solution moves from the osmosis part to the pressure recovery part and is connected to the mixed solution pipe to be discharged to the outside of the pressure recovery part.
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