KR100400394B1

KR100400394B1 - 전기장 및 자기장을 이용한 해수의 담수화장치

Info

Publication number: KR100400394B1
Application number: KR10-2001-0037821A
Authority: KR
Inventors: 최재호
Original assignee: 최재호
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-10-01
Also published as: KR20030001948A

Abstract

본 발명은 해수(해안 인근의 지하수등 염분이 포함된 물을 통칭함)에서 염분을 전기장 및 자기장을 이용하여 분리하여 담수로 변환시키는 장치에 관한것으로, 에너지를 적게 사용하고 다량의 담수를 생성시킬수있는 담수화장치.

Description

전기장 및 자기장을 이용한 해수의 담수화장치{Transform sea water into fresh water device with electric field and magnetic field}

본 발명은 해수에서 염분을 제거하는 담수화 장치에 관한 것으로, 역삼투막 분리장치 또는 증발기를 사용치 않고 해수의 염류를 제거하는 담수화장치에 관한 것이다.

현재 지구상의 많은 곳이 사막화현상으로 황폐해지고 이로 인한 기상이변이 속출하는바 이모든 문제가 물 부족, 즉 담수의 절대부족에 기인한 것이다. 이에 이전부터 지구상에 넘치는 해수를 담수화시켜 사용하는 방법이 여러 가지 등장하게 되었다.

기존의 방법은 국내특허 출원 10-1983-002885 태양열을 이용한 담수화 방법및 장치, 10-1996-046170 바닷물 및 고농도의 염분을 함유한 물의 용수및 식수화 장치, 10-2998-704420 물의 염분제거설비 및 방법, 실용신안 출원 20-1987-023392 선박의 담수화보일러, 20-1997-013935 발전소폐열을 이용한 담수생성장치 등에서 요청되는 증발법, 전기투석법, 역삼투압법 등이 사용되고 있으나, 장치가 거대하고, 소량을 사용하는 경우에는 양질의 담수를 이용할 수 있으나 수량이 크게 요구되는 조건을 충족시키기 어렵다.

현재 우리나라는 물부족국가군으로 분류 되었고 이상태로 계속 진행되면 물기근국가가 되는것은 분명하다. 또한 아프리카의 여러나라는 전국토가 사막으로 변하고있다 이러한 상황에서 해수의 담수화는 이견의 여지가 없다.

대량의 담수를 얻기 위하여는 다음의 과제가 해결되어야 한다.

첫째, 에너지를 적게 사용하여야한다. 이무리 담수화 성능이 뛰어나도 필요한 양의 담수를 얻기위한 에너지를 공급할 수 없다면 사용할 수 없다.

둘째, 장치가 간단저렴 하여야 한다. 담수화설비를 시설하는 비용이 적게들고 시설의 규모가 작아야 필요한 곳에 필요한 수 만큼 건설할 수 있다.

상기의 조건을 충족하기 위해서 본발명은 해수를 일정한 통로를 따라 흐르도록 하면서 해수에 용존되어있는 염류를 전기장및 자기장을 이용하여 제거하는 방법을 택하였다.

제1도 본발명의 작용을 설명하기 위한 그림

제2도 본 발명의 일부절개 사시도

본 발명은 제1도 에 예시한바와 같이 해수유입구(In)에서 담수유출구(Out)까지 3단계로 좁아지는 통로를 가지는 본체(B)에 1차 나트륨배출구(ona-1), 1차 염소이온배출구(ocl-1), 2차 나트륨배출구(0na-2), 2차 염소배출구(ocl-2)의 4개의 배출구를 가지며, 1차배출구(ona-1,ocl-1)와 2차 배출구(ona-2,ocl-2) 사이의 윗면과 아래면에 영구자석을 부착하고 상하의 자석사이공간을 자기장영역(ma)이라한다. 해수유입구(In)와 1차 배출구(ona-1,ocl-1)사이를 전기장영역(ea)이라하며 전기장영역(ea) 내부 양측에는 각각 전극(ep,on)이 설치된 구조를 가지고 있다.

해수가 유입되는 방향을 기준으로 좌측전극(en)에전기를 걸고우측전극(ep)에전기를 걸어준다. 자기장영역(ma)의 상하면에 부착된 자석(ma1,ma2)사이에는 자기장영역(ma)이 형성되는데 상부에 부착된 자석1(ma1)은 Ｎ극이 본체(B)에 면하도록 부착되고, 하부에 부착된 자석2(ma2)은 Ｓ극이 본체(B)에 면하도록 부착하면 자력선은 위에서 지면 속 방향으로 형성되므로 "×" 로 표기되었다.

상기의 구조를 가지는 본발명의 작동원리를 설명하면 다음과같다.

우선 물분자는 산소에 수소원자가 120°의 각도로 결합하여 양극성을 가지므로 물속에 소금등의 염류가 용해되면 Na+ 등의 양이온과 Cl- 등의 음이온으로 존재한다는 것을 전제로한다. 본발명은 해수의 담수화 장치로 해수에 소금의 양이 가장 많으므로 소금(염화나트륨)에 관하여만 논하기로한다.

해수는 일정한 압력과 속도를 가지고 해수유입구(In)로 들어온다. 유입구(In)로 들어온 해수는 전기장영역(ea)에 이르면 양이온과 음이온은 각기 반대방향으로 이동한다. 즉전극(ep) 으로는 음이온인 Cl- 이온이 끌려오게되고전극(ep)으로는 양이온인 Na+ 이온이 끌려오게 된다. 양측의 전극쪽으로 끌려온 이온들은 해수의 압력 및 이동에의해 자기장영역(ma)쪽으로 밀려오게되며 이온의 이동경로상에 있는 1차 나트륨배출구(ona-1)로는 Na+ 이온이 배출되고, 1차 염소배출구(ocl-1)로는 Cl-이온이 배출된다.이렇게 두가지 이온이 배출된 저농도의 해수는 자기장영역(ma)으로 들어오게되며 이때부터 나머지 이온들은 플레밍의 왼손법칙에 따른 로렌쯔의 힘에의해 위에서 지면속으로 향한 자력선속을 지나면서 음이온인 Cl-는 우측으로 이동하게되고 양이온인 Na+ 이온은 좌측으로 이동하게 된다. 이렇게 이동된 두가지 이온들은 역시 해수의 흐름에 의해 배출구(Out)쪽으로 이동하게 되며 이동경로상에 위치한 2차 나트륨배출구(ona-2)로는 Na+l이온이 배출되고 2차 염소배출구(ocl)로는 Cl- 이온이 배출된다.

상기의 과정에의해 소금이 모두 제거된 담수는 담수영역(fa)을 거쳐 배출구(Out)로 나가게 되고, 전술한 1차 배출구(ona-1,ocl-1)와 2차 배출구(ona-2,ocl-2) 에서는 농축수가 나오게된다.

본 발명은 기계적으로 움직이는 부분이없고, 자기장은 영구자석으로 일단 설치되면 별도의 조작이 필요없으며, 전기장 역시 전기장을 유지시켜주는 정도의 에너지면 충분하므로 소비량도 매우적다.

상기의 특징은 시설비 및 사용유지비가 매우적게 들이며 해수를 담수화시킬수 있으므로 소규모 섬지역 에서부터 사막지대의 물공급에 이르기까지 필요한양에따른 규모를 자유로이 결정할 수 있으며. 이러한 특징은 극심한 가뭄을 겪고 있는 빈곤국에 큰 도움을 줄 수 있다. 부수적으로 농축수를 증발시키면 소금을 얻기가 기존의 염전에서보다 용이하다.

Claims

3단계로 좁아지는 본체에 2개의 나트륨배출구(ona-1, ona-2)와 2개의 염소배출구(ocl-1, ocl-2)가 설치되고, 해수유입구(In)에 접하여 전기장영역 (ea)을 형성하는전극(en)과전극(ep)이 전기장영역 양쪽 벽면에 부착되어있고, 전극이 끝나는 부분에 본체(B)의 폭이 좁아지는 너비의 폭을 가지는 1차 염소배출구(ocl-1)와 1차 나트륨배출구(ona-1)가 위치하며, 1차배출구(ocl-1, ona-1)에 접하여 자기장영역이 형성될수있도록 본체(B)상부에는 본체에 자석1(ma1)을 Ｎ극이 면하도록 부착하고 본체(B)하부에는 자석2(ma2)를 Ｓ극이 면하도록 부착하여 자력선이 상부에서 하부로 형성되며, 자기장영역(ma)이 끝나는 부분에 1차배출구(ocl-1, ona-1)와 동일한 폭의 2차염소배출구(ocl-2)와 2차나트륨배출구(ona-2)가 형성되며 2차배출구(ocl-2, ona-2)의 폭만큼 좁아진 담수영역(fa)이 형성된것을 특징으로하는 해수의 담수화장치.
제1항에 있어서 전기장영역(ea)에서 양이온인 Na+ 는 음전극(en)으로 끌려오고 음이온인 Cl- 는 양전극(ep)으로 끌려와서 각각 1차염소배출구(ocl-1)와 1차나트륨배출구(ona-1)으로 배출되고 잔류이온을 자기장영역(ma)에서 플레밍의 왼손법칙에 따르는 로레쯔의 힘에의해 Cl- 이온은 2차 염소배출구(ocl-2)로 운동하여 배출되고 Na+ 이온은 2차 나트륨배출구(ona-2)로 운동하여 배출되어 해수에서 염분이 제거되는것을 특징으로하는 해수의 담수화장치.