KR101134495B1 - 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법 및 장치 - Google Patents
그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 발전수단을 통해 자체적으로 전력을 생산하고 그 생산된 전력을 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하여 제조함으로써, 외부의 전력 공급이 없어서 지구 온난화의 원인인 이산화탄소의 배출과 화석연료를 배제하면서도, 가성소다와 담수의 제조에 따른 막대한 비용을 절감할 수 있는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법 및 장치로서, 해수를 일정량 펌핑하여 정제한 후 배출시키는 저수조와, 상기 저수조의 일측면에 연결되어 상기 저수조로부터 배출되는 해수를 흘려보내는 수로와, 상기 저수조와 수로의 양측에 각각 설치되어 해수를 전기분해하는 양극 및 음극의 전극과, 상기 수로의 일측면에 설치되어 상기 전극에 전기를 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부에 자체적으로 생산된 전력을 공급하는 발전수단과, 상기 수로를 통과하면서 전기분해된 가성소다 포함수를 내측으로 유입시켜 분사 및 가열과 동시에 함유된 수분을 증발시켜 가성소다와 담수로 분리하는 증발타워를 포함하여 달성된다.
해수, 전기분해, 전극, 가성소다, 담수, 증발타워, 태양광 발전부, 유수력 발전부, 증기 터빈 발전기, 지구 온난화
Description
본 발명은 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전수단을 통해 자체적으로 전력을 생산하고 그 생산된 전력을 이용하여 3.5%의 소금(Nacl)이 포함된 해수를 가성소다와 담수로 분리하여 제조함으로써, 외부의 전력 공급이 없어서 지구 온난화의 원인인 이산화탄소의 배출과 화석연료를 배제하면서도 가성소다와 담수의 제조에 따른 막대한 비용을 절감할 수 있는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가성소다(수산화 나트륨)는 화학식 NaOH이고 분자량은 39.997g/mol인 대표적인 강염기로서 순수한 가성소다는 흰색결정이다.
이러한 가성소다는 공기 중에서 수증기를 흡수해 스스로 녹는 조해성이 있으므로 공기와의 접촉을 차단하여 보관해야 한다.
또한, 상기한 가성소다는 수용액상에서는 강한 알카리성을 나타낸다.
이러한 성질을 갖는 가성소다는 펄프, 섬유, 염료, 고무, 비누 등의 제조시 널리 사용되는 원료로서, 공기 중의 수분을 잘 흡수하는 조해성이 강하여 건조제로 널리 사용되고 있다.
상기 가성소다의 제조방법으로는, 원료염에 황산을 첨가한 후 가열 분해하여 가성소다를 제조하는 르블랑법(Leblanc)과, 소다회를 Ca(OH)2와 반응시켜 가성소다를 제조하는 암모니아소다법과, 염수를 전기 분해하여 가성소다를 제조하는 전기 분해법 등이 있으며, 현재는 격막법, 수은법 이온교환막법을 포함하는 전기 분해법이 가장 널리 사용되고 있다.
상기 격막법은 흑연 양극과 철 음극에서 나오는 석면으로 만든 격막을 설치하여 양극에서 나오는 연소와 음극에서 나오는 가성소다가 반응하지 않도록 하여 가성소다를 제조하는 방법이다.
그리고, 상기 수은법은 수은을 음극 재료로 사용하여 가성소다를 제조하는 벙법으로서, 중금속인 수은의 환경 오염문제로 인하여 현재는 사용되지 않는 방법이다.
한편, 상기 이온교환막법은 전해조 내부에 이온교환막을 설치하고, 양면으로 구획된 전해조의 양극수조와 음극수조에 양극단자와 음극단자를 설치한 후 전해질로 염수를 사용하여 상기 두 전극단자에 전력을 공급함으로써, 양극에서는 염소가스를 그리고 음극에서는 수소 및 가성소다를 얻는 방법이다.
즉, 삼투막을 사이에 두고 서로 연결된 음극단자가 있는 음극수조에는 일정량의 물을 주입하고 양극단자가 있는 양극수조에는 일정량의 염화나트륨용액을 주 입한다.
이와 같은 상태에서 음극단자와 양극단자에 각각 전력을 인가하게 되면, 음극으로는 양이온인 수소이온(H+)이 그리고 양극으로는 음이온인 염화이온(Cl-)이 모여 기체로 날아간다.
따라서, 수산화이온(OH-)과 나트륨이온(Na+)이 남게 되며, 상기 수산화이온(OH-)과 나트륨이온(Na+)이 반응하여 수산화나트륨(NaOH)이 되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 이온교환막법을 이용하여 가성소다를 제조하는 장치는, 상술한 바와 같은 전기분해를 수행함에 있어서 상당히 큰 전력이 소요되는 문제점이 있다.
즉, 이러한 전기는 통상적으로 화석연료를 통해 생산하게 되는데, 이와 같이 전기를 생산할 때 사용하는 화석연료는 이산화 탄소를 배출하여 지구 온난화를 가속화시키는 문제점이 있다.
또한, 상기한 바와 같이 화석연료로 생산된 전기를 이용할 경우에는 가성소다의 제조 비용이 상승되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 태양광 발전부 및 유수력 발전부와 같은 발전수단을 통해 자체적으로 전력을 생산하고, 그 생산된 전력을 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하여 제조함으로써, 외부의 전력 공급이 없어서 지구 온난화의 원인인 이산화탄소의 배출과 화석연료를 배제하면서도, 가성소다와 담수의 제조에 따른 막대한 비용을 절감할 수 있는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치는, 해수를 일정량 펌핑하여 정제한 후 배출시키는 저수조(110)와, 상기 저수조(110)의 일측면에 연결되어 상기 저수조(110)로부터 배출되는 해수를 흘려보내는 수로(120)와, 상기 저수조(110)와 수로(120)의 양측에 각각 설치되어 해수를 전기분해하는 양극 및 음극의 전극(130)과, 상기 수로(120)의 일측면에 설치되어 상기 전극(130)에 전기를 공급하는 전원공급부(140)와, 상기 전원공급부(140)에 자체적으로 생산된 전력을 공급하는 발전수단(150)과, 상기 수로(120)를 통과하면서 전기분해된 가성소다 포함수를 내측으로 유입시켜 분사 및 가열함과 동시에 함유된 수분을 증발시켜 가성소다와 담수로 분리하는 증발타워(160)를 포함한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법은, (A) 태양광 발전부(1510)를 통해 자체적으로 전력을 생산하여 전원공급부(140)에 공급한 후 전극(130)을 통해 전기를 공급하게 하는 단계(S210); (B) 이물질이 정제된 해수를 저수조(110)에 일시 저장한 후 상기 전극(130)을 통해 1차적으로 전기분해하는 단계(S220); (C) 상기 저수조(110)로부터 1차 전기분해된 해수를 흘려보내면서 수로(120)에서 전극(130)을 통해 2차 전기분해하는 단계(S230); (D) 상기 (C) 단계를 통해 전기분해된 가성소다 포함수를 분출구(1601)를 통해 내측으로 유입하여 분사함과 동시에 증발챔버(1610)를 통해 가열하여 증기를 발생시키는 단계(S240); (E) 상기 증발챔버(1610)에서 가열된 증기를 이동덕트(1615)를 통해 공급받아 증기 터빈 발전기(1620)를 발전시키는 단계(S250); 및 (F) 상기 (D) 단계에서 상기 증발챔버(1610)를 통해 가열되어 농축된 가성소다를 배수구(1603)를 통해 수집하고, 상기 (E) 단계에서 상기 증기 터빈 발전기(1620)를 발전시키고 남은 수증기를 액화시켜 담수로 사용하는 단계(S260)를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법 및 장치에 의하면, 태양광 발전부 및 유수력 발전부와 같은 발전수단을 통해 자체적으로 전력을 생산하고, 그 생산된 전력을 이용하여 전기분해를 통해 3.5%의 소금이 함유된 해수를 가성소다와 담수로 분리함으로써, 외부의 전력 공급이 없어서 가성소다와 담수의 제조에 따른 이산화탄소의 배출을 배제시킬 수 있을 뿐만 아니라 화석연료를 배제하여, 공해와 지구 온난화 방지에 기여하면서도 가성소다와 담수의 제조 비용을 현저히 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법 및 장치에 의하면, 전기분해된 가성소다 포함수를 증발타워를 통해 가열하여 수분을 증발시킨 후, 증발된 증기를 터빈 발전기에 전달하여 전기를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 터빈 발전기를 발전시키면서 배출되는 응축수를 담수로 사용할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법 및 장치를 상세하게 설명한다.
본 명세서의 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일측면에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치의 발전수단을 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다 와 담수로 분리하는 장치의 증발타워를 나타내는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치(100)는, 펌핑한 해수를 일시 저장한 후 1차적으로 전기분해하여 배출시키는 저수조(110)와, 상기 저수조의 일측면에 연결되어 상기 저수조로부터 배출되는 해수를 흐르게 하면서 2차적으로 전기분해하는 수로(120)와, 상기 저수조(110)와 수로(120)의 양측에 각각 설치되어 해수를 전기분해하는 양극 및 음극의 전극(130)과, 상기 수로(120)의 일측면에 설치되어 상기 전극(130)에 전기를 공급하는 전원공급부(140)와, 상기 전원공급부(140)에 자체적으로 생산된 전력을 공급하는 발전수단(150)과, 상기 수로(120)를 통과하면서 전기분해된 가성소다 포함수를 내측으로 유입 및 가열함과 동시에 함유된 수분을 증발시켜 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 증발타워(160)를 포함한다.
구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 저수조(110)는 외부로부터 펌핑된 해수를 일정량 저장하여 1차적으로 전기분해하는 수단으로서, 수로(120)를 통해 해수를 배출시킬 수 있도록 일면에 개구부가 형성되어 있다.
상기 수로(120)는 상기 저수조(110)의 개구부와 일단이 연결되어 해수를 흘려보내면서 2차적으로 전기분해하는 수단으로서, 양단이 개구된 "U"자 형상의 단면으로 형성된 연결관(121)과, 상기 저수조(110)와 수로(120)를 통해 전기분해된 가성소다 포함수를 일시적으로 저장하여 증발타워(160) 측으로 펌핑을 통해 공급하게 하는 저장조(122)로 구성된다.
이때, 상기 수로(120)는 콘크리트나 금속 또는 합성수지 등으로 일정한 길이 를 갖는 단위 유니트로 성형한 후, 서로 연결되어 누수를 방지할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기 수로(120)는 가로 1m, 높이 1m, 길이 2.5m정도의 단위 유니트를 만들고, 만들어진 단위 유니트를 300~500세트 혹은 그 이상을 일렬로 연결하여, 조건에 따라 증감하여 구성할 수 있다. 또한, 상기 수로(120)는 주변 상황에 따라 폭, 높이 등을 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기와 같이 구성된 수로(120)는 해수가 저수조(110)로부터 저장조(122)에 자연스럽게 흐를 수 있도록 구성되며, 이때 수로의 경사 각도는 지면의 형태에 따라 45도 이내에서 설정될 수 있다.
한편, 상기 전극(130)은 저수조(110)의 일측면 및 타측면에 음극(-) 및 양극(+)이 일정 간격으로 복수개 설치되어 상기 저수조(110) 내에 저장된 해수를 1차적으로 전기분해하고, 상기 수로(120)의 연결관(121)의 일측면 및 타측면에 음극(-) 및 양극(+)이 일정 간격으로 복수개 설치되어 상기 연결관(121)을 따라 연속적으로 흐르는 해수를 2차적으로 전기분해한다.
상기 전원공급부(140)는 상기 수로(120)의 일측 벽면에 설치되어 상기 발전수단(150)으로부터 생산된 전기를 축적하여 상기 전극(130) 및 증발타워(160)에 공급한다.
상기 발전수단(150)은 상기 수로(120)를 따라 흐르는 해수를 이용한 유수력발전 및 태양광과 같은 친환경적인 발전을 통해 전기를 생산하여, 그 생산된 전기를 상기 전원공급부(140)에 공급한다.
즉, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발전수단(150)은 각도가 조절되는 복수개의 태양전지판을 구비하여 집광되는 태양광을 축적하여 전기를 생산하는 1차 발전수단인 태양광 발전부(1510)와, 상기 수로(120)를 따라 흐르는 해수에 의해 회전력을 발생시키고, 발생된 회전력을 발전기에서 발전시켜 전기를 생산하는 2차 발전수단인 유수력 발전부(1520, BOS 수력발전부)로 구성된다.
이때, 상기 저수조(110) 및 수로(120)에 설치된 전극(130)을 통해 전기분해를 할 때에는 직류를 이용함에 따라, 태양광 발전부(1510)에서 생산된 직류 전기는 그대로 전원공급부(140)에 공급되고, 유수력 발전부(1520)에서 생산된 교류 전기는 컨버터(1525)를 통해 직류로 변환되어 전원공급부(140)에 공급된다.
한편, 본 명세서에서는 상기 태양광 발전부(1510)와 유수력 발전부(1520)를 모두 설치하여 발전량을 최대한으로 확보하는 구성으로 설명하고 있지만, 필요한 전원을 공급할 수 있기만 하면, 둘 중 어느 하나만을 설치하여도 상관없음은 물론이다.
여기서, 상기 태양광 발전부(1510)는 수로(120)의 상단을 따라 복수개 설치되며, 충분한 발전량을 확보하기 위해 수로 바깥쪽 지면에 복수개 설치되어도 상관없다.
한편, 상기 유수력 발전부(1520)는 상기 수로(120)의 내부에 일정 간격으로 복수개 설치되어, 상기 수로(120)를 따라 흐르는 해수에 의해 회전하는 프로펠러(1522)와, 상기 프로펠러(1522)의 회전력을 전달할 수 있도록 서로 맞물림되어 회전되는 대기어 및 소기어로 구성된 증속기어부(1524)와, 상기 증속기어부(1524) 의 회전운동을 전달받아 발전하는 발전기(1526)로 구성된다.
이때, 상기 프로펠러(1522)는 각각의 날개가 해수의 흐름에 따라 회전이 잘 이루어질 수 있도록 일방향으로 오목한 반구형상의 단면으로 형성되어 축의 하단에 용접 또는 볼트 및 너트를 통해 고정된다.
즉, 상기 프로펠러(1522)는 높이차를 두고 고정틀(1521)에 회전가능하게 구비된 회전축(1523)의 일단에 다단으로 형성된다.
한편, 상기 증속기어부(1524)는, 상기 회전축(1523)에 직경이 큰 대기어와, 상기 대기어와 기어 물림되는 직경이 작은 소기어가 번갈아 맞물려 10:1 정도의 기어비에 의해 회전 속도가 증가하게 구성되어, 상기 수로(120)를 따라 흐르는 해수의 양이 적고 속도가 느려 상기 프로펠러(1522)가 느리게 회전하더라도 증속된 회전력이 발전기(1526)에 전달될 수 있게 구성된다.
이때, 상기 대기어와 소기어의 기어비는 10:1로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
한편, 상기 증발타워(160)는 수로(120)를 통하여 흐르는 중에 전기분해되어 저장조(122)에 저장된 가성소다 포함수를 공급받아 가열한다.
즉, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 증발타워(160)는 상기 수로(120)의 저장조(122)로부터 공급되는 가성소다 포함수를 펌프(도시 생략)를 통해 상부측으로 유입 및 분사한 후 가열함으로써 발생된 증기를 배출하는 수단으로서, 상기 저장조(122)로부터 공급되는 가성소다 포함수를 분사하는 분출구(1601)와, 상기 증발타워(160)의 내부에 상부로부터 적어도 3개 이상 순차적으로 적층되어 상기 분출구(1601)를 통해 배출되는 가성소다 포함수를 가열하여 증기를 발생시키는 증발챔버(1610)와, 상기 증발챔버(1610)로부터 발생된 증기를 이동덕트(1615)를 통해 공급받아 발전되는 증기 터빈 발전기(1620)를 포함한다.
이때, 상기 증발타워(160)의 내부는 적어도 3개 이상의 증발챔버(1610)를 순차적으로 적층시킬 수 있도록 구획되어 있고, 구획된 공간부에는 상기 증발챔버(1610)를 각각 설치함과 동시에 바닥면에는 각각의 증발챔버(1610)를 통해 수분이 증발된 가성소다 포함수를 하단으로 분사시키는 분사구(1602)가 각각 형성되어 있으며, 전면에는 상기 증발챔버(1610)의 유지관리를 위해 개폐되는 도어(1604)가 형성되어 있다.
여기서, 가성소다 포함수는 상기 분출구(1601) 및 분사구(1602)를 통해 하단으로 자유낙하에 의해 분사하도록 구성되어 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 분출구(1601) 및 분사구(1602) 내부에 회전모터를 구비하여 분사될 수 있음은 물론이다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 증발챔버(1610)는 증발타워(160)의 내부에 순차적으로 적층되어 상기 분출구(1601) 및 각각의 분사구(1602)를 통해 유입 및 분사된 가성소다 포함수를 가열한다.
구체적으로, 상기 증발챔버(1610)는 내부에 고정 설치되어 분사되는 가성소다 포함수에 열을 가하는 히터(1612)와, 상기 증발챔버(1610)의 일측면에 장착되어 상기 히터에 의해 열이 인가된 가성소다 포함수가 증발챔버의 측면부에 고이면 초음파를 발생시키는 초음파 발생부(1614)와, 상기 증발챔버(1610)의 타측면에 장착 되어 상기 히터와 초음파 발생부를 통해 분사되는 수분입자를 순간적으로 가열하여 수증기를 폭발적으로 증대시키는 마그네트론(1616)으로 구성된다.
이때, 상기 히터(1612)와 초음파 발생부(1614)에 의해 증발로 분리된 수증기가 마그네트론(1616)에서 발사된 마이크로 웨이브에 의해 미세 입자로 분해되어 증폭되며 상기 이동덕트(1615)를 통해 배출되면서 증기 터빈 발전기(1620)를 가동시키며, 상기 증기 터빈 발전기(1620)를 통해 자체적으로 발전된 전기를 상기 히터(1612), 초음파 발생부(1614) 및 마그네트론(1620)에 공급하여 가동시킨다.
한편, 상기 증발타워(160)의 외부에는 상기 증기 터빈 발전기(1620)를 발전시키고 남은 수증기를 저장하여 농산업 용수로 사용하는 담수 저장탱크(1625)와, 상기 3개의 증발챔버(1610)를 통해 가열되어 농축된 가성소다를 배수구(1603)를 통해 수집하는 가성소다 저장탱크(1630)를 포함하며, 이때 상기 농축된 가성소다에 톱밥 등을 혼합하면 유기질 천연비료로 사용할 수도 있다.
이하, 상술한 도 1 내지 도 5와, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 측면에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법을 나타내는 순서도이고, 도 7은 상기 도 6의 S240 단계의 서브루틴을 나타내는 순서도이다.
먼저, 태양광 발전부(1510)를 통해 자체적으로 전력을 생산하여 전원공급 부(140)에 공급한 후 전극(130)을 통해 전기를 공급하게 한다(S210).
다음에, 이물질이 정제된 해수를 저수조(110)에 일시 저장한 후 전극(130)을 통해 1차적으로 전기분해한다(S220).
그 다음, 상기 저수조(110)로부터 1차 전기분해된 해수를 흘려보내면서 수로(120)에서 전극(130)을 통해 2차 전기분해한다(S230).
이때, 상기 수로(120)를 따라 해수가 흐르는 중에 유수력 발전부(1520)를 통해 자체적으로 교류 전력을 생산한 후, 컨버터(1525)를 통해 직류로 변환하여 전원공급부(140)로 공급한다(S235).
이후, 상기 S230 단계를 통해 전기분해된 가성소다 포함수를 분출구(1601)를 통해 내측으로 유입하여 분사함과 동시에 증발챔버(1610)를 통해 가열하여 증기를 발생시킨다(S240).
이때, 상기 S240 단계에서, 증발챔버(1610)를 통해 가성소다 포함수를 가열하여 증기를 발생시키는 과정은, 히터(1612)가 상부로부터 분사되는 가성소다 포함수를 가열하는 단계(S242)와, 상기 S242 단계를 통해 가열된 가성소다 포함수가 증발챔버(1610)의 측면에 고이면 초음파 발생부(1614)가 초음파를 발생시키는 단계(S244)와, 상기 히터(1612)와 초음파 발생부(1614)를 통해 분사되는 수분입자를 마그네트론(1616)이 순간적으로 가열하여 수증기를 폭발적으로 증대시키는 단계(S246)를 포함한다.
상기 S240 단계 이후, 상기 증발챔버(1610)에서 가열된 증기를 이동덕트(1615)를 통해 공급받아 증기 터빈 발전기(1620)를 발전시킨다(S250).
이때, 상기 증기 터빈 발전기(1620)를 통해 자체적으로 발전된 전기를 상기 히터(1612), 초음파 발생부(1614) 및 마그네트론(1620)에 공급하여 가동시킨다.
이후, 상기 S240 단계에서 증발챔버(1610)를 통해 가열되어 농축된 가성소다 를 배수구(1603)를 통해 수집하고, 상기 S250 단계에서 증기 터빈 발전기(1620)를 발전시키고 남은 수증기를 액화시켜 담수로 사용한다(S260).
따라서, 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 외부의 전원을 공급받지 않고 태양광 발전부, 유수력 발전부 및 증기 터빈 발전기를 통해 자체적으로 전기를 생산하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하여 제조할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
도 1은 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치의 발전수단을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치의 증발타워를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법을 나타내는 순서도.
도 7은 상기 도 6의 S240 단계의 서브루틴을 나타내는 순서도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
110 : 저수조 120 : 수로 122 : 저장조
130 : 전극 140 : 전원공급부 150 : 발전수단
160 : 증발타워 1510 : 태양광 발전부 1520 : 유수력 발전부
1521 : 고정틀 1522 : 프로펠러 1523 : 회전축
1524 : 증속기어부 1525 : 컨버터 1526 : 발전기
1601 : 분출구 1602 : 분사구 1603 : 배수구
1604 : 도어 1610 : 증발챔버 1612 : 히터
1614 : 초음파 발생부 1616 : 마그네트론 1615 : 이동덕트
1620 : 증기 터빈 발전기
Claims (13)
- 태양광 또는 유수력과 같은 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치로서,해수를 일정량 펌핑하여 정제한 후 배출시키는 저수조(110)와,상기 저수조(110)의 일측면에 연결되어 상기 저수조(110)로부터 배출되는 해수를 흘려보내는 수로(120)와,상기 저수조(110)와 수로(120)의 양측에 각각 설치되어 해수를 전기분해하는 양극 및 음극의 전극(130)과,상기 수로(120)의 일측면에 설치되어 상기 전극(130)에 전기를 공급하는 전원공급부(140)와,상기 전원공급부(140)에 자체적으로 생산된 전력을 공급하는 발전수단(150)과,상기 수로(120)를 통과하면서 전기분해된 가성소다 포함수를 내측으로 유입시켜 분사 및 가열함과 동시에 함유된 수분을 증발시켜 가성소다와 담수로 분리하는 증발타워(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 수로(120)는, 양단이 개구된 "U"자 형상의 단면으로 형성된 연결 관(121)과, 상기 저수조(110)와 수로(120)를 통해 전기분해된 가성소다 포함수를 일시적으로 저장하여 상기 증발타워(160) 측으로 공급하게 하는 저장조(122)로 구성된 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 발전수단(150)은 각도가 조절되는 복수개의 태양전지판을 구비하여 집광되는 태양광을 축적함으로써 전기를 생산하는 태양광 발전부(1510)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 발전수단(150)은 상기 수로(120)를 따라 흐르는 해수에 의해 회전력을 발생시키고, 발생된 회전력을 발전기에서 발전시켜 전기를 생산하는 유수력 발전부(1520)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 유수력 발전부(1520)는 상기 수로(120)의 내부에 일정 간격으로 복수개 설치되어, 상기 수로(120)를 따라 흐르는 해수에 의해 회전하는 프로펠러(1522)와, 상기 프로펠러(1522)의 회전력을 전달할 수 있도록 서로 맞물림되어 회전되는 대기어 및 소기어로 구성된 증속기어부(1524)와, 상기 증속기어부(1524)의 회전운동을 전달받아 발전하는 발전기(1526)로 구성된 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 증발타워(160)는 상기 수로(120)의 저장조(122)로부터 공급되는 가성소다 포함수를 분사하는 분출구(1601)와, 상기 증발타워(160)의 내부에 상부로부터 적어도 3개 이상 순차적으로 적층되어 상기 분출구(1601)를 통해 배출되는 가성소다 포함수를 가열하여 증기를 발생시키는 증발챔버(1610)와, 상기 증발챔버(1610)로부터 발생된 증기를 이동덕트(1615)를 통해 공급받아 발전되는 증기 터빈 발전기(1620)로 구성된 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치.
- 제 6항에 있어서,상기 증발타워(160)의 내부는 적어도 3개 이상의 증발챔버(1610)를 순차적으로 적층시킬 수 있도록 구획되어 있고, 구획된 공간부에는 상기 증발챔버(1610)를 각각 설치함과 동시에 바닥면에는 각각의 증발챔버(1610)를 통해 수분이 증발된 가성소다 포함수를 하단으로 분사시키는 분사구(1602)가 각각 형성되어 있으며, 전면에는 상기 증발챔버(1610)의 유지관리를 위해 개폐되는 도어(1604)가 형성되어 있 는 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치.
- 제 6항에 있어서,상기 증발챔버(1610)는 내부에 고정 설치되어 상기 분출구(1601) 및 각각의 분사구(1602)를 통해 유입 및 분사된 가성소다 포함수를 가열하는 히터(1612)와, 상기 증발챔버(1610)의 일측면에 장착되어 상기 히터(1612)에 의해 열이 인가된 가성소다 포함수가 증발챔버의 측면부에 고이면 초음파를 발생시키는 초음파 발생부(1614)와, 상기 증발챔버(1610)의 타측면에 장착되어 상기 히터(1612)와 초음파 발생부(1614)를 통해 분사되는 수분입자를 순간적으로 가열하여 수증기를 폭발적으로 증대시키는 마그네트론(1616)으로 구성된 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치.
- 제 6항에 있어서,상기 증발타워(160)의 외부에는 상기 증기 터빈 발전기(1620)를 발전시키고 남은 수증기를 저장하여 농산업 용수로 사용하는 담수 저장탱크(1625)와, 상기 증발챔버(1610)를 통해 가열되어 농축된 가성소다 알칼리수를 배수구(1603)를 통해 수집하는 가성소다 저장탱크(1630)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 장치.
- 태양광 또는 유수력과 같은 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법으로서,(A) 태양광 발전부(1510)를 통해 전력을 생산하여 전원공급부(140)에 공급한 후 전극(130)을 통해 전기를 공급하게 하는 단계(S210);(B) 이물질이 정제된 해수를 저수조(110)에 일시 저장한 후 상기 전극(130)을 통해 1차적으로 전기분해하는 단계(S220);(C) 상기 저수조(110)로부터 1차 전기분해된 해수를 흘려보내면서 수로(120)에서 전극(130)을 통해 2차 전기분해하는 단계(S230);(D) 상기 (C) 단계를 통해 전기분해된 가성소다 포함수를 분출구(1601)를 통해 내측으로 유입하여 분사함과 동시에 증발챔버(1610)를 통해 가열하여 증기를 발생시키는 단계(S240);(E) 상기 증발챔버(1610)에서 가열된 증기를 이동덕트(1615)를 통해 공급받아 증기 터빈 발전기(1620)를 발전시키는 단계(S250); 및(F) 상기 (D) 단계에서 상기 증발챔버(1610)를 통해 가열되어 농축된 가성소다를 배수구(1603)를 통해 수집하고, 상기 (E) 단계에서 상기 증기 터빈 발전기(1620)를 발전시키고 남은 수증기를 액화시켜 담수로 사용하는 단계(S260)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법.
- 제 10항에 있어서,(C1) 상기 (C) 단계에서는 상기 수로(120)를 따라 해수가 흐르는 중에 유수력 발전부(1520)를 통해 자체적으로 교류 전력을 생산한 후 컨버터(1525)를 통해 직류로 변환하여 전원공급부(140)에 공급하는 단계(S235)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 (D) 단계에서 상기 증발챔버(1610)를 통해 가성소다 포함수를 가열하여 증기를 발생시키는 과정은,(D1) 히터(1612)가 상부로부터 분사되는 가성소다 포함수를 가열하는 단계(S242);(D2) 상기 (D1) 단계를 통해 가열된 가성소다 포함수가 증발챔버(1610)의 측면에 고이면 초음파 발생부(1614)가 초음파를 발생시키는 단계(S244); 및(D3) 상기 히터(1612)와 초음파 발생부(1614)를 통해 분사되는 수분입자를 마그네트론(1616)이 순간적으로 가열하여 수증기를 폭발적으로 증대시키는 단계(S246)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린에너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법.
- 제 12항에 있어서,상기 히터(1612), 초음파 발생부(1614) 및 마그네트론(1620)은 증기 터빈 발전기(1620)를 통해 자체적으로 발전된 전기로 가동되는 것을 특징으로 하는 그린에 너지를 이용하여 해수를 가성소다와 담수로 분리하는 방법.
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