KR101083244B1 - 축전식 탈염 장치의 제어 방법 - Google Patents

축전식 탈염 장치의 제어 방법 Download PDF

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electrode
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박남수
이영일
강경석
김태일
손원근
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(주) 시온텍
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Abstract

본 발명은 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 축전식 탈염 장치의 전극에 특정 정전류를 인가하여 정수하고, 특정 역전류를 인가하여 재생되도록 함으로써 급격한 전압 변화를 억제할 수 있으며, 이에 따라 전극 표면에서 전기 화학 반응이 일어나지 않는 안정한 상태를 유지하고, 전체 내구성을 향상할 수 있는 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

Description

축전식 탈염 장치의 제어 방법{Control method of Capacitive Deionization device}
본 발명은 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 축전식 탈염 장치의 전극에 특정 정전류를 인가하여 정수하고, 특정 역전류를 인가하여 재생되도록 함으로써 급격한 전압 변화를 억제할 수 있으며, 이에 따라 전극 표면에서 전기 화학 반응이 일어나지 않는 안정한 상태를 유지하고, 전체 내구성을 향상할 수 있는 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
현재 수용액 중의 이온성 물질을 제거하는 방법으로 이온교환수지를 이용한 이온교환법이 많이 사용되고 있다. 이 방법은 대부분의 이온성 물질들을 효과적으로 분리할 수 있지만 이온교환이 완료된 수지를 재생하는 과정에서 다량의 산, 염기, 또는 염의 폐액이 발생한다는 단점을 가지고 있다. 이외에도 역삼투막법, 전기투석법 등의 분리막 기술이 적용되고 있지만 막의 파울링으로 인한 처리 효율의 감소, 오염된 막의 세정, 주기적인 막의 교체 등과 같은 문제점을 안고 있다.
이러한 기존 탈염 기술들의 문제점을 해결하는 방법으로 전기이중층의 원리를 이용한 축전식 탈염 기술이 연구되고 있다.
상기 축전식 탈염 기술(capacitive deionization, CDI)에 이용되는 축전식 탈염 장치는 양극이 인가되는 양전극과, 음극이 인가되는 음전극과 처리수가 유통될 수 있도록 상기 양전극 및 음전극 사이에 구비되는 스페이서를 포함하는 축전식 탈염 전극; 상기 축전식 탈염 전극에 전력을 공급하는 전원공급부; 및 제어부;를 포함하여 형성된다.
상기 축전식 탈염 장치는 전극 전위의 변화만으로 흡착과 탈착이 이루어지기 때문에 공정의 운전이 단순하고, 운전 과정에서 2차 오염물질을 배출하지 않는 환경 친화적인 장점이 있다.
종래의 일반적인 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 정수 단계 시, 정전위를 인가하고, 재생 단계 시, 0V(쇼트) 또는 역전위를 인가한다.
더욱 상세하게, 상기 정수 단계는 상기 양전극 및 음전극에 전위를 인가했을 때 전극 표면에 형성되는 전기이중층에서 전기적 인력에 의한 이온들의 흡착 반응을 이용하여 정수가 진행되고, 상기 양전극 및 음전극에 이온이 포화 흡착되었을 경우에 수행되는 상기 재생 단계는 상기 양전극 및 음전극에 0V(쇼트) 또는 역전위를 인가하여 흡착된 이온을 탈착시켜 재생이 진행된다.
도 1은 종래의 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 따른 전압 및 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
종래의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 정전위 인가/0V(쇼트) 또는 역전위 인가에 의해 정수/재생이 수행됨에 따라 정수 단계에서 재생 단계로의 변환 및 재생 단계에서 정수 단계로의 변환과정에서 급격한 전압 변화가 있으며, 이로 인해, 전극 표면에서 전기 화학 반응이 유발될 수 있으며, 전체 내구성이 낮아지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 시간에 따른 처리수 농도 변화가 커 사용자가 원하는 균일한 농도의 처리수를 얻기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전극에 특정 정전류를 인가하여 정수하고, 특정 역전류를 인가하여 재생되도록 함으로써 급격한 전압 변화를 억제할 수 있으며, 이에 따라 전극 표면에서 전기 화학 반응이 일어나지 않는 안정한 상태를 유지할 수 있고, 전체 내구성을 향상할 수 있는 축전식 탈염 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 처리수의 농도, 공급 유량, 사용자에 의해 설정된 처리 효율을 고려하여 원하는 처리수를 얻을 수 있으며, 특히, 시간에 따라 변화되지 않는 균일한 농도를 갖는 처리수를 얻을 수 있는 축전식 탈염 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은 전 단계에서 전류 및 전압을 측정하고, 측정 전류 및 측정 전압이 각각 한계 전류 범위 및 한계 전압 범위 내에 속해있는지 확인하는 상태 확인 단계가 수행됨으로써 장치의 문제 발생을 초기에 감지하고, 장치의 파손을 미연에 방지할 수 있는 축전식 탈염 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 피크전류값이 발생되지 않아 전원공급부의 전체 용량을 줄일 수 있어 축전식 탈염 장치의 생산 원가를 절감할 수 있는 축전식 탈염 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 양전극과, 음전극과, 처리수가 유통될 수 있도록 상기 양전극 및 음전극 사이에 구비되는 스페이서를 포함하는 축전식 탈염 전극(10); 상기 축전식 탈염 전극(10)에 전력을 공급하는 전원공급부(20); 및 상기 전원공급부(20)의 작동을 제어하는 제어부(30);를 포함하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 정전류를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극의 표면에서 흡착 반응에 의해 처리수 내부의 이온을 제거하는 제1정수 단계(S10); 및 상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 역전류를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극 표면에서 흡착된 이온을 탈착시켜 배출하고, 상기 양전극 및 음전극을 재생하는 제1재생 단계(S20); 를 포함하며, 상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 순차적으로 1회 이상 반복 수행되는 것을 특징으로 한다.
한편, 또 다른 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 양전극과, 음전극과, 처리수가 유통될 수 있도록 상기 양전극 및 음전극 사이에 구비되는 스페이서를 포함하는 축전식 탈염 전극(10); 상기 축전식 탈염 전극(10)에 전력을 공급하는 전원공급부(20); 및 상기 전원공급부(20)의 작동을 제어하는 제어부(30);를 포함하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 상기 제어부(30)가 가변전압을 이용하여 상기 양전극 및 음전극에 특정 정전류가 유지되도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극의 표면에서 흡착 반응에 의해 처리수 내부의 이온을 제거하는 제1정수 단계(S10); 및 상기 제어부(30)가 가변전압을 이용하여 상기 양전극 및 음전극에 특정 역전류가 유지되도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극 표면에서 흡착된 이온을 탈착시켜 배출하고, 상기 양전극 및 음전극을 재생하는 제1재생 단계(S20); 를 포함하며, 상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 순차적으로 1회 이상 반복 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 상기 제1정수 단계(S10) 이전에 상기 제1정수 단계(S10)에서 인가되는 특정 정전류 및 제1재생 단계(S20)에서 인가되는 특정 역전류를 결정하는 특정 정전류 결정 단계(S30)가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 특정 정전류 결정 단계(S30)는 상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 정전위를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극의 표면에서 흡착 반응에 의해 처리수 내부의 이온을 제거하는 제2정수 단계(S31); 및 상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 역전위를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극 표면에서 흡착된 이온을 탈착시켜 배출하고, 상기 양전극 및 음전극을 재생하는 제2재생 단계(S32); 를 포함하며, 상기 제어부(30)는 상기 제2정수 단계(S31)에서 측정된 제1전류값의 50 내지 150 % 범위 내의 특정 값을 상기 제1정수 단계(S10)의 특정 정전류로 설정하는 것을 특징으로 한다.
삭제
아울러, 상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 전체 단계에서 주기적으로 전류 및 전압이 측정되며, 상기 제어부(30)는 측정 전류가 한계 전류 범위를 초과하거나, 측정 전압이 한계 전압 범위를 초과하는 경우 상기 특정 정전류 결정 단계(S30)가 수행되도록 하는 상태 확인 단계(S40)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 한계 전류 범위는 상기 제1전류값의 50 ~ 150% 범위이며, 상기 한계 전압 범위는 -10 ~ 10 (V)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 상기 제1정수 단계(S10)와 제1재생 단계(S20) 사이에, 상기 제어부(30)가 상기 특정 정전류와 특정 역전류 사이를 제1단계수로 나누어 단계적으로 차감되는 복수개의 인가 정전류를 설정하고, 설정된 정전류가 각각 제1시간동안 인가되도록 상기 전원공급부(20)를 제어하는 전처리 재생 단계가 수행되는 것을 특징으로 하고, 이 때, 상기 제1단계수는 2 ~ 20이며, 상기 제1시간은 1 ~ 10 (초) 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 반복 수행 시, 상기 제1재생 단계(S20)와 제1정수 단계(S10) 사이에 상기 제어부(30)가 상기 특정 역전류와 특정 정전류 사이를 제2단계수로 나누어 단계적으로 상승되는 복수개의 인가 정전류를 설정하고, 설정된 정전류가 각각 제2시간동안 인가되도록 상기 전원공급부(20)를 제어하는 후처리 재생 단계가 수행되는 것을 특징으로 하고, 이 때, 상기 제2단계수는 2 ~ 20이며, 상기 제2시간은 1 ~ 10 (초) 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 전극에 특정 정전류를 인가하여 정수하는 제1정수 단계 및, 특정 역전류를 인가하여 재생되는 제1재생 단계가 수행됨으로써 전체 탈염 과정에서 급격한 전압 변화를 억제할 수 있으며, 이에 따라 전극 표면에서 전기 화학 반응이 일어나지 않는 안정한 상태를 유지할 수 있고, 전체 내구성을 향상할 수 있는 장점이 있다.
또, 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 처리수의 농도, 공급 유량, 및 사용자에 의해 설정된 처리 효율을 고려하여 특정 정전류 및 특정 역전류를 설정하는 특정 정전류 결정 단계가 수행됨으로써 처리수의 종류에 관계없이 사용자가 원하는 처리수를 안정적으로 얻을 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 시간에 따라 변화되지 않는 균일한 농도를 갖는 처리수를 얻을 수 있는 장점이 있다.
또, 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 전 단계에서 전류 및 전압을 측정하고, 측정 전류 및 측정 전압이 각각 한계 전류 범위 및 한계 전압 범위 내에 속해있는지 확인하는 상태 확인 단계가 수행됨으로써 장치의 문제 발생을 초기에 감지하고, 장치의 파손을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 피크전류값이 발생되지 않아 전원공급부의 전체 용량을 줄일 수 있어 축전식 탈염 장치의 생산 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 따른 전압 및 전류 변화를 나타낸 그래프.
도 2는 축전식 탈염 장치를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법을 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법을 나타낸 다른 개략도.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법의 시간에 따른 측정 전압, 전용 함유 농도 및 pH를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 따른 상태 확인 단계를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 따른 또 다른 예를 나타낸 그래프.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법을 설명한다.
본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 일반적인 축전식 탈염 장치(100)를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 이를 도 2에 도시하였다.
축전식 탈염 장치(100)는 축전식 탈염 전극(10), 전원공급부(20) 및 제어부(30)를 포함하여 형성되는데, 먼저, 상기 축전식 탈염 전극(10)은 양전극과, 음전극과, 처리수가 유통될 수 있도록 상기 양전극 및 음전극 사이에 구비되는 스페이서를 포함하여 구성된다.
상기 전원공급부(20)는 상기 축전식 탈염 전극(10)에 전력을 공급하는 구성이며, 제어부(30)에 의해 작동이 제어된다.
즉, 처리수는 도 2에 유입, 배출로 표시한 바와 같이, 상기 축전식 탈염 전극(10)을 통과함에 따라 처리수 내부의 양이온 및 음이온이 전극 표면에서의 흡착 반응에 의해 제거되어 배출됨으로써 정수가 이루어진다.
또한, 상기 전극에 이온 물질이 포화 흡착되었을 경우, 상기 전극을 재생하게 되며, 그 농축수가 배출된다.
이 때, 상기 도시하지는 않았으나, 정수될 때와 재생될 때, 처리수의 이동을 결정하는 수단이 구비되어야 하며, 그 예로 3방향 밸브를 들 수 있다.
본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 상기에서 설명한 축전식 탈염 장치(100)의 각 단계를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 수행된다.
상기 제1정수 단계(S10)는 상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 정전류를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극의 표면에서 흡착 반응에 의해 처리수 내부의 이온을 제거하는 단계이다.
즉, 상기 제1정수 단계(S10)에서, 상기 양전극 및 음전극에 특정 정전류가 인가되며, 흡착 반응에 의해 전압은 점진적으로 증가하는 형태를 보인다. (아래 실시예1-1 ~ 실시예 1-3에서 더욱 상세히 설명한다.)
상기 제1정수 단계(S10)는 설정된 시간 동안 흡착 반응이 수행되며, 상기 설정된 시간은 상기 양전극 및 음전극의 재생이 필요한 시점으로서, 상기 제어부(30)에 의해 결정된다.
상기 제1재생 단계(S20)는 상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 역전류를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극 표면에서 흡착된 이온을 탈착시켜 배출하고, 상기 양전극 및 음전극을 재생하는 단계이다.
상기 제1재생 단계(S20)에서, 상기 양전극 및 음전극에 특정 역전류가 인가되며, 이온 탈착에 의해 농축수가 배출되어 재생이 이루어진다.
도 3에서 상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 1회 수행된 예를 나타내었으나, 처리수의 연속 공급 등에 따라 추가 정수가 필요할 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 반복 수행될 수 있다.
본 발명에서 특정 정전류는 특정 정전류 결정 단계(S30)를 통해 결정된 값이며, 상기 특정 역전류는 상기 특정 정전류의 음의 값을 의미한다.
상기 특정 정전류 결정 단계(S30)는 상기 제1정수 단계(S10) 이전에 상기 제1정수 단계(S10)에서 인가되는 특정 정전류 및 제1재생 단계(S20)에서 인가되는 특정 역전류를 결정하는 단계이다. (도 4 참조)
상기 특정 정전류 결정 단계(S30)는 제2정수 단계(S31) 및 제2재생 단계(S32)를 포함하여 형성된다.
상기 제2정수 단계(S31) 및 제2재생 단계(S32)는 상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)와 동일한 기능을 수행하는 단계이나, 상기 제2정수 단계(S31)는 상기 양전극 및 음전극에 특정 정전위가 인가되며, 상기 제2재생 단계(S32)는 상기 양전극 및 음전극에 특정 역전위가 인가된다.
다시 말해, 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 주된 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)에서 각각 특정 정전류와 특정 역전류를 이용하여 급격한 전압 변화를 방지하며, 상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)에서 이용되어야 하는 특정 정전류와 특정 역전류를 결정하기 위해 정전위를 인가하는 특정 정전류 결정 단계(S30)가 수행된다.
이 때, 제어부(30)는 상기 제2정수 단계(S31)에서 측정된 제1전류값의 50 내지 150 % 범위 내의 특정 값을 상기 제1정수 단계(S10)의 특정 정전류로 설정한다.
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상기 처리수의 공급 유량은 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 축전식 탈염 장치(100)의 처리수가 유입되는 측에 구비되는 유량계(40)에 의해 측정될 수 있다.
즉, 특정 정전류를 결정하기 위하여 제2정수 단계(S31) 및 제2재생 단계(S32)의 1사이클이 수행되며, 결정된 특정 정전류를 이용하여 주된 본 발명의 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)를 수행한다.
이를 통해, 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 종래의 정전위를 인가하여 연속 정수/재생 시, 전극 표면에서 전기 화학 반응이 유발되어 전체 내구성이 낮아지는 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 대부분의 정수가 이루어지는 제1정수 단계(S10)에서, 시간에 따라 변화되지 않는 균일한 농도를 갖는 처리수를 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법의 시간에 따른 측정 전압, 전용 함유 농도 및 pH를 나타낸 도면으로, 증류수를 사용하여 250 ppm의 NaCl 수용액을 제조한 후, 단위 Cell pair 당 유량을 30 ml/min으로 설정하여 축전식 탈염 공정을 진행하였으며, 공정 중의 전압, 전용 함유 농도, 및 pH를 측정하였다.
종래로 표시한 정전위 제어 방식은 2분 동안 1.5 (V)를 인가하여 재생이 이루어지도록 한 후, 90 초 동안 0 (V), 30 초 동안 -1.5 (V)인가하여 재생을 수행하였다.
또한 본 발명의 실시예1-1, 실시예1-2, 및 실시예1-3은 상기 특정 정전류 결정 단계(S30)에서 결정된 특정 정전류 값이 각각 150 (mA), 200 (mA), 및 250 (mA)으로, 각 특정 정전류를 2분 동안 인가하는 제1정수 단계(S10)를 수행한 후, 각 특정 정전류의 역전류를 2분 동안 인가하는 제1재생 단계(S20)를 수행하였다.
특히, 도 6에 도시한 전용 함유 농도를 살펴보면 본 발명의 실시예1-1, 실시예1-2, 및 실시예1-3은 초기 30 초 정도 부분을 제외하고 시간이 지나도 농도의 큰 편차를 보이지 않는데 반해, 종래는 30초 이후 급격히 전용 함유 농도가 증가됨을 확인할 수 있다.
또한, 도 7에 도시한 pH를 살펴보면 본 발명의 실시예1-1, 실시예1-2, 및 실시예1-3은 대략 pH 6범위 내에서 편차를 가지는데 반해, 종래는 최소 pH 1.5부터 최대 pH 8.4까지 급격한 편차가 유발됨을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 종래의 방법에 비교하여 요구하는 농도값을 고려하여 특정 정전류 값을 설정가능하며, 정수 시간이 길어진다 하더라도 균일하고 안정적인 농도 및 pH를 갖는 처리수를 배출할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 상태 확인 단계(S40)가 수행될 수 있다.
상기 상태 확인 단계(S40)는 축전식 탈염 장치의 제어 방법 전 단계에서 주기적으로 측정된 전류 및 전압이 각각 한계 전류 범위 및 한계 전압 범위를 초과하는 경우에, 상기 특정 정전류 결정 단계(S30)가 수행되어 현재 상태에 적합한 특정 정전류를 다시 결정하도록 하는 단계이다. (도 8 참조)
다시 말해, 상기 상태 확인 단계(S40)는 축전식 탈염 장치(100)의 이상 작동 여부를 확인하기 위하여 수행되는 것으로서, 측정 전류가 한계 전류 범위를 초과하거나, 측정 전압이 한계 전압 범위를 초과하는 경우에, 상기 특정 정전류 결정 단계(S30)가 수행되어 현재 상태에 적합한 특정 정전류를 다시 결정하도록 하는 단계이다.
만약, 상기 상태 확인 단계(S40)에서 측정 전류가 한계 전류 범위 내에 포함되며, 측정 전압이 한계 전압 범위 내에 포함되는 경우에는 측정 시, 수행되던 단계가 그대로 수행된다.
상기 상태 확인 단계(S40)에서 확인된 위험 요소는 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이 수단, 알람 수단 등을 이용하여 출력될 수 있도록 하며, 위험 요소가 내구성에 큰 손상을 입힐 만큼 클 경우에는 장치 작동을 정지하도록 할 수도 있다.
이 때, 상기 한계 전류 범위는 상기 제1전류값의 50 ~ 150% 범위이며, 상기 한계 전압 범위는 -10 ~ 10 (V)인 것이 바람직하다.
또한, 보다 바람직하게, 상기 한계 전압 범위는 -7 ~ 7 (V) 일 수 있다.
한편, 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 정전류를 이용하면서도 전처리 재생 단계, 후처리 재생 단계가 더 수행되어 전압의 변화를 더욱 줄일 수도 있다.
상기 전처리 재생 단계는 상기 제1정수 단계(S10)와 제1재생 단계(S20) 사이에, 상기 제어부(30)가 상기 특정 정전류와 특정 역전류 사이를 제1단계수로 나누어 단계적으로 차감되는 복수개의 인가 정전류를 설정하고, 설정된 정전류가 각각 제1시간동안 인가되도록 상기 전원공급부(20)를 제어한다.
이 때, 상기 제1단계수는 2 ~ 20이며, 상기 제1시간은 1 ~ 10 (초) 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 후처리 재생 단계는 상기 전처리 재생 단계와 함께 더 수행될 수 있는 것으로서, 상기 후처리 재생 단계는 상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 반복 수행 시, 상기 제1재생 단계(S20)와 제1정수 단계(S10) 사이에 상기 제어부(30)가 상기 특정 역전류와 특정 정전류 사이를 제2단계수로 나누어 단계적으로 상승되는 복수개의 인가 정전류를 설정하고, 설정된 정전류가 각각 제2시간동안 인가되도록 상기 전원공급부(20)를 제어한다.
이 때, 상기 제2단계수는 2 ~ 20이며, 상기 제2시간은 1 ~ 10 (초) 인 것이 바람직하다.
도 9는 상기 전처리 재생 단계 및 후처리 재생 단계가 더 수행되는 예의 시간에 따른 전압 및 전류 변화 그래프로서, 제1정수 단계(S10) 이후 제1재생 단계(S20)가 수행되기 전, 7 단계의 점진적으로 감소하는 복수개의 정전류를 설정하고, 각각의 설정된 인가전류를 총 40초 동안 인가한 예를 나타내었다.
또한, 상기 제1재생 단계(S20) 이후 제1정수 단계(S10)가 수행되기 전, 2 단계의 점진적으로 증가하는 복수개의 정전류를 설정하고, 각각의 설정된 인가 전류를 총 20초 동안 인가한 예를 나타내었다.
상기 제1단계수, 제2단계수, 제1시간 및 제2시간은 조건에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
도 9에서 확인된 바와 같이, 상기 전처리 재생 단계 및 후처리 재생 단계가 더 수행될 경우에, 전체 전압의 변화를 줄여 전기 화학 반응이 유발됨을 더욱 줄일 수 있으며, 특히, 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 피크전류값이 발생되지 않아 전원공급부(20)의 전체 용량을 줄일 수 있어 축전식 탈염 장치(100)의 생산 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 상기 제1정수 단계(S10)에서, 특정 정전류를 인가하는 것이 아니라, 특정 정전류가 유지될 수 있도록 인가되는 가변전압을 이용할 수 있으며, 또한, 상기 제1재생 단계(S20)에서, 특정 역전류를 인가하는 것이 아니라, 특정 역전류가 유지될 수 있도록 인가되는 가변전압을 이용할 수도 있다.
이는 일정한 정전류가 유지될 수 있도록, 아날로그 디지털 변환기(ADC)'와 같은 장치를 이용하여 시간에 따라 전압을 변화시켜 수행될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 전극에 특정 정전류를 인가하여 정수하는 제1정수 단계(S10) 및, 특정 역전류를 인가하여 재생되는 제1재생 단계(S20)가 수행됨으로써 전체 탈염 과정에서 급격한 전압 변화를 억제할 수 있으며, 이에 따라 전극 표면에서 전기 화학 반응이 일어나지 않는 안정한 상태를 유지할 수 있고, 전체 내구성을 향상할 수 있는 장점이 있다.
또, 본 발명에 따른 축전식 탈염 장치의 제어 방법은 처리수의 농도, 공급 유량, 및 사용자에 의해 설정된 처리 효율을 고려하여 특정 정전류 및 특정 역전류를 설정하는 특정 정전류 결정 단계(S30)가 수행됨으로써 처리수의 종류에 관계없이 사용자가 원하는 처리수를 안정적으로 얻을 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 ： 축전식 탈염 장치
10 :　축전식 탈염 전극
20 : 전원공급부
30 : 제어부
40 : 유량계
S10 : 제1정수 단계
S20 : 제1정수 단계
S30 : 특정 정전류 결정 단계 S31 : 제2정수 단계
S32 : 제2재생 단계
S40 : 상태 확인 단계

Claims (11)

  1. 양전극과, 음전극과, 처리수가 유통될 수 있도록 상기 양전극 및 음전극 사이에 구비되는 스페이서를 포함하는 축전식 탈염 전극(10); 상기 축전식 탈염 전극(10)에 전력을 공급하는 전원공급부(20); 및 상기 전원공급부(20)의 작동을 제어하는 제어부(30);를 포함하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은
    상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 정전류를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극의 표면에서 흡착 반응에 의해 처리수 내부의 이온을 제거하는 제1정수 단계(S10); 및
    상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 역전류를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극 표면에서 흡착된 이온을 탈착시켜 배출하고, 상기 양전극 및 음전극을 재생하는 제1재생 단계(S20); 를 포함하며,
    상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 순차적으로 1회 이상 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
  2. 양전극과, 음전극과, 처리수가 유통될 수 있도록 상기 양전극 및 음전극 사이에 구비되는 스페이서를 포함하는 축전식 탈염 전극(10); 상기 축전식 탈염 전극(10)에 전력을 공급하는 전원공급부(20); 및 상기 전원공급부(20)의 작동을 제어하는 제어부(30);를 포함하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은
    상기 제어부(30)가 가변전압을 이용하여 상기 양전극 및 음전극에 특정 정전류가 유지되도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극의 표면에서 흡착 반응에 의해 처리수 내부의 이온을 제거하는 제1정수 단계(S10); 및
    상기 제어부(30)가 가변전압을 이용하여 상기 양전극 및 음전극에 특정 역전류가 유지되도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극 표면에서 흡착된 이온을 탈착시켜 배출하고, 상기 양전극 및 음전극을 재생하는 제1재생 단계(S20); 를 포함하며,
    상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 순차적으로 1회 이상 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은
    상기 제1정수 단계(S10) 이전에 상기 제1정수 단계(S10)에서 인가되는 특정 정전류 및 제1재생 단계(S20)에서 인가되는 특정 역전류를 결정하는 특정 정전류 결정 단계(S30)가 포함되는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 특정 정전류 결정 단계(S30)는
    상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 정전위를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극의 표면에서 흡착 반응에 의해 처리수 내부의 이온을 제거하는 제2정수 단계(S31); 및
    상기 제어부(30)가 상기 양전극 및 음전극에 특정 역전위를 인가하도록 상기 전원공급부(20)를 제어함으로써 상기 양전극과 음전극 표면에서 흡착된 이온을 탈착시켜 배출하고, 상기 양전극 및 음전극을 재생하는 제2재생 단계(S32); 를 포함하며,
    상기 제어부(30)는 상기 제2정수 단계(S31)에서 측정된 제1전류값의 50 내지 150 % 범위 내의 특정 값을 상기 제1정수 단계(S10)의 특정 정전류로 설정하는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은
    전체 단계에서 주기적으로 전류 및 전압이 측정되며,
    상기 제어부(30)는 측정 전류가 한계 전류 범위를 초과하거나, 측정 전압이 한계 전압 범위를 초과하는 경우 상기 특정 정전류 결정 단계(S30)가 수행되도록 하는 상태 확인 단계(S40)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한계 전류 범위는 상기 제1전류값의 50 ~ 150% 범위이며,
    상기 한계 전압 범위는 -10 ~ 10 (V)인 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은
    상기 제1정수 단계(S10)와 제1재생 단계(S20) 사이에,
    상기 제어부(30)가 상기 특정 정전류와 특정 역전류 사이를 제1단계수로 나누어 단계적으로 차감되는 복수개의 인가 정전류를 설정하고, 설정된 정전류가 각각 제1시간동안 인가되도록 상기 전원공급부(20)를 제어하는 전처리 재생 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1단계수는 2 ~ 20이며, 상기 제1시간은 1 ~ 10 (초) 인 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 축전식 탈염 장치의 제어 방법은
    상기 제1정수 단계(S10) 및 제1재생 단계(S20)가 반복 수행 시,
    상기 제1재생 단계(S20)와 제1정수 단계(S10) 사이에
    상기 제어부(30)가 상기 특정 역전류와 특정 정전류 사이를 제2단계수로 나누어 단계적으로 상승되는 복수개의 인가 정전류를 설정하고, 설정된 정전류가 각각 제2시간동안 인가되도록 상기 전원공급부(20)를 제어하는 후처리 재생 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2단계수는 2 ~ 20이며, 상기 제2시간은 1 ~ 10 (초) 인 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치의 제어 방법.
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