KR100737183B1 - 기상에서 가스 수화물을 생성하여 해수를 담수화하는시스템 및 그 담수화 방법 - Google Patents

기상에서 가스 수화물을 생성하여 해수를 담수화하는시스템 및 그 담수화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 담수화 시스템은 반응조 내부 상부에 설치하여 해수를 작은 입자로 분무하는 해수 분무 장치(101), 미반응된 해수를 입자화하는 초음파 진동 발생장치(102), 입자화된 해수를 이동하기 위한 분무로(103), 분무로의 외부쪽에 설치되는 해수가 흐르는 열교환기(104), 및 가스를 해수층에 확산시키기 위한 가스 분사 장치(105)를 포함하는 가스 수화물 반응조(100); 상기 반응조에서 생성된 가스 수화물과 농축해수를 분리하기 위한 스크류 컨베이어(201), 분리된 농축해수가 통과하는 다공성 실린더(202), 상기 농축해수가 저장되는 농축해수조(203), 및 가스 수화물을 분리하기 위한 스크레이퍼(204)를 포함하는 가스 수화물 분리장치(200); 그리고 가스 수화물로부터 가스와 물을 효율적으로 분리하기 위한 가스 수화물 분해조(300)로 구성된다.
해수, 오염수, 담수화, 초음파 발생장치, 가스 수화물, 다공성 실린더, 스크류 컨베이어

Description

기상에서 가스 수화물을 생성하여 해수를 담수화하는 시스템 및 그 담수화 방법 {System for Desalination by Producing Gas-Hydrate or Clathrate in Gas Phase and Method thereof}
제1도는 본 발명에 따른 기상에서 가스 수화물을 생성하여 해수를 담수화하기 위한 시스템을 나타내는 개략적인 구성도이다.
제2도는 프로판 가스를 사용하여 해수의 가스 수화물을 생성하여 담수화하는 본 발명의 한 실시예에 따른 물질 수지를 나타내는 도면이다.
제3도는 메탄 가스를 사용하여 해수의 가스 수화물을 생성하여 담수화하는 본 발명의 한 실시예에 따른 물질 수지를 나타내는 도면이다.
제4도는 이산화탄소 기체를 사용하여 해수의 가스 수화물을 생성하여 담수화하는 본 발명의 한 실시예에 따른 물질 수지를 나타내는 도면이다.
*도면의 주요부호에 대한 간단한 설명*
1, 2, 3, 9, 10, 11, 12, 13 : 파이프
4, 5, 6, 7, 8 : 물질 이동 방향
100 : 가스 수화물 반응조 101: 해수 분무장치(spray)
102: 초음파 진동 발생장치 103: 분무로
104: 열교환기 105: 가스 분사장치(sparger)
150: 슬라이드 밸브(slide valve)
200 : 가스수화물 분리장치 201:스크류 컨베이어(screw conveyor)
202: 다공성 실린더(porous cylinder) 203: 스크레이퍼(scraper)
300 : 가스 수화물 분해조(dissociation drum)
301: 열교환기 302: 배플(baffle)
303: 가스 압축기(compressor)
발명의 분야
본 발명은 가스 수화물을 생성하여 해수를 담수화하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 액체 분무장치를 통하여 작은 입자의 해수에 가스를 혼합하여 기상에서 가스 수화물을 생성한 후 미반응된 농축해수를 초음파를 이용하여 분무상태로 만든 다음 가스와 재접촉시켜 가스 수화물을 생성시킨 후 최종 농축해수와 가스 수화물 및 가스를 분리함으로써 해수를 담수화하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 가스 수화물을 생성하여 해수를 담수화하는 시스템도 포함한다.
발명의 배경
해수는 염분을 비롯하여 각종 미네랄 성분을 함유하고 있기 때문에 이들 성분을 이용하고자 하는 경우에 또는 음용수로서의 담수를 얻고자 하는 경우에 염분 등을 분리하는 담수화 과정을 거쳐야 한다. 해수를 담수화시키는 방법들은 이제까지 여러 가지가 제시되어 왔고 실제로 담수화 설비가 설치되어 운전되고 있는 실정이다.
가장 오래된 담수화 방법으로는 물의 상 변화를 이용한 증류법과 농도차를 역이용한 역삼투압법이 있다. 증류법에서는 물이 상 변화를 하기 위해서 다른 물질들보다 많은 양의 열원을 필요로 하기 때문에 많은 에너지가 소비된다. 따라서 증류법에 의한 담수화 방법은 경제성이 없는 방법이지만 에너지 과잉 국가들인 중동지역에서 주로 이용되고 있다. 역삼투압법에 의한 해수의 담수화 방법도 해수를 사전 처리해야 하고 높은 운전 압력이 필요하기 때문에 부가적인 설비가 많아지게 된다. 따라서 이 방법도 경제성에 있어서 증류법보다는 한 단계 앞선다고 볼 수 있으나 그 한계가 드러나고 있다. 이들 두 방법 외에 최근에 개발되고 있는 방법으로 가스 수화물 과정을 통한 담수화 방법이 있다. 이 방법은 담수화하고자 하는 해수에 수화물을 형성할 수 있는 기체를 혼합시켜 가스 수화물을 생성시킨 후, 다시 가스와 물을 분리시킴으로써 궁극적으로 해수를 담수화하고 해수에 함유되어 있던 염분 등의 응축물을 분리하는 방법이다.
가스 수화물 과정을 통한 하나의 담수화 방법이 미국특허 제6,158,239호에 개시되어 있다. 이 방법은 메탄 가스와 같은 탄화수소 가스를 오염수 또는 해수에 주입하여 가스 수화물을 생성한 후, 다시 가스와 물을 분리시켜 오염수를 정화하거나 해수를 담수화하는 방법에 관한 것이다.
가스 수화물 과정을 통한 또다른 담수화 방법이 미국특허 제6,562,234호에 개시되어 있다. 이 방법은 가스를 오염수 또는 해수에 주입하여 가스 수화물을 생성한 후, 다시 가스와 물을 분리시켜 냉각수를 얻을 수 있는 오염수의 정화 방법 및 해수의 담수화 방법에 관한 것이다.
본 발명자는 가스 수화물을 생성하여 해수를 담수화하는 시스템을 개발하여 특허출원 제2005-36013호(2005. 4. 29 출원)로 이미 특허출원한 바 있다. 이 특허출원 발명은 액상에서 가스 수화물을 생성하여 해수를 담수화하는 시스템으로, 액상보다는 기상에서 가스수화물을 생성할 수 있다면 수율이 매우 높을 것이라는 점에 착안하여 본 발명의 시스템을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명자는 종래의 가스 수화물 과정을 통한 담수화 방법을 획기적으로 개선하여 기상상태에서 해수 액체입자와 가스가 반응하여 가스 수화물를 형성하고, 미반응된 해수를 다시 초음파를 이용하여 작은 입자로 만든 다음 가스와 반응시켜 가스 수화물을 생성토록 하고, 다공성 실린더와 스크류 컨베이어를 이용하여 가스 수화물과 농축 해수를 효과적으로 분리하고, 가스 수화물의 흡수 분해열을 이용하여 해수를 냉각시키고 가스와 담수의 분리를 용이하도록 하고 분리된 가스는 압축하여 재사용할 수 있는 새로운 담수화 시스템을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 가스 수화물 과정을 통하여 해수를 담수화하는 방법에 있어서 해수와 가스의 수화물이 기상에서 형성되는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 해수와 가스의 수화물이 기상에서 형성되는 기상 반응시스템과 수화물과 농축해수를 분리하는 분리 시스템에서 염분이나 오염물질 등과 같은 성분을 효율적으로 분리하고 가스 수화물의 흡수 분해열을 열교환을 통하여 해수로부터 공급받아 분리가 용이하도록 하는 새로운 담수화 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 기상에서 가스 수화물을 생성함으로써 가스 수화물 생성 효율을 극대화하여 이 과정에서 발생하는 담수의 회수율을 극대화하고 기계적 분리과정을 통하여 분리 과정을 단순화하고 그 효율을 극대화할 수 있는 새로운 담수화 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 담수화 시스템은 기상에서 가스와 해수의 효율적 접촉을 위하여 반응조 상부에 설치하여 해수를 가스층에 작은 입자로 분무하는 해수 분무 장치 (101), 미반응된 해수를 재분무하여 입자화 하기 위한 초음파 진동 발생장치(102), 입자화된 해수를 가스층으로 이동하기 위한 분무로(103), 가스 수화물의 반응열을 흡수하기 위하여 분무로의 외부쪽에 설치되는 해수가 흐르는 열교환기(104), 및 농축해수와 가스의 효과적 접촉과 확산을 위하여 가스를 농축 해수층에 고르게 확산시키기 위하여 반응조 하부에 설치되는 가스 분사 장치(105)를 포함하는 가스 수화물 반응조(100); 상기 반응조에서 생성된 가스 수화물과 농축해수를 분리하기 위한 스크류 컨베이어(201), 상기 분리된 농축해수가 통과하는 다공성 실린더(202), 상기 다공성 실린더를 통과한 농축해수가 일시적으로 저장되는 농축해수조(203), 및 상기 스크류 콘베이어에 의하여 압축된 가스 수화물을 스크류 컨베이어로부터 분리하기 위한 스크레이퍼(204)를 포함하는 가스 수화물 분리장치(200); 그리고 내부에 열교환기(301)와 배플(302)이 설치되어 가스 수화물로부터 가스와 물을 효율적으로 분리하기 위한 가스 수화물 분해조(300)로 구성된다.
상기 가스 수화물 분해조(300)에서 분리된 가스는 가스 압축기(303)에 의하여 압축되어 가스 수화물 반응조(100)에 재공급된다.
가스 수화물 반응조(100)로부터 가스 수화물 분리장치(200)로 유입되는 가스 수화물과 농축해수의 유량을 조절하기 위하여 슬라이드 밸브(150)가 설치된다.
본 발명의 가스 수화물 반응조(100) 내에 설치되는 해수 분무장치(101)는 해수를 작은 입자로 만들어 기상 반응 내에 존재하는 가스층에 분사하여 기-액 접촉면을 최대로 하여 짧은 시간 내에 가스 수화물 형성을 극대화하는 것을 그 특징으로 한다.
상기 가스 수화물 반응조에서 생성된 가스 수화물과 미반응 농축 해수는 반응조 하부에 모이고 초음파 진동 발생장치(102)를 이용하여 미반응된 해수의 액을 작은 입자로 만들어 분무로(103)를 통하여 가스 수화물 반응조의 가스층으로 분무하여 기-액 접촉면을 최대로 하여 짧은 시간 내에 가스 수화물 형성을 극대화 한다.
본 발명에 따른 해수의 담수화 방법은 반응조 하부의 가스 수화물과 농축해수는 슬라이드 밸브(150)를 통하여 고-액 분리 장치인 스크류 컨베이어(201)로 이송되고, 액체는 스크류 압력으로 다공성 실린더(202)를 통과하여 농축 해수조(203)로 유입되어 방출되고, 가스 수화물은 스크류 압력으로 이송되어 스크류 컨베이어 말단에 설치되어 있는 스크레이퍼(204)에 의해 제거되어 내부에 열교환기가 설치된 가스 수화물 분해조(300)로 이송되어 자연적으로 액화되어 담수가 되고, 가스는 가스 압축기(303)를 거쳐 반응조(100) 내에 설치된 가스 분사장치(105)를 통하여 반응기 내부로 공급되는 단계로 이루어진다.
이하 본 발명의 내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명은 입자화된 해수에 가스를 혼합하여 기상에서 가스 수화물을 생성한 후 다시 액상인 물과 기상인 가스를 분리함으로써 해수를 효율적으로 담수화하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 시상에서 가스 수화물을 생성하여 해수를 담수화하 기 위한 시스템을 나타내는 개략적인 구성도이다.
본 발명에 따른 해수의 담수화 시스템은 제1도에 도시된 바와 같이 수직으로 설치된 가스 수화물 반응조(100), 수평으로 설치되는 고-액 분리장치인 스크류 컨베이어(201)를 포함하는 가스 수화물 분리 장치(200), 그리고 가스 수화물로부터 가스와 담수를 분리하는 가스-수화물 분해조(300)로 구성된다. 상기 반응조 및 수화물 분해조의 직경이나 높이와 같은 용량은 해수의 처리 용량에 따라 결정될 수 있으며, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
우선 처리하고자 하는 해수를 파이프(1)를 통하여 가스 수화물 반응조(100) 내부에 설치된 열교환기(104)를 통과시켜 가스 수화물 반응시 발생하는 반응열을 흡수하여 반응조 내부의 온도를 일정하게 유지하게 하고 열을 흡수한 해수는 파이프(2)를 통하여 가스 수화물 분해조(300) 내부에 설치된 열교환기(301)를 지나면서 가스-수화물 분해시 필요한 열을 공급하고 해수 초기온도로 되돌아온다. 이 해수는 파이프(3)를 통하여 해수 분무장치(101)에 의하여 작은 액체 입자로 만들어져 가스 수화물 반응조(100) 내의 가스로 가득찬 기상층에 분무된다. 분무된 액체 입자의 일부는 가스와 반응하여 가스 수화물을 형성하고 일부는 이동 방향(4)을 따라 그대로 반응조 하부에 모인다.
반응조 하부에 모인 액체중 일부는 담수화의 회수율을 높이기 위하여 초음파 진동 생성장치(102)를 이용하여 액체 입자를 발생시켜 이동 방향(5)을 따라 분무로(103)를 통하여 가스층으로 유입시킨다. 분무된 액체 입자는 가스와 반응하여 가스 수화물을 형성하는 과정을 거친다. 분무로는 깔대기를 뒤집어 놓은 형상으로 그 상부에는 우산 모양의 커버가 고정되어 있어서 액체 입자가 가스층으로 용이하게 이동할 수 있는 구조를 가지며, 이러한 구조는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
가스 수화물 형성 반응은 발열반응으로 이 때 발생하는 열은 가스 수화물 반응조(100) 내부에 설치된 열교환기(104)를 통과하는 초기 해수에 의해 제거되어 온도 상승으로 인한 가스 수화물 형성반응이 저해받지 않도록 한다.
고-액 분리장치인 스크류 컨베이어(201)에는 가스 수화물과 농축해수 혼합물이 이동 방향(6)을 따라 슬라이드 밸브(150)를 통하여 유입되고, 스크류 컨베이어는 기계적 회전에 의한 압력으로 가스 수화물과 농축 해수를 압축하며, 농축 해수는 스크류 컨베이어를 둘러싸고 있는 다공성 실린더(202)를 통하여 이동 방향(7)으로 외부로 빠져 나가 농축해수조(203)에 일시적으로 저장된다. 농축해수조(203)에 일시적으로 저장된 농축해수는 파이프(11)를 따라 배출되어 재활용된다. 스크류 컨베이어 내부에 남아 있는 가스 수화물은 스크류 컨베이어 말단에 설치된 스크래퍼(204)에 의해서 분리되어 이동 방향(8)을 따라 가스 수화물 분해조(300)으로 이동된다.
가스 수화물 분해조(300)에서는 압력을 상기 장치들보다 낮게 운전하여 자연적으로 가스 수화물이 가스와 물로 분해되도록 한다. 가스 수화물 분해조(300) 내부에는 열교환기(301)가 설치되어 있어 가스 수화물 반응조에서 가열된 초기 해수가 파이프(2)를 따라 통과하면서 가스 수화물 분해시 흡열반응에 필요한 열을 공급 토록 하고 해수 자체는 냉각되어 파이프(3)를 따라 해수분무장치(101)로 공급된다.
물과 분리된 가스는 파이프(9)를 따라 가스 압축기(303)를 이용하여 가스 수화물 형성에 필요한 압력으로 압축한 후 파이프(10)를 따라 가스 수화물 반응조(100)에 하부에 설치된 가스 분사장치(105)를 통하여 공급되도록 한다. 가스와 분리된 순수한 물은 가스 수화물 분해조(300) 내부에 설치된 배플(baffle)(302)을 넘어 파이프(12)를 통하여 외부로 배출된다.
반응조(100) 내부의 압력을 조절하기 위하여 자동밸브(20)가 설치된 파이프(13)가 그 상부에 구비될 수 있다.
본 발명에서 가스 수화물을 생성하기 위하여 사용되는 가스로는 메탄, 프로판 등과 같은 탄화수소 가스를 비롯하여 이산화탄소와 같은 기체가 있다. 가스 수화물(gas hydrate) 또는 클라스레이트(clathrate)를 형성하기 위한 가스는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
가스 수화물 생성에 사용되는 가스에는 100여 종 이상의 대기 조건에서 가스 상태인 가스가 알려져 있으며 가스 종류에 따라 다른 결정 구조를 가지는 것으로 알려져 있다. 또한 가스 종류에 따라 가스 수화물이 형성되는 온도 및 압력 조건이 다양하며 그에 따라 형성 물질 및 에너지 수지도 모두 다르다. CH4, C2H6, C3H8, C4H10, O2, H2, N2, CO2, H2S, Cl2, CH3Cl, C3H6, CH3CCl2F, CH3CClF2, CH3CHF2, CHClF2, CH2ClF, SF6, CF4, LNG 등과 같은 다양한 종류의 가스 수화물 형성제가 있다. 이 형 성제 가스 중에서 환경적으로 문제가 없고, 독성이 없고, 가연성이 아니며, 대기조건에서 안전성을 가지며, 가격이 싸고, 운전 온도와 압력이 적당하고 마지막으로 가스와 접촉하는 재질 선택에 문제가 없다면 바람직하다. 그러나 대부분의 가스는 이들 선택 기준 중에서 한두 가지는 만족시키지 못했다.
또한 형성제 가스 종류에 따라 가스 수화물의 결정 구조가 모두 다르다. 형성제 가스 분자의 직경이 작은 경우에는 구조-I의 가스 수화물이 형성되고, 분자가 커질수록 구조-II, 구조-H 등으로 큰 가스 수화물이 형성된다. CO2, H2S, CH4 등은 구조-I 형태이고, R141b(Dichloromonofluoroethane, CCl2FCH3)는 구조-II 형태이며, 그리고 프로판은 구조-II 형태의 수화물을 형성한다. 따라서 형성되는 수화물의 구조와 크기에 따라 세척하는 방법, 염분이 농축된 해수와의 분리 방법 등도 모두 달라진다. 크기가 너무 작은 가스 수화물은 세척과 해수와의 분리 작업이 상당히 까다롭고 얻어진 순수한 물의 염분 농도가 상대적으로 높다. 후속 작업을 하기에 가장 좋은 가스 수화물의 크기는 250∼400 ㎛ 이다.
또한 사용되는 형성제 가스의 종류에 따라 가스 수화물의 밀도가 해수보다 낮아 양의 부력을 가지면서 위로 가스 수화물이 움직이는 것과 반대로 가스 수화물의 밀도가 해수보다 높아 가스 수화물이 밑으로 가라앉는 경우가 있다. 각 경우에 따라 순수한 물을 얻기 위한 후속 장치와 작업도 모두 다르다. 대표적인 경우가 CH4와 CO2가 있는데, CH4인 경우 가스 수화물의 밀도가 해수보다 낮아 양의 부력으로 위로 계속적으로 올라가고, CO2인 경우 가스 수화물의 밀도가 해수보다 높아 가스 수화물이 해수 밑으로 가라앉는다.
본 발명에서는 형성제 가스로 LNG, LPG, R141b, H2S 또는 CO2를 사용한다. 이러한 가스들이 사용되는 이유는 첫째, LNG와 LPG는 우리 주위에서 가장 흔하게 얻을 수 있는 것들이기 때문이고, R141b는 형성제 가스로서 오존 파괴지수를 가진 것 이외에는 가장 적은 단점을 가지고 있기 때문이며, 마지막으로 CO2 또는 H2S는 담수화의 목적과 동시에 환경에 영향을 미치는 CO2나 H2S를 제거하는 목적이 있기 때문이다.
본 발명의 담수화 방법과 그 시스템은 물론 해수를 담수화하는 경우에 적용될 수 있지만 오염수를 정제하는 경우에도 거의 그대로 적용될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
실시예 1에서는 프로판 가스를 사용하여 가스 수화물을 생성하였다. 제2도는 프로판 가스를 사용하여 해수의 가스 수화물을 생성하여 담수화하는 본 실시예에 따른 물질 수지를 나타내는 도면이다. 4℃, 3.5 wt% NaCl 용액을 준비하여 480 g/hr의 속도로 주입하였다. 프로판 가스는 초기에 0.07kg을 주입하고 재순환하여 계속적으로 사용하였다. 가스 수화물 혼합장치는 4.5kg/cm2g에서 운전되었으며 프로판 가스는 구조-II의 가스 수화물을 형성하였다.
실시예 2
실시예 2에서는 메탄 가스를 사용하여 가스 수화물을 생성하였다. 제3도는 메탄 가스를 사용하여 해수의 가스 수화물을 생성하여 담수화하는 본 실시예에 따른 물질 수지를 나타내는 도면이다. 4℃, 3.5 wt% NaCl 용액을 준비하여 480 g/hr의 속도로 주입하였다. 메탄 가스는 초기에 0.06kg을 주입하고 재순환하여 계속적으로 사용하였다. 가스 수화물 혼합장치는 40 kg/cm2g에서 운전되었으며 메탄 가스는 구조-I의 가스 수화물을 형성하였다.
실시예 3
실시예 3에서는 이산화탄소를 사용하여 가스 수화물을 생성하였다. 제4도는 이산화탄소를 사용하여 해수의 가스 수화물을 생성하여 담수화하는 본 실시예에 따른 물질 수지를 나타내는 도면이다. 4℃, 3.5 wt% NaCl 용액을 준비하여 480 g/hr의 속도로 주입하였다. 이산화탄소 가스는 초기에 0.15 kg을 주입하고 재순환하여 계속적으로 사용하였다. 가스 수화물 제조 장치는 25 kg/cm2g에서 운전 되었으며 이산화탄소 가스는 구조-I의 가스 수화물을 형성하였다.
본 발명은 가스 수화물 과정을 통하여 해수를 담수화하는 방법에 있어서 해수와 가스의 혼합물이 형성되는 기상 가스 수화물 반응조에서 염분이나 오염물질 등과 같은 성분을 효율적으로 분리할 수 있고, 가스 수화물 생성과정에서 발생하는 열량을 회수하여 기체/액체 분리과정에서 재활용할 수 있는 새로운 담수화 시스템 및 그 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 반응조 내부 상부에 설치하여 해수를 가스층에 작은 입자로 분무하는 해수 분무 장치(101), 미반응된 해수를 재분무하여 입자화 하기 위한 초음파 진동 발생장치(102), 입자화된 해수를 가스층으로 이동하기 위한 분무로(103), 가스 수화물의 반응열을 흡수하기 위하여 분무로의 외부쪽에 설치되는 해수가 흐르는 열교환기(104), 및 농축해수와 가스의 효과적 접촉과 확산을 위하여 가스를 농축 해수층에 고르게 확산시키기 위하여 반응조 하부에 설치되는 가스 분사 장치(105)를 포함하는 가스 수화물 반응조(100);
    상기 반응조에서 생성된 가스 수화물과 농축해수를 분리하기 위한 스크류 컨베이어(201), 상기 분리된 농축해수가 통과하는 다공성 실린더(202), 상기 다공성 실린더를 통과한 농축해수가 일시적으로 저장되는 농축해수조(203), 및 상기 스크류 콘베이어에 의하여 압축된 가스 수화물을 스크류 컨베이어로부터 분리하기 위한 스크레이퍼(204)를 포함하는 가스 수화물 분리장치(200); 및
    내부에 열교환기(301)와 배플(302)이 설치되어 가스 수화물로부터 가스와 물을 효율적으로 분리하기 위한 가스 수화물 분해조(300);
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 기상에서 가스와 해수의 효율적 접촉을 통한 해수의 담수화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 수화물 분해조(300)에서 분리된 가스는 가스 압축기(303)에 의하여 압축되어 상기 가스 수화물 반응조(100)에 재공급되는 것을 특징으로 하는 해수의 담수화 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스 수화물 반응조(100)로부터 가스 수화물 분리장치(200)로 유입되는 가스 수화물과 농축해수의 유량을 조절하기 위하여 슬라이드 밸브(150)가 설치되는 것을 특징으로 하는 해수의 담수화 장치.
  4. 가스 수화물 반응조(100) 내에 가스를 주입하여 일정 압력까지 압축하고;
    가스 수화물 반응조 내부로 해수 분무장치를 통하여 해수를 작은 입자로 가스 기상층에 분무하고;
    가스 수화물 반응조 하부에 모인 미반응 해수를 초음파 진동 발생장치를 이용하여 작은 입자로 만들어 가스 기상층에 분무로를 통하여 분무하고;
    반응조 하부에 설치된 가스 분사장치를 이용하여 가스를 가스 수화물 반응조 하부로 분사하고; 그리고
    상기 가스 수화물 반응조에서 형성된 가스 수화물과 농축 해수를 다공성 실린더 내부에 설치된 스크류 컨베이어에 유입하여 가스 수화물과 농축해수로 분리하는;
    단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수의 담수화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어로부터 분리된 가스 수화물을 가스 수화물 분해조로 이송하여 내부에 설치된 열교환기를 이용하여 분해시 발생하는 흡열반응열을 초기 해수로부터 공급 받고 초기 해수를 냉각시켜 가스와 물로 분해시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수의 담수화 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가스 수화물 반응조 내부에 설치된 열교환기(104)에서 반응열을 흡수하고 상기 가스 수화물 분해조에서 분해열을 제공한 해수를 해수 분무장치(101)를 통하여 작은 입자로 가스 기상층에 분무하는 것을 특징으로 하는 해수의 담수화 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 가스 수화물 분해조에서 분리된 가스는 가스 압축기를 통하여 운전에 필요로 하는 압력까지 압축시킨 후 가스 분사장치를 통하여 가스 수화물 반응조에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수의 담수화 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 가스 수화물을 생성하는 가스가 CH4, C2H6, C3H8, C4H10, O2, H2, N2, CO2, H2S, Cl2, CH3Cl, C3H6, CH3CCl2F, CH3CClF2, CH3CHF2, CHClF2, CH2ClF, SF6, CF4, 및 LNG 가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 해수의 담수화 방법.
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