KR101714535B1 - 탈이온화 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진동을 이용하여 전극을 재생하는 탈이온화 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치는 유체에 함유된 이온을 흡착시키는 전극;과 상기 전극에 흡착된 이온을 진동으로 분리시키는 압전소자;를 포함하며, 상술한 압전소자에서 발생하는 기계적 에너지를 이용하여 전극에 흡착된 이온을 분리하므로 전극의 재생을 보다 신속하게 수행할 수 있다.

Description

탈이온화 장치 및 그 제어방법{DEIONIZATION APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 탈이온화 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진동을 이용하여 전극을 재생하는 탈이온화 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
물, 특히 지하수에는 다량의 칼슘, 마그네슘 등의 미네랄이 함유되어 있는데, 이와 같은 칼슘이나 마그네슘의 합계량을 수치화한 것을 경도라 하고, 그 수치가 높은 것을 경수, 상대적으로 수치가 낮은 것을 연수라 한다.
경수, 즉 경도가 높은 물을 세탁기나 식기세척기 등의 가전제품에 사용할 경우 세제와 반응하여 세정력이 저하되고, 물이 흐르는 유로상에 많은 양의 스케일(scale)이 축적되어 제품의 신뢰성이 떨어진다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 이온교환수지(Ion exchange resin)를 이용한 연수장치가 제안되었다.
이온교환수지를 이용한 연수장치는 물에 포함된 경수성분인 Ca²+와 Mg²+이온이 이온교환수지에 주입된 NaCl의 Na+과 교환되면서 물을 연수화시키는 것으로, 이와 같은 이온교환수지를 이용한 연수장치는 주기적으로 NaCl을 주입해야 하고, 물에 함유된 불순물로 인하여 이온교환수지 자체를 교체해주어야 하는 불편함이 있다. 또한 이온교환수지를 이용하는 방법은 수지의 재생 시 산이나 염기성 용액을 사용해야 하고, 대용량의 물을 처리하기 위해서 다량의 폴리머 수지와 화학약품을 사용해야 하므로 비경제적인 단점이 있다.
최근에는 이러한 단점을 극복하기 위하여 전기용량방식 탈이온화(Capacitive Deionization; 이하 CDI라 한다) 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
CDI 기술은 다공성의(porous) 두 전극에 전원을 인가하여 양극 전극(Positive electrode)에는 음이온이, 음극 전극(Negative electrode)에는 양이온이 전기적으로 흡착하여 물과 같은 유체 속에 용존하는 이온을 제거하는 간단한 원리에 기초한다. 또한 전극에 이온의 흡착이 포화상태가 되면 전극의 극성을 반대로 바꾸어 주거나 전원을 차단하여 전극에 흡착되어 있는 이온들을 분리(탈착)시킴으로서 전극의 재생이 간편하다. 또한 CDI 기술은 전극의 재생을 위해 이온교환수지법이나 역삼투압법과 같이 산이나 염기 등의 세척용액을 사용하지 않으므로 2차적으로 발생하는 화학적 폐기물이 전혀 없고, 전극의 부식이나 오염이 거의 없어 수명이 반영구적이며 다른 처리방식에 비해 에너지 효율이 높아 에너지를 10~20배 절감할 수 있는 것이 큰 장점이다.
본 발명의 일측면에 의하면 진동을 이용하여 탈이온화 장치의 전극에 흡착된 이온을 제거하는 방법을 제공하고자 한다.
이를 위한 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치는 유체에 함유된 이온을 흡착시키는 전극;과 상기 전극에 흡착된 이온을 진동으로 분리시키는 압전소자;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 압전소자는 전기에 의해 진동을 발생하는 pvdf(polyvinylidene fluoride)압전판인 것이 바람직하다.
상기 전극은 양극과 음극을 포함하며, 상기 압전소자는 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 압전소자는 유체의 통과를 허용할 수 있는 다공성 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 전극은 집전체와 다공성 탄소 전극을 포함하며, 상기 압전소자는 상기 집전체와 상기 다공성 탄소 전극 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전극은 집전체와 다공성 탄소 전극을 포함하며, 상기 집전체는 상기 압전소자와 상기 다공성 탄소 전극 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전극에 정현파를 인가하여 상기 압전소자의 진동을 일으키는 제너레이터;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 압전소자가 작동하는 소정의 전압으로 상기 정현파를 증폭하는 전력증 폭기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유체의 이온을 흡착하기 위해 상기 전극에 DC전압을 인가하는 DC전원;을 더 포함하며, 상기 DC전압이 상기 전력증폭기에 인가되지 않도록 하기 위해 상기 DC전원과 상기 전력증폭기 사이에 커패시터;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치는 전극에 흡착된 이온량을 검출하는 이온감지센서;와 상기 이온량을 기준치와 비교하고, 상기 이온량이 기준치를 초과하면 상기 전극에 흡착된 이온을 압전소자의 진동으로 분리하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 압전소자는 전기에 의해 진동을 발생하는 pvdf(polyvinylidene fluoride)압전판인 것이 바람직하다.
상기 전극은 양극과 음극을 포함하며, 상기 압전소자는 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 압전소자는 유체의 통과를 허용할 수 있는 다공성 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 전극은 집전체와 다공성 탄소 전극을 포함하며, 상기 압전소자는 상기 집전체와 상기 다공성 탄소 전극 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전극은 집전체와 다공성 탄소 전극을 포함하며, 상기 집전체는 상기 압전소자와 상기 다공성 탄소 전극 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전극에 정현파를 인가하여 상기 압전소자의 진동을 일으키는 제너레이터;와 상기 압전소자가 작동하는 소정의 전압으로 상기 정현파를 증폭하는 전력증 폭기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유체의 이온을 흡착하기 위해 상기 전극에 dc전압을 인가하는 dc전원;을 더 포함하며, 상기 dc전압이 상기 전력증폭기에 인가되지 않도록 하기 위해 상기 dc전원과 상기 전력증폭기 사이에 커패시터;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치의 제어방법은 전극에 흡착된 이온량을 검출하는 단계;와 상기 이온량을 기준치와 비교하는 단계;와 상기 이온량이 기준치를 초과하면 상기 전극에 흡착된 이온을 압전소자의 진동으로 분리하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 진동으로 분리하는 단계는, 상기 압전소자가 진동하도록 하기 위해 상기 전극에 정현파를 인가하는 것이 바람직하다.
상기 진동으로 분리하는 단계는, 상기 압전소자가 진동하도록 하기 위해 상기 정현파를 소정의 크기로 증폭시켜 상기 전극에 인가하는 것이 바람직하다.
한편, 상술한 본 발명의 일측면에 의하면 초음파를 이용하여 전극에 흡착된 이온을 탈착하므로 탈이온화 장치의 재생을 보다 신속하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면 탈이온화 장치의 재생을 위해 고가의 멤브레인의 사용을 배제시킬 수 있으므로 비용을 감소시킬 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치의 개략 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치는 전원이 인가되는 집전체(13)와, 다공성 탄소로 구성된 전극(11,12)과, 전극(11,12)에 일정한 크기의 전압을 인가하는 DC전원(20)과, 탄소 전극(11,12)의 양극(11)과 음극(12) 사이에 설치되어 진동을 발생하는 압전소자(21)와, 집전체(13)에 일정 범위의 정현파를 인가하는 제너레이터(23)와, 제너레이터(23)에서 인가되는 정현파의 진폭을 증폭하는 전력증폭기(22)와, 전력증폭기(22)에 DC전압이 인가되는 것을 방지하기 위해 DC전원(20)과 전력증폭기(22) 사이에 설치되는 복수 개의 커패시터(C1,C2)로 구성될 수 있다.
집전체(13)는 전도성 고무 또는 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등의 금속폼(Metal Foam)의 재료를 가지고 만들어질 수 있으며, 여기에 다공성 탄소를 고압프레스로 압착하여 캐패시터용 전극을 제조할 수 있다. 또한, 집전체(13)에 전원이 인가됨으로서 캐패시터용 전극의 양극(11)과 음극(12) 사이에 전위차가 형성될 수 있다.
다공성 탄소로 이루어진 전극(11,12)은 레졸사이놀(resorcinol)과 포름알데히드(formaldehyde)의 졸-겔(sol-gel)중합에 의해 만들어진 단일체(monolith)형태의 탄소에어로젤 복합물질(Carbon Aerogel Composite,CAC)전극 소재를 이용하여 제조될 수 있다. 또한, 다공성 탄소전극(11,12)은 이온의 침투 및 확산이 빠르게 일어나도록 공극 크기가 마이크로포어(micropore)가 아닌 메소포어(mesopore)의 형태를 가져야 한다. 또한, 다공성 탄소전극(11,12)의 내구성을 위한 전해조의 제작이 중요하며, 탄소전극을 집전체(current collector)와 함께 사용하여 내구성을 증가시킬 수 있다.
DC전원(20)은 집전체(13)에 일정한 크기의 전압을 인가하여 전극(11,12) 사이에 전위차를 형성한다. 한편, 전극(11,12)에 인가되는 DC전압의 크기는 유체의 이온질량이동에 영향을 미치며, 이에 따라 전압이 높을수록 이온질량이동이 크며, 전압이 낮을수록 이온질량이동이 작아진다. 이에 따라, 처리되는 유체의 성질을 조절하기 위하여 DC전압은 조절이 가능해야 한다. 예를 들어, 약 0V 내지 330V, 또는 30V 내지 300V에서 통상적으로 선택 가능한 전압 수준을 갖는 DC전압을 발생시킬 수 있어야 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치의 캐패시터 용 전극의 집전체(current collector,13)에 DC전원(20)을 공급하면 양극 전극(11)에는 음이온이, 음극 전극(12)에는 양이온이 전기적으로 흡착하여 유체(액체 및 기체) 내의 이온을 제거한다.
즉, 전기이중층 캐패시터 특성을 갖는 고비표면적의 다공성 ACP(Activated Carbon Power)시트나 단일체 형태의 CAC(Carbon Aerogel Composite)시트 또는 유사 캐패시터의 특성을 갖는 전도성 고분자 및 금속산화물이나 이들의 복합물질을 전극소재로 하는 음극과 양극의 두 전극(11,12) 사이를 다양한 음이온과 양이온을 갖는 전해질(해수 또는 폐수)이 통과할 때 두 전극시트에 인가된 약 0.6~1.2V의 전위차에 의해 이온성 불순물들 즉 비산화/환원성 유기 또는 무기성 음이온 및 양이온 즉, OH-, Cl-, F-, HCO3- 등과 Li+,Na+,K+ 등의 제거 뿐 아니라 환원성 양이온 즉, Cu2+,Fe2+,Pb2+,Cd2+ 등이 전해질로부터 분리되어 전기화학 캐패시터용 두 전극(11,12)의 다공성 탄소 전극 미세공 표면에 전기이충층으로 이온흡착되거나 산화/환원 반응에 의해 축전(charge)됨으로서 전해질 흐름 중의 이온성 불순물의 농도가 점점 낮아지면서 해수나 폐수의 담수화가 이루어진다. 한편, 종래에는 이러한 과정에서 이온성 불순물로 포화된 두 전극(11,12)의 전기장을 단순히 제거하거나 (-0.6 ~ -1.2V)의 역전위 차에 의해 두 다공성 탄소 전극의 미세공 표면에 포화 흡착된 이온들이 탈착되어 전해질 내로 다시 이동되어 배출되는 방법을 사용하였다. 그리고 상술한 거동으로 물 이외의 전도성 용매인 해수나 폐수로부터 유기/무기 이온 또는 쌍극자 물질들도 동시에 분리 및 제거된다.
압전소자(21)는 전기를 인가하면 기계적 힘이 발생하는 피에죠 전기소자(piezoelectric element)라고도 하며, 본 발명의 일실시예에 의하면 막의 두께가 얇고 다공성 구조로 되어 있기 때문에 2개의 탄소 전극(11,12) 사이에 유체의 통과를 허용할 수 있는 PVDF(polyvinylidene fluoride)압전판을 압전소자(21)로 사용할 수 있다.
한편, PVDF(polyvinylidene fluoride)압전판은 폴리비닐리덴플루오라이드로 구성된 압전판을 의미하는 것으로서, 탄소 전극(11,12)의 양극(11)과 음극(12) 사이에 설치될 수 있다.
또한, PVDF압전판(21)은 탄소 전극(11,12)에 정현파가 인가되면 압전효과를 일으킴으로서 진동을 발생하고, 진동은 초음파의 형태로 유체를 통해 탄소 전극(11,12)에 공급되어 이온을 분리시키게 된다. 즉, PVDF압전판(21)은 초음파 발생 기(ultrasonic actuator)로서 초음파를 발생시키게 된다.
한편, PVDF압전판(21)은 다공성 재료를 이용하여 형성할 수 있으며 이에 대해서는 미국등록특허 제6146747호에 상세히 기재되어 있다.
제너레이터(23)는 집전체(13)에 일정한 주파수의 정현파를 인가한다. 구체적으로, 탈이온화 장치의 재생 동작이 개시되면 제너레이터(23)는 주파수 20kHz~40kHz 및 실효값 10V인 정현파를 집전체(13)에 인가하게 된다. 이는 PVDF압전판(21)에서 0.5watt/m2 정도의 적당한 강도의 초음파를 발생시키기 위해 요구되는 스펙이다. 다만, 탈이온화 장치에 따라 다른 사양으로 변경이 가능함은 물론이다.
전력증폭기(22)는 제너레이터(23)에서 인가되는 정현파의 크기 즉, 진폭을 증폭시키게 된다. 다시 말해, 제너레이터(23)에서 발생하는 주파수 20kHz~40kHz 및 실효값 10V인 정현파의 진폭을 증가시키며 전기적으로 임피던스 매칭을 제공할 수 있다.
커패시터(C1,C2)는 제너레이터(23) 및 전력증폭기(22)에 DC전압이 인가되지 않도록 하기 위해 DC전원(20)과 전력증폭기(22)사이에 설치된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치의 개략적인 구성도이며, 도 1의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일명칭 및 동일부호를 병기한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치는 전원이 인가되는 집전체(13)와, 다공성 탄소 전극(11,12)과, 전극에 일정한 크기의 전압을 인가하는 DC전원(20)과, 탄소 전극(11,12)의 양극(11)과 음극(12) 사이에 설 치되어 초음파를 발생하는 압전소자(21)와, 전극(11,12)에 일정 범위의 정현파를 인가하는 제너레이터(23)와, 제너레이터(23)에서 인가되는 정현파의 진폭을 증폭하는 전력증폭기(22)와, 전력증폭기(22)에 DC전압이 인가되는 것을 방지하기 위해 DC전원(20)과 전력증폭기(22) 사이에 설치되는 하나의 커패시터(C)로 구성될 수 있다.
도 1과 비교해 볼 때, 압전소자(21)의 설치장소가 다르다. 즉, 본 발명의 압전소자(21)의 일실시예로 사용되는 PVDF압전판을 집전체(13)와 탄소 전극(11,12) 사이에 설치하여 탄소 전극(11,12)에 흡착된 이온을 탈착시키게 할 수 있다. 구체적으로, 집전체(13)에 정현파가 인가되면, 집전체(13)와 탄소 전극(11,12) 사이에 설치된 압전소자(21) 즉, PVDF압전판은 기계적 진동을 일으키며, 이러한 진동이 탄소 전극(11,12)에 직접 전달되어 이온을 분리하게 된다.
한편, 양극(11)과 음극(12)사이에는 유체의 균일한 흐름을 제공하기 위해 직경 10um 이상의 평균 공극 또는 개구를 갖는 스페이서(30)로 채워질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치의 개략구성도이며, 도 1 및 도 2의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일명칭 및 동일부호를 병기한다.
도 1 및 도 2와 비교해 볼 때, 압전소자(21)의 설치장소가 다르다. 즉, 본 발명의 압전소자(21)의 일실시예로 사용되는 PVDF압전판을 전극(11,12)의 바깥면 즉, 집전체(13)의 외면에 설치하여 탄소 전극(11,12)에 흡착된 이온을 탈착시키게 할 수 있다. 구체적으로, 집전체(13)에 정현파가 인가되면, 집전체(13)의 외면에 설치된 압전소자(21) 즉, PVDF압전판은 기계적 진동을 일으키며, 이러한 진동이 집 전체(13)를 통해 탄소 전극(11,12)에 전달되어 이온을 분리하게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온장치의 제어블록도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온장치는 유체에 존재하는 이온량을 감지하는 이온감지센서(32)와, 집전체(13)에 정현파를 인가하는 제너레이터(23)와, 제너레이터(23)에서 인가되는 정현파의 크기를 증폭하는 전력증폭기(22)로 구성될 수 있다.
이온감지센서(32)는 탈이온장치의 전극(11,12)에 흡착된 이온량을 감지하고 이에 대한 정보를 제어부(31)에 송신한다.
제너레이터(23)는 집전체(13)에 일정한 주파수의 정현파를 인가한다. 구체적으로, 제너레이터(23)는 주파수 20kHz~40kHz 및 실효값 10V인 정현파를 집전체(13)에 인가할 수 있다. 이는 본 발명의 압전소자의 일실시예인 PVDF압전판에서 0.5watt/m2 정도의 적당한 강도의 초음파를 발생시키기 위해 요구되는 조건이다.
전력증폭기(22)는 제너레이터(23)에서 인가되는 정현파의 크기 즉, 진폭을 증폭시키게 된다. 다시 말해, 제너레이터(23)에서 발생하는 주파수 20kHz~40kHz 및 실효값 10V인 정현파의 진폭을 증가시키며 전기적으로 임피던스 매칭을 제공할 수 있다.
제어부(31)는 탈이온장치에서 유체의 이온을 흡착하도록 제어하는 경우에는, 일정한 크기의 전압을 집전체(13)에 인가하도록 DC전원(20)에 신호를 전송함으로서, 탄소 전극(11,12)의 양극과 음극 사이에 전위차를 형성하여 유체의 이온들을 흡착할 수 있도록 제어한다.
한편, 제어부(31)는 이온감지센서(32)에서 전송되는 유체의 이온량을 기준치와 비교하고, 유체의 이온량이 기준치보다 크면 탈이온화장치의 재생을 개시한다. 즉, 탄소 전극(11,12)에 흡착된 이온을 제거하기 위해, 제너레이터(23)에서 일정 주파수 및 실효값을 가진 정현파를 인가하도록 신호를 전송하고, 압전소자(21)에서 충분한 기계적 에너지가 방출할 수 있도록 정현파의 증폭신호를 전력증폭기(22)에 전송한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온장치의 전극에 포화된 이온의 분리 동작을 개시하는 방법은 상술한 것에 한정되는 것이 아니며, 일정 주기마다 이온분리동작을 개시하거나 전류센서를 이용하여 재생 개시단계를 결정하는 등 여러 가지 방법이 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온장치의 제어흐름도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 탈이온화 장치의 동작이 개시되면 이온감지센서(32)는 탈이온장치의 전극에 흡착된 유체의 이온량을 감지한다.
구체적으로, 유체는 탄소 전극(11,12) 사이를 통과하면서 이온성 불순물들 즉 비산화/환원성 유기 또는 무기성 음이온 및 양이온 즉, OH-, Cl-, F-, HCO3- 등과 Li+,Na+,K+ 등의 제거 뿐 아니라 환원성 양이온 즉, Cu2+,Fe2+,Pb2+,Cd2+ 등이 전해질로부터 분리되어 전기화학 캐패시터용 두 전극(11,12)의 다공성 탄소 전극 미세공 표면에 전기 이충층으로 이온 흡착되는데, 이렇게 전극(11,12)에 흡착된 이온량을 감지하여 제어부(31)에 그 정보를 전송한다.(S10)
다음으로, 제어부(31)는 감지된 이온량을 기준치와 비교한다. 기준치는 전국 에 흡착된 이온량에 대해 설계자가 필요에 따라 임의로 정한 값으로서 탈이온화 장치의 용도에 따라 변경될 수 있다.(S20)
다음으로, 제너레이터(23)는 전극(11,12)에 정현파를 인가한다. 즉, 탈이온화 장치의 재생 동작이 개시되면 제너레이터(23)는 주파수 20kHz~40kHz 및 실효값 10V인 정현파를 집전체(13)에 인가할 수 있다.(S30)
다음으로, 전력증폭기(22)는 제너레이터(23)에서 인가되는 정현파를 증폭시켜 전극(11,12)에 인가한다. 다시 말해, 전력증폭기(22)는 제너레이터(23)에서 출력되는 정현파를 압전소자(21)에서 충분한 기계적 에너지를 발생할 수 있는 소정의 전압으로 증폭시키며, 전기적으로 임피던스 매칭을 제공할 수 있도록 한다.(S40)
다음으로, 압전소자(21)는 전극(11,12)에 정현파가 인가되면 압전효과를 일으킴으로서 기계적 에너지를 발생하며, 기계적 에너지는 유체를 통하여 초음파를 발생하고, 초음파는 전극에 공급되어 이온을 분리시키게 된다. 즉 ,본 발명의 압전소자(21)의 일실시예인 PVDF압전판(21)은 초음파 발생기(ultrasonic actuator)로서 초음파를 발생시키게 된다. 한편, 압전소자(21)가 집전체(13)와 탄소 전극(11,12)의 사이에 설치되거나 집전체(13) 외부에 설치된 실시예에서는 압전소자(21)의 기계적 에너지가 바로 탄소 전극(11,12)에 전달되어 이온을 분리시킬 수 있으며, 상술한 방법으로 분리된 이온들은 탄소 전극(11,12) 사이로 이동하는 유체에 의해 헹구어진다.(S50)
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치의 개략적인 구성도
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온화 장치의 개략적인 구성도
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온장치의 제어블록도
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 탈이온장치의 제어흐름도
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
11, 12 : 다공성 탄소전극 13 : 집전체
21 : 압전소자 22 : 전력증폭기
23 : 제너레이터

Claims (20)

  1. 유체에 함유된 이온을 흡착시키는 전극;
    상기 전극에 결합되어, 상기 전극에 흡착된 이온이 분리되도록 상기 전극을 진동시키는 압전소자;를 포함하고,
    상기 전극은 양의 전극과 음의 전극을 포함하며, 상기 양의 전극과 상기 음의 전극은 각각 집전체와 다공성 탄소를 포함하고,
    상기 압전 소자의 진동이 상기 양의 전극 및 상기 음의 전극으로 직접 전달되도록 상기 압전소자는 상기 양의 전극과 음의 전극 사이에 제공되거나 상기 집전체와 다공성 탄소 사이에 제공되는 탈이온화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전소자는 전기에 의해 진동을 발생하는 pvdf(polyvinylidene fluoride)압전판인 탈이온화 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전소자는 유체의 통과를 허용할 수 있는 다공성 구조로 형성되는 탈이온화 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극에 정현파를 인가하여 상기 압전소자의 진동을 일으키는 제너레이터;를 더 포함하는 탈이온화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압전소자가 작동하는 소정의 전압으로 상기 정현파를 증폭하는 전력증폭기;를 더 포함하는 탈이온화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유체의 이온을 흡착하기 위해 상기 전극에 DC전압을 인가하는 DC전원;을 더 포함하며,
    상기 DC전압이 상기 전력증폭기에 인가되지 않도록 하기 위해 상기 DC전원과 상기 전력증폭기 사이에 커패시터;를 더 포함하는 탈이온화 장치.
  10. 전극에 흡착된 이온량을 검출하는 이온감지센서;
    상기 이온량을 기준치와 비교하고, 상기 이온량이 기준치를 초과하면 상기 전극에 흡착된 이온을 압전소자의 진동으로 분리하도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 전극은 양의 전극과 음의 전극을 포함하며, 상기 양의 전극과 상기 음의 전극은 각각 집전체와 다공성 탄소를 포함하고,
    상기 압전 소자의 진동이 상기 양의 전극 및 상기 음의 전극으로 직접 전달되도록 상기 압전소자는 상기 양의 전극과 음의 전극 사이에 제공되거나 상기 집전체와 다공성 탄소 사이에 제공되는 탈이온화 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 압전소자는 전기에 의해 진동을 발생하는 pvdf(polyvinylidene fluoride)압전판인 탈이온화 장치.
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 압전소자는 유체의 통과를 허용할 수 있는 다공성 구조로 형성되는 탈이온화 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 전극에 정현파를 인가하여 상기 압전소자의 진동을 일으키는 제너레이터;
    상기 압전소자가 작동하는 소정의 전압으로 상기 정현파를 증폭하는 전력증폭기;를 더 포함하는 탈이온화 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 이온을 흡착하기 위해 상기 전극에 dc전압을 인가하는 dc전원;을 더 포함하며,
    상기 dc전압이 상기 전력증폭기에 인가되지 않도록 하기 위해 상기 dc전원과 상기 전력증폭기 사이에 커패시터;를 더 포함하는 탈이온화 장치.
  18. 전극에 흡착된 이온량을 검출하는 단계;
    상기 이온량을 기준치와 비교하는 단계;
    상기 이온량이 기준치를 초과하면 상기 전극에 흡착된 이온을 압전소자의 진동으로 분리하는 단계;를 포함하고,
    상기 전극은 양의 전극과 음의 전극을 포함하며, 상기 양의 전극과 상기 음의 전극은 각각 집전체와 다공성 탄소를 포함하고,
    상기 압전 소자의 진동이 상기 양의 전극 및 상기 음의 전극으로 직접 전달되도록 상기 압전소자는 상기 양의 전극과 음의 전극 사이에 제공되거나 상기 집전체와 다공성 탄소 사이에 제공되는 탈이온화 장치의 제어방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 진동으로 분리하는 단계는,
    상기 압전소자가 진동하도록 하기 위해 상기 전극에 정현파를 인가하는 탈이온화 장치의 제어방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 진동으로 분리하는 단계는,
    상기 압전소자가 진동하도록 하기 위해 상기 정현파를 소정의 크기로 증폭시켜 상기 전극에 인가하는 탈이온화 장치의 제어방법.
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