KR101839944B1 - 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템 - Google Patents

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Abstract

전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템은 이송대상유체가 저장되어 있는 용기, 상기 용기로부터 병렬 연결되어 있는 제1 이송라인 및 제2 이송라인, 제1 전극은 상기 제1 이송라인에 연결되고, 제2전극은 상기 제2이송라인에 연결되는 전기삼투펌프, 상기 제1이송라인 중 상기 용기와 상기 전기삼투펌프 사이에 장착되는 제1 밸브, 상기 제2 이송라인 중 상기 용기와 상기 전기삼투펌프 사이에 장착되는 제2 밸브, 상기 전기삼투펌프의 제1 전극과 유체 출력단 사이를 연결하는 제3이송라인, 상기 전기삼투펌프의 제2전극과 유체 출력단 사이를 연결하는 제4 이송라인, 상기 제3 이송라인 중 상기 전기삼투펌프와 유체 출력단 사이에 장착되는 제3밸브, 상기 제4이송라인 중 상기 전기삼투펌프와 유체 출력단 사이에 장착되는 제4밸브를 포함한다.

Description

전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템{FLUID PUMPING SYSTEM USING ELECTROOSMOTIC PUMP}
본원 발명은 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템에 관한 것이다.
전기삼투펌프는 모세관 혹은 다공성 막(다공성 멤브레인)의 양단에 구비된 전극에 전압을 걸었을 때 생기는 전기삼투현상에 의해 유체가 이동하는 것을 이용한 펌프이다.
종래 등록특허 10-1488408호(발명의 명칭: 전기삼투펌프 및 이를 포함하는 유체 펌핑 시스템)에는 1개의 전기삼투펌프와 2개의 밸브를 이용하여 한 방향으로 유체를 이동시키는 유체 펌핑 시스템이 제시되어 있다.
도 1은 종래 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 시간당 유체의 유속을 나타내는 그래프이다.
이 그래프에 도시된 바와 같이, 종래 유체 펌핑 시스템은 펄스 형태를 갖도록 유체를 펌핑하였다. 이로 인해 일정시간에 정해진 양을 전달하는 시스템에는 적용될 수 있지만, 미세유체장치(microfluidic device)와 같이 안정적으로 유체를 연속적으로 이송해야 하는 장치에는 적용될 수 없으며, 크로마토그래피(chromatography)에서 분리용 펌핑 시스템에 적용이 불가능하다. 이로 인해, 펄스 형태의 유속이 아닌 연속적으로 유체를 유속시킬 수 있는 펌핑 시스템이 요구되고 있다.
본원 발명은 전기삼투펌프를 이용하여 펄스 형태가 아닌 연속적인 형태로 유체를 유속시킬 수 있는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원 발명의 제1 측면에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템은 이송대상유체가 저장되어 있는 용기, 상기 용기로부터 병렬 연결되어 있는 제1 이송라인 및 제2 이송라인, 제1 전극은 상기 제1 이송라인에 연결되고, 제2전극은 상기 제2이송라인에 연결되는 전기삼투펌프, 상기 제1이송라인 중 상기 용기와 상기 전기삼투펌프 사이에 장착되는 제1 밸브, 상기 제2 이송라인 중 상기 용기와 상기 전기삼투펌프 사이에 장착되는 제2 밸브, 상기 전기삼투펌프의 제1 전극과 유체 출력단 사이를 연결하는 제3이송라인, 상기 전기삼투펌프의 제2전극과 유체 출력단 사이를 연결하는 제4 이송라인, 상기 제3 이송라인 중 상기 전기삼투펌프와 유체 출력단 사이에 장착되는 제3밸브, 상기 제4이송라인 중 상기 전기삼투펌프와 유체 출력단 사이에 장착되는 제4밸브를 포함할 수 있다.
또한, 본원 발명의 제2 측면에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템은 이송대상유체가 저장되어 있는 용기, 상기 용기로부터 병렬 연결되어 있는 제1 이송라인 및 제2 이송라인, 제1 전극은 상기 제1 이송라인에 연결되고, 제2전극은 상기 제2이송라인에 연결되는 전기삼투펌프, 상기 전기삼투펌프의 제1 전극에 연결되는 제1 격리재, 상기 전기삼투펌프의 제2 전극에 연결되는 제2 격리재, 상기 제1이송라인 중 상기 용기와 상기 제1 격리재 사이에 장착되는 제1 밸브, , 기 제2 이송라인 중 상기 용기와 상기 제2 격리재 사이에 장착되는 제2 밸브, 상기 제1 격리재와 유체 출력단 사이를 연결하는 제3이송라인, 상기 제2 격리재와 상기 유체 출력단 사이를 연결하는 제4 이송라인, 상기 제3 이송라인 중 상기 제1 격리재와 상기 유체 출력단 사이에 장착되는 제3밸브, 상기 제4이송라인 중 상기 제2 격리재와 상기 유체 출력단 사이에 장착되는 제4밸브를 포함할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원 발명의 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템은 흡입과 배출을 반복하면서 용기에 있는 이송대상유체를 작은 전기삼투펌프를 사용하더라도 필요한 곳으로 지속적으로 주입할 수 있다.
또한, 흡입과 배출 중 각 전극에서 일어나는 전극반응이 반대로 일어나면서 가역적인 반응을 하기 때문에 사용된 전극물질을 원래로 되돌릴 수 있으며, 전극물질이 가진 전하량을 다시 회복시켜주기 때문에 지속적인 구동이 가능해진다.
이렇게 되면 일정 전하량을 가진 소모형 전극물질(consumable electrode material)을 포함하는 펌프(10)에서 전극물질의 소모 및 회복이 반복적으로 진행될 수 있다. 그로 인해 이송대상유체의 유입 및 배출이 반복적으로 진행되어 많은 양의 이송대상유체를 지속적으로 이동시킬 수 있으며, 전기삼투펌프(10)를 장시간 운전할 수 있다.
도 1은 종래 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 시간당 유체의 유속을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본원 발명의 전기삼투펌프(10)의 구성도이다.
도 3은 본원 발명의 전기삼투펌프(10)의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본원 발명의 전기삼투펌프(10)의 가역적인 전극반응을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본원 발명의 제1 실시예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 6은 본원 발명의 제2 실시예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 7은 도 6의 유체 펌핑 시스템의 유속 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 댐퍼(도시하지 않음)를 사용한 유체 펌핑 시스템의 유속 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 6의 유체 펌핑 시스템을 2개 연결한 시스템의 시간당 유속 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본원 발명의 제3 실시예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 11은 본원 발명의 제4 실시예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 12은 본원 발명의 제5 실시예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 13은 본원 발명의 제6 실시예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원은 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템에 관한 것이다.
도 2는 본원 발명의 전기삼투펌프(10)의 구성도이다.
전기삼투펌프(10)는 멤브레인(11), 멤브레인(11)의 양측에 각각 마련된 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)을 포함하며, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)은 전원 공급부(17)에 연결된다.
멤브레인(11)은 유체가 이동하여야 하는 유체경로부(19)에 설치되며, 유체의 이동을 허용하도록 다공성 재질 또는 구조로 형성된다.
제1 전극(13) 및 제2 전극(15)은 유체경로부(19) 상에서 멤브레인의 양측에 각각 마련되며, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)은 음이온 고분자가 혼입된 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)은 멤브레인(11)에 의해 이들 사이의 간격이 일정하게 유지된다. 멤브레인(11)과 마찬가지로 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)은 유체의 이동을 허용하도록 다공성 재질 또는 구조로 형성된다.
전원 공급부(17)는 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)과 연결되어, 제1 전극(13)과 제2 전극(15)에 전기화학 반응이 일어날 수 있도록 전원을 공급하며, 제1 전극(13)과 제2 전극(15)의 전기화학 반응은 양이온이 이동됨으로써 일어나게 된다.
전원 공급부(17)는 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에 전압의 극성을 교번하여 공급할 수 있으며, 여기서, 전원공급부(17)가 전압의 극성을 교번하여 공급한다는 의미는, 전류를 반대 방향으로 공급하는 의미를 포함할 수 있다.
이를 통해, 본 전기삼투펌프(10)는 유체의 이동을 통해 펌핑력을 발생시킴과 동시에, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)의 소모 및 재생이 반복적으로 일어날 수 있다.
예를 들어, 전원 공급부(17)는 제1 전극(13) 및 제2 전극(15) 각각에 직류 전압을 공급하는 직류공급장치(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 전원 공급부(17)는 제1 전극(13) 및 제2 전극(15) 각각에 공급되는 직류 전압의 극성을 설정된 시간마다 교번하여 전환시키는 전압방향 전환장치(미도시)를 포함할 수 있다.
이를 통해, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15) 각각에 걸리는 전압을 지속적으로 설정된 시간마다 반대 극성으로 바꿔줄 수 있다.
유체경로부(19)는 멤브레인(11)과 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)을 사이에 두고 양측으로 이동하는 유체의 이동경로를 제공한다.
여기서, 유체경로부(19)는 내측에 유체가 채워지는 용기 형태를 가질 수 있고, 일례로 실린더 형태를 가질 수 있으며, 이에 제한하지 않고, 다양한 형태를 가질 수 있다.
또한, 유체는 유체경로부(19) 뿐만 아니라, 다공성(porous)의 멤브레인(11)과 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에도 채워질 수 있다.
또한, 유체경로부(19)는 펌핑력의 전달을 위해 개구를 가질 수 있다. 예시적으로, 개구는 멤브레인(11)과 제1전극(13) 및 제2 전극(15)에 의해 양분되는 양측 공간 중 어느 일측 공간 또는 양측 공간 모두에 형성되어 유체의 이동에 의한 펌핑력을 외측으로 제공할 수 있다. 이를 테면, 유체경로부(19)에 형성된 개구는 후술하는 도5에 도시된 유체 펌핑 시스템(1000)의 펌핑라인(70)과 연결될 수 있고, 이를 통해 펌핑력을 외측으로 제공할 수 있다.
도 3은 본원 발명의 전기삼투펌프(10)의 작용을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본원 발명의 전기삼투펌프(10)의 가역적인 전극반응을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본원의 전기삼투펌프(10)의 동작에 대해 설명한다.
전원 공급부(17)를 통해 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에 전원을 공급하게 되면 제1 전극(13)과 제2 전극(15) 사이에 전압 차이가 발생하게 된다.
제1 전극(13) 및 제2 전극(15)의 전압 차이에 의해, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에 산화환원 반응이 일어나 전하균형이 깨지게 되는데, 이 때, 전극 내에서 쉽게 이동될 수 있는 이온이 이동됨으로써 전하균형을 맞추게 된다.
이러한 산화환원 반응에 따른 이온의 이동이 멤브레인(11)을 통해 이루어지면 유체가 이동될 수 있다.
멤브레인(11)은 유체뿐만 아니라, 이온의 이동도 허용하며, 유체와 이온은 전기삼투펌프(10)의 전극(13, 15)에 전원 공급부(17)를 연결하면, 멤브레인(11)의 일측에서 타측으로, 또는 타측에서 일측으로 이동될 수 있다. 이와 같이 유체와 이온이 멤브레인(11)을 통과하며 이동됨으로써 펌핑력을 발생시킨다.
예시적으로, 멤브레인(11)은 약 0.1 ㎛ 내지 약 5 ㎛ 크기의 입상물의 형태를 가지는 실리카(silica), 유리(glass) 등을 이용하여 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 예시적으로, 멤브레인(11)은 디스크 멤브레인일 수 있고, MEA(membrane electrode assembly)일 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태의 다공성 재질이나 구조를 가지는 것일 수 있다.
제1 전극(13) 및 제2 전극(15)은 음이온 고분자가 혼입된 전도성 고분자를 포함한다. 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)의 전기화학 반응은 전하균형이 맞추어지는 방향으로 양이온이 이동됨으로써 일어나며, 이 때 제1 전극(13) 및 제2 전극(15) 중 어느 하나는 전기화학 반응을 통해 양이온을 발생시키고, 다른 하나는 양이온을 소모할 수 있다.
예를 들어, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)의 전기화학 반응 시 발생되고 소모되는 양이온은 1가 양이온일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 양이온은 수소 이온(H+)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다양한 양이온들 중 양성자인 H+의 이온이동속도는 다른 양이온들에 비해 월등히 빠르다. 앞서 설명한 바와 같이, 전기삼투펌프(10)는 이온의 이동과 유체의 이동이 수반되기 때문에, 따라서, 전극반응 시 수소 이온이 이동되는 경우, 유체의 이동 속도가 빨라져 전기삼투펌프(10)의 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
예시적으로, 전기삼투펌프(10)는 유체로 수용액을 사용할 수 있다. 이를 통해, 전극반응 시, 수소 이온이 이동될 수 있다.
전기삼투펌프(10)는 일반적으로 전해질이 거의 없는 용액에서 더 좋은 펌핑 성능을 보이는데, 이 때는 물의 해리에 의해 생긴 양이온인 수소 이온이 전하균형을 맞추어 주도록 이동될 수 있다.
또는, 양이온은 사용되는 유체에 따라 Na+, K+ 등과 같이 다양한 이온을 포함할 수 있다.
제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에는 전도성 고분자가 전착된다.
종래에는 전극에 전착되기 위한 전도성 고분자의 합성 시, 가장 일반적인 방법인 질산(HNO3) 혹은 염산(HCl) 용액에서 아닐린(aniline), 또는 피롤(pyrrole), 티오펜(thiophene) 등의 단량체(monomer)를 전기화학적 혹은 화학적으로 산화시키는 방법을 사용하였다. 이와 같은 전도성 고분자 합성 방법은 용액에 있는 음이온(NO3-, Cl- 등)이 전하균형 맞추어 주기 위해 고분자사슬에 지속적으로 혼입되면서 전도성 고분자의 합성이 진행되는 방법이다.
이렇게 합성된 전도성 고분자를 포함하는 전극에 전압을 걸어주면, 전하균형을 맞추기 위해, 아래의 반응식 1의 A-와 같은 분자성 음이온(예를 들어, NO3-, Cl- 등)이 이동된다.
[반응식 1]
Figure 112016094089382-pat00001
한편, 전기삼투펌프에 포함된 다공성 막의 재료로는 일반적으로 실리카(silica), 유리(glass) 등이 사용되는데, 이와 같은 재료로 이루어진 다공성 막은 수용액 내에서 표면이 음전하를 띠게 된다.
전하균형을 위해 전도성 고분자로부터 빠져나온 음이온(A-)은 다공성 막을 통과하게 되는데, 다공성 막의 표면이 전술한 바와 같이 음전하를 띠게 되므로, 이와 동일한 전하를 띠는 음이온은 다공성 막과의 사이에 척력이 작용하여 다공성 막을 원활하게 통과할 수 없다. 따라서, 종래의 전도성 고분자를 포함한 전극은 산화/환원반응이 빠르게 일어날 수 없고, 이송대상유체의 신속한 이동에 어려움이 있었다.
반면, 본 전기삼투펌프(10)는 전도성 고분자가 거대음이온 고분자, 즉 음이온 고분자를 포함하므로, 전극(13, 15)의 산화환원 반응 시, 음이온 고분자는 고정되어 이동될 수 없기 때문에, 용액 중에 있는 양이온이 이동하며 전하균형을 맞추게 된다.
예를 들어, 양이온 고분자-음이온 고분자를 -[P+]n-[S-]n-로 표시하였을 때, 이러한 전도성 고분자를 포함하는 전극(13, 15)의 산화환원 반응은 아래의 반응식 2 및 반응식3과 같다.
[반응식 2]
Figure 112016094089382-pat00002
[반응식 3]
Figure 112016094089382-pat00003
이와 같이, (-) 전극의 환원 반응 시, 전도성 고분자 매트릭스가 중성이 되면(P+ →P), 고정된 음이온 고분자(S-)의 전하균형을 맞추기 위해 용액 중에 존재하는 양이온(C+)이 혼입되어 들어오게 된다.
다시 말해, 도 3 및 반응식 2, 반응식 3을 참조하면, 전극(13, 15)의 산화환원 반응 시 음이온 고분자(S-)는 이동되지 않고, 용액 내의 양이온(C+)이 이동하는데, 이러한 양이온은 음전하로 대전된 멤브레인(11)과 인력이 작용하여 쉽게 멤브레인(11)을 통과할 수 있으므로, 산화환원 반응이 빠른 속도로 일어날 수 있다.
즉, 본 전기삼투펌프(10)는 전극(13, 15)에 전도성 고분자를 전착시키되, 작은 크기의 움직일 수 있는 음이온(small mobile anion)이 아닌 거대 고분자형태의 음이온이 혼입된 전도성 고분자를 전착시킴으로써, 전극(13, 15)의 산화환원 시, 거대 고분자형태의 음이온 대신, 용액 중의 작은 양이온을 이동시킨다. 이와 같은 양이온은 음전하를 띠는 멤브레인(11)을 쉽게 통과할 수 있으므로, 전극(13, 15)의 전기화학 반응 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 유체의 이동이 원활해질 수 있으므로, 효과적이면서도 안정적인 전기삼투펌프(10)를 구현할 수 있다.
이 때, 전도성 고분자는 음이온 고분자를 포함하는 용액에서 단량체의 중합반응을 통해 형성될 수 있다.
예를 들어, 음이온 고분자가 존재하는 용액에서 단량체를 산화시키면, 용액 상에 있던 음이온 고분자가 혼입되며 중합반응이 진행되므로, 양이온 고분자-음이온 고분자로 이루어진 고분자 복합체가 합성될 수 있다.
이 때, 전도성 고분자는 전기화학적 산화 또는 산화제를 이용한 화학적 산화 등을 통해 합성될 수 있다.
예를 들어, 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrle), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리타이오닌(polythionine), 및 퀴논 폴리머(quinone polymer), 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 외에도, 전도성 고분자는 전기 전도성을 가지는 다양한 고분자일 수 있다.
예를 들어, 음이온 고분자는 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate), SPEEK(sulfonatedpolyetheretherketone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐포스포네이트(polyvinylphosphonate), 폴리 옥소메탈레이트(polyoxometalate), 및 나피온(nafion), 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
나피온은 폴리테트라플루오르에틸렌[poly(tetrafluoroethylene)]의 골격에 술폰산기를 도입한 고분자이다.
이외에도, 음이온 고분자는 음전하를 띠는 다양한 고분자일 수 있다. 예시적으로, 음이온 고분자는 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide) 등과 같은 중성 고분자와 합성된 복합체 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 예시적으로, 전극(13, 15)은 탄소 나노 구조체를 추가 포함할 수 있다.
예를 들어, 탄소 나노 구조체는 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 그래핀(graphene), 탄소 나노입자(carbon nanoparticle), 풀러렌(fullerene), 흑연(graphite) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 전기삼투펌프의 가역적인 전극반응을 설명하기 위한 도면이다.
제1 전극(13) 및 제2 전극(15) 중 어느 하나는 전기화학 반응을 통해 양이온을 발생시키고, 다른 하나는 양이온을 소모할 수 있다. 즉, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에 포함된 전도성 고분자는 가역적인 전기화학 반응을 일으키는 것일 수 있으며, 이를 통해, 제1 전극(13)과 제2 전극(15)은 각각 정반응과 역반응이 모두 일어날 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (a)를 참조하면, 제1 전극(13)은 양이온을 발생시킬 수 있고, 제2 전극(15)은 양이온을 소모할 수 있다. 이와 반대로, 도 4의 (b)를 참조하면, 제2 전극(15)은 양이온을 발생시킬 수 있고, 제1 전극(13)은 양이온을 소모할 수 있다.
전기삼투펌프(10)의 가역적인 전극반응은 제1 전극(13) 및 제2 전극(15) 각각에 전압의 극성을 교번하여 공급함으로써 이루어질 수 있으며, 이와 같이 전기화학 반응이 정방향과 역방향으로 반복해서 일어나도록 하여, 유체의 반복적인 왕복 이동에 의해 지속적인 펌핑력을 발생시키는 것이 가능하다.
제1 전극(13) 및 제2 전극(15)은 가역적인 전기화학 반응을 일으킬 수 있으므로, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에 가하는 전압의 극성을 바꾸어 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에 일어나는 반응을 반대로 하면, 유체의 흐름을 반대 방향으로 할 수 있다.
보다 구체적으로, 도4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 전극(13)에 (+) 전압을 공급하고, 제2 전극(15)에 (-)전극을 공급하여, (+) 전극(즉, 제1 전극(13))에서 (-) 전극(즉, 제2 전극(15))으로 유체(예를 들어, 도 4의 H2O)를 이동시킬 수 있고, 이를 교번시키면 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 전극(15)에 (+) 전압을 공급하고, 제1 전극(13)에 (-) 전극을 공급하여, (+) 전극(즉, 제2 전극(15))에서 (-) 전극(즉, 제1 전극(13))으로 유체(예를 들어, 도 4의 H2O)를 이동시킬 수 있다.
또한, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)이 가역적인 전극반응을 하는 전극물질을 활용한 경우, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에 전압을 반대 극성으로 걸면, 전술한 바와 같이 유체 흐름을 바꿀 수 있을 뿐만 아니라, 전극반응이 역방향으로 일어나므로, 정방향으로 유체를 흘릴 때 정반응에 의해 소모된 전극활성물질을 원래의 상태로 되돌릴 수 있다.
즉, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)에 정방향으로 유체를 이동시키는 데에 사용된 전하량만큼 반대 방향의 전압 또는 전류를 걸어주게 되면, 정방향으로 이동된 유체의 양과 동일한 양의 유체를 반대 방향으로 이동시킬 수 있을 뿐 아니라, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)의 상태를 초기 상태로 돌이킬 수 있다.
따라서, 제1 전극(13) 및 제2 전극(15) 각각이 소모된 만큼 다시 재생될 수 있으므로, 전극(13, 15)의 소모를 방지할 수 있어, 전기삼투펌프(10)의 수명을 늘릴 수 있다. 따라서, 본 전기삼투펌프(10)는 다량의 이송대상유체를 지속적으로 이동시킬 수 있다.
도 5는 본원 발명의 제1 실시예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템은 전기삼투펌프(10), 용기(20), 유체이송부(19: 19-1, 19-2, 19-3, 19-4), 제1 내지 제4 밸브(41~44)를 포함한다.
보다 구체적으로, 용기(20)는 이송대상유체를 저장하고 있으며, 제1이송라인(19-1)과 제2 이송라인(19-2)는 용기(20)로부터 병렬 연결되어 있다.
전기삼투펌프(10)의 제1 전극(13)은 제1 이송라인(19-1)에 연결되고, 제2전극(15)은 제2이송라인(19-2)에 연결되어 있다.
제1밸브(41)는 제1이송라인(19-1) 중 용기(20)와 전기삼투펌프(10) 사이에 장착되며, 제2 밸브(42)는 제2 이송라인(10-2) 중 용기(20)와 전기삼투펌프(10) 사이에 장착된다.
제3이송라인(19-3)과 제4 이송라인(19-4)는 전기삼투펌프(10)과 유체 출력단 사이에 병렬 연결되어 있다. 제3 이송라인(19-3)은 전기삼투펌프(10)의 제1 전극(13)과 유체 출력단 사이를 연결하고, 제4 이송라인(19-4)은 전기삼투펌프(10)의 제2전극(15)과 유체 출력단 사이를 연결한다.
제3 밸브(43)는 제3 이송라인(19-3) 중 전기삼투펌프(10)와 유체 출력단 사이에 장착되고, 제4밸브(44)는 제4이송라인(19-4) 중 전기삼투펌프(10)와 유체 출력단 사이에 장착된다.
전원 공급부(17)는 전기삼투펌프(10)의 제1 전극(13)과 제2 전극(15)에 전압의 극성을 교번하여 공급한다.
제1 전극에 양의 전압이 인가되면, 제1밸브(41)와 제4밸브(44)가 열리고, 제2 밸브(42)와 제3밸브(43)가 닫힌다. 그러면, 이송대상유체는 용기(20)로부터 ①의 방향(점선 화살표 방향)으로 이동하게 된다.
제2 전극에 양의 전압이 인가되면, 제1밸브(41)와 제4밸브(44)가 닫히고, 제2 밸브(42)와 제3밸브(43)가 열린다. 그러면, 이송대상유체는 용기(20)로부터 ②의 방향(실선 화살표 방향)으로 이동하게 된다.
이와 같이, 유체 펌핑 시스템에 의해 흡입과 배출을 반복하면 용기(20)에 있는 이송대상유체를 작은 규모의 전기삼투펌프를 사용하더라도 필요한 곳으로 지속적으로 주입할 수 있다.
또한, 흡입과 배출 중 각 전극에서 일어나는 전극반응이 반대로 일어나면서 가역적인 반응을 하기 때문에 사용된 전극물질을 원래로 되돌릴 수 있으며, 전극물질이 가진 전하량을 다시 회복시켜주기 때문에 지속적인 구동이 가능해진다.
이렇게 되면 일정 전하량을 가진 소모형 전극물질(consumable electrode material)을 포함하는 전기삼투펌프(10)에서 전극물질의 소모 및 회복이 반복적으로 진행될 수 있다. 그로 인해 이송대상유체의 유입 및 배출이 반복적으로 진행되어 많은 양의 이송대상유체를 지속적으로 이동시킬 수 있으며, 전기삼투펌프(10)를 장시간 운전할 수 있다.
한편 흡입 및 배출을 반복하는 사이클은 수초부터 수분까지 필요에 따라 조절 가능하다.
도 6은 본원 발명의 제2 실시예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 6의 유체 펌핑 시스템은 도 5의 유체 펌핑 시스템에 비해 2개의 격리재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1 격리재(31)는 제1 이송라인(19-1) 중 전기삼투펌프(10)의 제1 전극(13)과 제1밸브(41) 사이에 연결되고, 제2 격리재(32)는 제2 이송라인(19-2) 중 전기삼투펌프(10)의 제2 전극(15)과 제2 밸브(42) 사이에 연결된다.
제1 및 제2 격리재(31, 32)는 제1 이송라인(19-1)과 제2 이송라인(19-2)를 통해 이동하는 이송대상유체를 분리하며, 오일, 다이아프램, 고분자막, 슬라이더 등과 같이 상기 전기삼투펌프의 펌핑력을 외부로 전달할 수 있는 부재로 이루어질 수 있다.
특히, 본원에서는 제1 및 제2 격리재(31,32)를 플랙시블 라텍스(flexible latex) 재질의 얇은 막으로 형성할 수 있다.
전원 공급부(17)는 전기삼투펌프(10)의 제1 전극(13)과 제2 전극(15)에 전압의 극성을 교번하여 공급한다.
제1 전극에 양의 전압이 인가되면, 제1밸브(41)와 제3밸브(43)가 열리고, 제2 밸브(42)와 제4밸브(44)가 닫힌다. 그러면, 이송대상유체는 용기(20)로부터 ①의 방향(점선 화살표 방향)으로 이동하게 된다.
제2 전극에 양의 전압이 인가되면, 제1밸브(41)와 제3밸브(43)가 닫히고, 제2 밸브(42)와 제4밸브(44)가 열린다. 그러면, 이송대상유체는 용기(20)로부터 ②의 방향(실선 화살표 방향)으로 이동하게 된다.
이와 같이, 유체 펌핑 시스템에 의해 흡입과 배출을 반복하면 용기(20)에 있는 이송대상유체를 작은 규모의 전기삼투펌프를 사용하더라도 필요한 곳으로 지속적으로 주입할 수 있다.
도 7은 도 6의 유체 펌핑 시스템의 유속 변화를 나타내는 그래프이고, 도 8은 댐퍼(도시하지 않음)를 사용한 유체 펌핑 시스템의 유속 변화를 나타내는 그래프이다. 이때, 댐퍼는 얇은 관 혹은 관 안에 구조물이 만들어진 형태로서 전기삼투펌프의 출구 쪽에 구비될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본원 발명에 따른 유체 펌핑 시스템의 시간당 유속 변화를 살펴보면 종래 도1의 유속 그래프에 비해 연속적인 펌핑이 이루어지는 형태임을 알 수 있다. 펄스와 펄스 사이에 펌핑이 안 되는 영역은 제1 내지 제4 밸브(41~44)의 크래킹 타임으로 인해 나타나는 현상이다. 이는 댐퍼(damper)를 사용하여 해결 가능하며, 댐퍼를 사용한 결과 도 8에 도시된 바와 같이 도 7에 비해 유속이 연속적으로 변한 것을 알 수 있다.
도 9는 도 6의 유체 펌핑 시스템을 2개 연결한 시스템의 시간당 유속 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 도 6의 유체 펌핑 시스템을 2개 연결하여 사용할 경우, 시간당 이송대상유체가 연속적으로 출력되는 것을 알 수 있다.
도 10은 본원 발명의 제3 실시예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템은 2개의 전기삼투펌프(10-1, 10-2), 용기(20), 유체이송부(19: 19-5, 19-6, 19-7), 제5 내지 제8밸브(51~54)를 포함한다.
보다 구체적으로, 용기(20)는 이송대상유체를 저장하고 있으며, 제1 전기삼투펌프와 제2 전기삼투펌프 사이에 병렬로 연결되어 있다.
제5 이송라인(19-5)는 제1 전기삼투펌프(10-1)와 유체 출력단을 연결하고, 제6 이송라인(19-6)은 제2 전기삼투펌프(10-2)와 유체 출력단을 연결한다. 그리고, 제7이송라인(19-7)은 제5이송라인(19-5)과 제6 이송라인(19-6)을 연결하며, 제7 이송라인(19-7)에는 이송대상유체가 저장되어 있는 용기(20)가 장착되어 있다.
제5밸브(51)는 제7 이송라인(19-7) 중 제1전기삼투펌프(10-1)와 용기(20) 사이에 장착되며, 제6 밸브(52)는 제5 이송라인(19-5) 중 제5밸브(51)와 유체 출력단 사이에 장착된다.
제7 밸브(53)는 제7 이송라인(19-7) 중 제2 전기삼투펌프(10-2)와 용기(20) 사이에 장착되며, 제8 밸브(54)는 제6 이송라인(19-6) 중 제7밸브(53)와 유체 출력단 사이에 장착된다.
제1 전기삼투펌프(10-1)의 제1 전극에 양의 전압이 인가되고, 제2 전기삼투펌프(10-2)의 제1 전극에 음의 전압이 인가되면, 제6 밸브(52)와 제7밸브(53)가 열리고, 제5 밸브(51)와 제8 밸브(54)는 닫힌다. 그러면, 이송대상유체는 용기(20)로부터 ①의 방향(점선 화살표 방향)으로 이동하게 된다.
제1 전기삼투펌프(10-1)의 제1 전극에 음의 전압이 인가되고, 제2 전기삼투펌프(10-2)의 제1 전극에 양의 전압이 인가되면, 제6 밸브(52)와 제7밸브(53)가 닫히고, 제5 밸브(51)와 제8 밸브(54)는 열린다. 그러면, 이송대상유체는 용기(20)로부터 ②의 방향(실선 화살표 방향)으로 이동하게 된다.
이와 같이, 제2개의 전기삼투펌프가 흡입과 배출을 반복하면 용기(20)에 있는 이송대상유체는 유체 출력단으로 지속적으로 출력될 수 있다.
도 11은 본원 발명의 제4 실시 예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 11의 유체 펌핑 시스템은 도 10의 유체 펌핑 시스템에 비해 2개의 격리재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제3 격리재(33)는 제5이송라인(19-5) 중 제1 전기삼투펌프(10-1)의 제2 전극과 용기(20) 사이에 연결되고, 제4 격리재(34)는 제6 이송라인(19-6) 중 제2 전기삼투펌프(10-2)의 제2 전극과 용기(20) 사이에 연결되어 있다.
제3 격리재(33) 및 제4 격리재(34)는 용기(20)를 통해 배출되는 이송대상유체가 제1 및 제2 전기삼투펌프(10-1, 10-2)로 유입되지 않도록 분리할 수 있다.
제1 전기삼투펌프(10-1)의 제1 전극에 양의 전압이 인가되고, 제2 전기삼투펌프(10-2)의 제1 전극에 음의 전압이 인가되면, 제6밸브(52)와 제7 밸브(53)가 열리고, 제5 밸브(51)와 제8 밸브(54)는 닫힌다. 그러면, 이송대상유체는 용기(20)로부터 ①의 방향(점선 화살표 방향)으로 이동하게 된다.
제1 전기삼투펌프(10-1)의 제1 전극에 음의 전압이 인가되고, 제2 전기삼투펌프(10-2)의 제1 전극에 양의 전압이 인가되면, 제6밸브(52)와 제7 밸브(53)가 닫히고, 제5 밸브(51)와 제8 밸브(54)는 열린다. 그러면, 이송대상유체는 용기(20)로부터 ②의 방향(실선 화살표 방향)으로 이동하게 된다.
이와 같이, 제2개의 전기삼투펌프가 흡입과 배출을 반복하면 용기(20)에 있는 이송대상유체는 유체 출력단으로 지속적으로 출력될 수 있다.
도 12는 본원 발명의 제5 실시 예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템은 2개의 전기삼투펌프(10-3, 10-4), 용기(20), 유체이송부(19: 19-8, 19-9, 19-10), 제8 내지 제10 밸브(61~63)을 포함한다.
제8이송라인(19-8)은 용기(20)와 유체 출력단을 연결한다.
그리고 제8이송라인(19-8)에 병렬로 제9 이송라인(19-9) 및 제10이송라인(19-10)가 형성된다.
제8 밸브(61)는 제8 이송라인(19-8) 중 용기(20)와 제3 전기삼투펌프(10-3) 사이에 장착되고, 제9밸브(62)는 제8이송라인(19-8) 중 제3전기삼투펌프(10-3)와 제4 전기삼투펌프(10-4) 사이에 장착되고, 제10밸브(63)는 제4 전기삼투펌프(10-4)와 유체 출력단 사이에 장착된다.
제9이송라인(19-9)의 일단은 제3 전기삼투펌프(10-3)에 연결되어 있고 타단은 제8이송라인(19-8)과 연결되어 있다.
제10 이송라인(19-10)의 일단은 제4 전기삼투펌프(10-4)에 연결되어 있고 타단은 제8이송라인(19-8)과 연결되어 있다.
이때, 본 발명에서는 제3 전기삼투펌프(10-3)의 유속이 제4 전기삼투펌프(10-4)의 유속보다 대략 2배가 빠르도록 설정한다.
그러면, 제4전기삼투펌프(10-4)에서 일정양의 유체가 배출되고 제4전기삼투펌프(10-4)가 흡입할 때 2배의 용량을 가진 제3 전기삼투펌프(10-3)가 정방향으로 동작되어 제4 전기삼투펌프(10-4)를 채우며 절반이 배출된다. 이를 반복하면 일정량의 유체가 지속적으로 배출되는 효과를 얻을 수 있다.
도 13은 본원 발명의 제6 실시 예에 따른 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템의 구성도이다.
도 13의 유체 펌핑 시스템은 도 12의 유체 펌핑 시스템에 비해 2개의 격리재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
제5 격리재(35)는 제9 이송라인(19-9) 중 제3 전기삼투펌프(10-3)과 제9밸브(61) 사이에 연결되고, 제6 격리재(36)는 제10 이송라인(19-10) 중 제4 전기삼투펌프(10-4)와 제10밸브(62) 사이에 연결된다.
제5격리재(35)및 제6격리재(36는 용기(20)를 통해 배출되는 이송대상유체가 제3 전기삼투펌프(10-3) 및 제4 전기삼투펌프(10-4)로 유입되지 않도록 분리할 수 있다.
본원 발명의 제6실시 예에서는 제3 전기삼투펌프(10-3)의 유속이 제4 전기삼투펌프(10-4)의 유속보다 대략 2배 빠르도록 설정한다.
그러면, 제4전기삼투펌프(10-4)에서 일정양의 유체가 배출되고 제4전기삼투펌프(10-4)가 흡입할 때 2배의 용량을 가진 제3 전기삼투펌프(10-3)가 정방향으로 동작되어 제4 전기삼투펌프(10-4)를 채우며 절반이 배출된다. 이를 반복하면 일정량의 유체가 지속적으로 배출되는 효과를 얻을 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 전기삼투펌프
20: 용기
31,32: 제1 및 제2 격리재
41~44: 제1 내지 제4밸브

Claims (24)

  1. 이송대상유체가 저장되어 있는 용기,
    상기 용기로부터 병렬 연결되어 있는 제1 이송라인 및 제2 이송라인,
    제1 전극은 상기 제1 이송라인에 연결되고, 제2전극은 상기 제2이송라인에 연결되는 전기삼투펌프,
    상기 제1이송라인 중 상기 용기와 상기 전기삼투펌프 사이에 장착되는 제1 밸브,
    상기 제2 이송라인 중 상기 용기와 상기 전기삼투펌프 사이에 장착되는 제2 밸브,
    상기 전기삼투펌프의 제1 전극과 유체 출력단 사이를 연결하는 제3이송라인,
    상기 전기삼투펌프의 제2전극과 유체 출력단 사이를 연결하는 제4 이송라인,
    상기 제3 이송라인 중 상기 전기삼투펌프와 유체 출력단 사이에 장착되는 제3밸브, 및
    상기 제4이송라인 중 상기 전기삼투펌프와 유체 출력단 사이에 장착되는 제4밸브를 포함하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기삼투펌프는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압의 극성을 교번하여 공급하는 전원 공급부를 더 포함하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 밸브와 상기 제4밸브의 개폐는 동일하게 동작하고, 상기 제2 밸브와 상기 제3밸브의 개폐는 동일하게 동작하며, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 개폐는 상호 반대로 동작하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극에 양의 전압이 인가되면, 상기 제1 밸브는 열리고 상기 제2 밸브는 닫히는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극에 양의 전압이 인가되면, 상기 제1 밸브는 닫히고 상기 제2밸브는 열리는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  6. 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템에 있어서,
    제1항에 따른 유체 펌핑 시스템을 적어도 2개 이상 연결하여 구성되는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  7. 이송대상유체가 저장되어 있는 용기,
    상기 용기로부터 병렬 연결되어 있는 제1 이송라인 및 제2 이송라인,
    제1 전극은 상기 제1 이송라인에 연결되고, 제2전극은 상기 제2이송라인에 연결되는 전기삼투펌프,
    상기 전기삼투펌프의 제1 전극에 연결되는 제1 격리재,
    상기 전기삼투펌프의 제2 전극에 연결되는 제2 격리재,
    상기 제1이송라인 중 상기 용기와 상기 제1 격리재 사이에 장착되는 제1 밸브
    상기 제2 이송라인 중 상기 용기와 상기 제2 격리재 사이에 장착되는 제2 밸브,
    상기 제1 격리재와 유체 출력단 사이를 연결하는 제3이송라인,
    상기 제2 격리재와 상기 유체 출력단 사이를 연결하는 제4 이송라인,
    상기 제3 이송라인 중 상기 제1 격리재와 상기 유체 출력단 사이에 장착되는 제3밸브, 및
    상기 제4이송라인 중 상기 제2 격리재와 상기 유체 출력단 사이에 장착되는 제4밸브를 포함하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 격리재 및 제2 격리재는 상기 제1 이송라인과 상기 제2 이송라인을 통해 이동하는 상기 이송대상유체를 분리하며, 오일, 다이아프램, 고분자막, 슬라이더 등과 같이 상기 전기삼투펌프의 펌핑력을 외부로 전달할 수 있는 부재로 이루어질 수 있는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 격리재 및 제2 격리재는 플랙시블 라텍스(flexible latex) 재질의 얇은 막인 것을 특징으로 하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 전기삼투펌프는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압의 극성을 교번하여 공급하는 전원 공급부를 더 포함하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 밸브와 상기 제3밸브의 개폐는 동일하게 동작하고, 상기 제2 밸브와 상기 제4밸브의 개폐는 동일하게 동작하며, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 개폐는 상호 반대로 동작하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극에 양의 전압이 인가되면, 상기 제1 밸브는 열리고 상기 제2 밸브는 닫히는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전극에 양의 전압이 인가되면, 상기 제1 밸브는 닫히고 상기 제2밸브는 열리는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  14. 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템에 있어서,
    제7항에 따른 유체 펌핑 시스템을 적어도 2개 이상 연결하여 구성되는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  15. 제1 및 제2 전기삼투펌프,
    상기 제1 전기삼투펌프와 유체 출력단을 연결하는 제5이송라인,
    상기 제2 전기삼투펌프와 유체 출력단을 연결하는 제6이송라인,
    상기 제5이송라인과 상기 제6 이송라인을 연결하는 제7 이송라인,
    상기 제7 이송라인에 장착되며 이송대상유체가 저장되어 있는 용기,
    상기 제7 이송라인 중 상기 제1 전기삼투펌프와 상기 용기 사이에 장착되는 제5밸브,
    상기 제5이송라인에 중 상기 제5 밸브와 유체 출력단 사이에 장착되는 제6밸브,
    상기 제7 이송라인 중 상기 제2전기삼투펌프와 상기 용기 사이에 장착되는 제7밸브, 및
    상기 제6 이송라인 중 상기 제7밸브와 유체 출력단 사이에 장착되는 제8밸브를 포함하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제5 밸브와 상기 제8밸브의 개폐는 동일하게 동작하고, 상기 제6 밸브와 상기 제7밸브의 개폐는 동일하게 동작하며, 상기 제5 밸브와 상기 제6 밸브의 개폐는 상호 반대로 동작하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전기삼투펌프의 제1 전극에 양의 전압이 인가되고, 상기 제2 전기삼투펌프의 제1 전극에 음의 전압이 인가되면, 상기 제6 밸브는 열리고 상기 제5 밸브는 닫히는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1전기삼투펌프의 제1 전극에 음의 전압이 인가되고, 상기 제2 전기삼투펌프의 제1전극에 양의 전압이 인가되면, 상기 제6밸브는 닫히고 상기 제5밸브는 열리는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  19. 제1 및 제2 전기삼투펌프,
    상기 제1 전기삼투펌프와 유체 출력단을 연결하는 제5이송라인,
    상기 제2 전기삼투펌프와 유체 출력단을 연결하는 제6이송라인,
    상기 제5이송라인과 상기 제6 이송라인을 연결하는 제7 이송라인,
    상기 제7 이송라인에 장착되며 이송대상유체가 저장되어 있는 용기,
    상기 제7 이송라인 중 상기 제1 전기삼투펌프와 상기 용기 사이에 장착되는 제5밸브,
    상기 제5이송라인에 중 상기 제5 밸브와 유체 출력단 사이에 장착되는 제6밸브,
    상기 제7 이송라인 중 상기 제2전기삼투펌프와 상기 용기 사이에 장착되는 제7밸브,
    상기 제6 이송라인 중 상기 제7밸브와 유체 출력단 사이에 장착되는 제8밸브,
    상기 제5 이송라인 중 상기 제1 전기삼투펌프와 상기 제5밸브 사이에 장착되는 제3격리재, 및
    상기 제6 이송라인 중 상기 제2전기삼투펌프와 상기 제7밸브 사이에 장착되는 제4 격리재를 포함하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제3 격리재 및 제 4 격리재는 상기 제5 이송라인과 상기 제6 이송라인을 통해 상기 제1 전기삼투펌프 및 제2 전기삼투펌프로 상기 이송대상유체가 유입되는 것을 분리하며, 오일, 다이아프램, 고분자막, 슬라이더 등과 같이 상기 전기삼투펌프의 펌핑력을 외부로 전달할 수 있는 부재로 이루어질 수 있는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제3 격리재 및 제4 격리재는 플랙시블 라텍스(flexible latex) 재질의 얇은 막인 것을 특징으로 하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제5 밸브와 상기 제8 밸브의 개폐는 동일하게 동작하고, 상기 제6 밸브와 상기 제7밸브의 개폐는 동일하게 동작하며, 상기 제5 밸브와 상기 제6 밸브의 개폐는 상호 반대로 동작하는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제1 전기삼투펌프의 제1 전극에 양의 전압이 인가되고, 상기 제2 전기삼투펌프의 제1 전극에 음의 전압이 인가되면, 상기 제6 밸브는 열리고 상기 제5 밸브는 닫히는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 제1 전기삼투펌프의 제1 전극에 음의 전압이 인가되고, 상기 제2 전기삼투펌프의 제1전극에 양의 전압이 인가되면, 상기 제6 밸브는 닫히고 상기 제5 밸브는 열리는 전기삼투펌프를 이용한 유체 펌핑 시스템.
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