KR101946865B1 - 해수전해설비 염소농도 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수전해설비 염소농도를 미리 정해진 알고리즘에 기반하여 피드백 제어하고, 전해극의 석회질 피막을 제거할 수 있는, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템에 관한 것이다.
구체적으로는, (a) 티오황산나트륨(Na₂SaO₃)의 농도를 기반으로 염소농도 값을 계산하고, (b) 계산된 염소농도를 기반으로 실제 염소발생량을 계산하며, 해수전해설비에서 최적 상태의 염소농도를 갖기 위한 최적의 염소발생량을 계산하고, (c) 계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량을 기반으로 해수전해설비 상의 염소농도가 최적이 되도록 염소가 발생되도록 제어하고, (d) 직류전원장치의 종래 단방향 제어를 양방향 제어가 가능하도록 구성하여 전기적으로 전해전극의 극성을 변환하여 음극전극 표면에 형성된 석회질 피막을 제거하며, (e) 석회질 피막 제거를 위한 전극의 수명을 예측하고, (f) 종합운전상태를 시각적으로 출력하되, (g) 전체설비의 고장 유무를 판단하도록 구성된, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

해수전해설비 염소농도 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING CHLORINE'S CONCENTRATION OF SEA WATER ELECTROLYSIS APPARATUS}

본 발명은 해수전해설비 염소농도를 미리 정해진 알고리즘에 기반하여 피드백 제어하고, 전해극의 석회질 피막을 제거할 수 있는, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템에 관한 것이다.

구체적으로는, (a) 티오황산나트륨(Na₂SaO₃)의 농도를 기반으로 염소농도 값을 계산하고, (b) 계산된 염소농도를 기반으로 실제 염소발생량을 계산하며, 해수전해설비에서 최적 상태의 염소농도를 갖기 위한 최적의 염소발생량을 계산하고, (c) 계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량을 기반으로 해수전해설비 상의 염소농도가 최적이 되도록 염소가 발생되도록 제어하고, (d) 직류전원장치의 종래 단방향 제어를 양방향 제어가 가능하도록 구성하여 전기적으로 전해전극의 극성을 변환하여 음극전극 표면에 형성된 석회질 피막을 제거하며, (e) 석회질 피막 제거를 위한 전극의 수명을 예측하고, (f) 종합운전상태를 시각적으로 출력하되, (g) 전체설비의 고장 유무를 판단하도록 구성된, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템에 관한 것이다.

화력발전소, 원자력 발전소와 같은 에너지 생산설비의 경우 운전 중 연속적인 냉각이 필요하기 때문에 보통 해수의 공급이 원활한 해안가에 설치되어 있다.

냉각 도중 해수의 해양 생성물이 복수기 및 설비의 냉각수 배관 계통에서 기생 및 성장하게 되어 결국 냉각 계통을 폐색시켜 시스템 가동을 중단하게 되는 사례가 종종 발생하게 된다.

이와 같이 시스템 가동이 중단되는 경우 증기압력의 과도한 상승으로 인한 폭발 등 위험한 사고가 발생할 수 있고, 또한 시스템을 다시 재가동하기 위하여 많은 시간과 노력이 요구되는 문제가 있다.

해양 생성물을 사멸하기 위하여 여러 가지 방법들 중 가장 경제적이고 널리 사용되는 방법은 염소를 이용하는 방법이다.

염소는 표면의 박테리아, 바이러스, 미생물들의 번식을 억제하여 패류 및 해조류와 같은 생성물을 사멸하는데 탁월하다.

염소의 생성은 해수 중의 염화나트륨을 전기분해하여 차아염소산나트륨을 생산하여 취수구에 주입하여 살균하는 해수전해설비를 이용하여 해양생성물 오손을 제어할 수 있다.

해수전해설비는 해수계통의 배관, 복수기 및 열교환기의 튜브에 패류 및 해조류 등이 부착, 성장하는 것을 방지한다.

이러한 해수전해설비는 직류전원장치를 이용하여 전해전극 양단간에 직류전류를 공급하여 양극전극과 음극전극 사이를 해수가 흐르면서 전기분해하는 원리이다.

이때, 음극전극 표면에는 마그네슘, 칼슘과 같은 양이온들에 의한 석회질 성분의 피막이 부착되어 양극전극과 음극전극 사이의 간격이 좁아져 해수가 흐르는 량이 감소되고, 차아염소산나트륨의 생성량이 감소된다.

또한, 음극전극 표면에 부착된 피막이 두께가 두꺼워져 양극전극 표면과 맞닿게 되면 전기적으로 단락되어 전원장치의 정류기 및 변압기가 손상되는 사고가 발생할 수 있기 때문에 염소농도, 염소생산량, 전해효율의 감소 등 해수전해설비의 성능이 떨어지게 되면 주기적으로 염산에 의한 산세정 작업을 수행한다.

이때, 음극전극 표면에 형성된 양이온들에 의한 석회질 피막을 전기적으로 극성을 바꾸어줌으로써 음극전극 표면에 형성된 석회질 피막을 제거할 수 있으며, 이를 위해, DC 출력극성을 절환할 수 있는 대전류 직류전원장치의 시스템구성과 염소발생량을 실시간 계산하여 피드백 자동제어를 통한 염소농도 최적제어 알고리즘을 제안하고자 한다.

한편, 종래의 대전류 직류전원장치는 출력 전압 피드백을 통한 간접제어로 사용자가 직접 해수 샘플을 채취하여 염소농도를 측정하여 사용자가 수동으로 출력 전압을 설정하는 시스템으로 운용되고 있어 일정한 염소농도의 유지가 불가능하다.

또한, DC 출력극성 전환 시스템 없는 단방향으로 전기적으로 양극전극과 음극전극의 절환이 불가하여 음극전극 표면에 형성된 양이온들에 의한 석회질 피막을 주기적으로 염산에 의한 산세정 작업을 수행하여야 하는 단점이 있다.

아래의 [표 1]은 종래의 대전류 직류전원장치의 구성도를 나타낸 것이다.

다른 한편, 해수전해설비에 관련된 기술로서, 공개특허공보 제10-2016-0124396호에는 차아염소산 생상 전해조 수산화물제거장치가 기재되어 있다.

상기 기술은, 차아염소산생산 전해조 수산화물제거장치에 관한 것으로, 필터링을 거쳐 취수된 해수가 차아염소산 생산전해조(100) 외부에 설치된 정류기(300)를 통해 공급된 DC전류가 인가된 양극판과 음극판 사이를 흐르면서 전기분해되어,생성된 차아염소산나트륨(NaOCl), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 수소가스(H2)는 역지밸브(도시되지 않았음)을 통해 저장탱크로 이동되며, 생성된 수소가스(H2)는 브로아를 통해 대기로 방출되는 통상의 해수 전해설비에 있어서,상기 정류기(300)에서 인가된 DC전원 일부를 이용해 양극에서 생산되는 산성수의 출수관로에는 제1자동조절밸브(V1)를 설치해 차아염소산 생산전해조(100)로 취수되는 취수관로를 분기시켜 바이패스시키며, 음극에서 생산되는 알칼리수의 출수관로에는 제2자동조절밸브(V2)를설치해, 상기 차아염소산생산전해조(100)에서 생산되어 저장조로 이동하는 차아염소산나트륨(NaOCl),수산화마그네슘(Mg(OH)2)의 배출관로에 바이패스시키도록 하는 수산화물제거장치(200)와; 상기 차아염소산 생산전해조(100)와 수산화물제거장치(200) 사이에 차아염소산 생산전해조(100)의 액성을 감지해 수산화물제거장치(200)의 제1자동조절밸브(V1)를 제어하는 PH메타(20)가 설치되는 것을 특징으로산, 알칼리성수 활용으로 수산화물이 흡착되는 것을 지연방지하도록 하는 것을 기재하고 있다.

그러나 상술된 기술은, 직류전원의 양방향 제어를 통한 전해전극의 제어를 기재하지 않고 있다.

또한, 등록특허공보 제10-1427563호에는 해수 전해 장치가 기재되어 있다.

상기 기술은, 해수 전해 장치에 관한 것으로, 그 목적은 해수 소독 또는 해수내 미생물 증식을 억제하기 위해 전해장치를 구비 시 양전극과 음전극사이에 막을 구비하여 음전극에서 발생하는 스케일 발생을 원천적으로 막아 별도의 염산 공급수단이 필요치 않도록 하고, 또한 전해 시 음전극쪽 수압을 높게 형성하여 양전극에서 부산물로 생산되는 산소가 음전극쪽에서 부산물로 생성되는 수소와 섞이지 않도록 하여 고순도의 수소를 포집하도록 한 해수 전해장치를 제공하는 데 있다.

이를 위해, 구성은 격막으로 공간이 분리되고, 격막을 중심으로 일 측 공간에는 양(+)전극이 타 측 공간에는 음(-)전극이 설치된 전해조와; 상기 전해조의 양전극 측 공간에 해수를 공급하고 배출하는 해수라인과; 상기 전해조의 음전극 측 공간에 연수를 순환 공급하는 연수 순환라인과; 상기 연수순환라인에 설치되어 연수를 저장하는 연수저장조와; 상기 연수순환라인에 설치되어 연수저장조에 저장된 연수를 전해조에 공급함과 동시에 수압을 조절하는 연수공급펌프;를 포함하여 구성된다.

그러나 상술된 기술 역시, 여전히 직류전원의 양방향 제어를 통한 구성을 채용하지 못하고 있다.

한편, 공개특허공보 제10-2015-0042481호에서는 축전식 쌍 전해조 에너지 교차 재이용 해수 담수화 장치를 기재하고 있다.

상기 기술은, 해수에 직류전류 1.5V 를 전원으로 전해조의 전극에 인가하여 전극에 전기이중층이 형성되고 이온이 흡착하며 하전되어 축전되는 원리를 이용하여 해수를 담수화 하는 장치로서 해수를 저장하면서 처리공정으로 이송하는 해수저장조, 이온이 분리되어 담수화된 처리수 저장조,처리과정에서 이온이 탈착되어 염이온이 농축된 농축해수 저장조,해수를 전기이온 흡착과 탈착 반응을 통하여 담수화 처리하는제1,제2,쌍 전해조 쌍 전해조의 전류를 상호 교차하여 재이용하는 각개폐기와 배선, 콘트롤러,등을 포함하는 것을 기재하고 있고,

이로 인해, 처리과정에 이용된 전기에너지를 상호 교차하며 재이용하고 손실되어 부족한 에너지만 보충하므로 전력소모를 획기적으로 감소시킬 수 있는 것을 기재하고 있으나, 이는 에너지 사용 절감을 위한 구조일 뿐, 전해 작용을 위하여 직류 전원의 전극 전환에 관련되지 않는다.

즉, 직류 전원의 전극 전환을 통해 석회질 피막을 제거하고, 염소농도의 피드백을 기반한 제어를 통해 석회질 피막 제거의 자동화를 이룰 수 있는 기술은 검토되지 않고 있다.

다른 한편, 등록특허공보 제10-0491985호에는 무격막 전해조를 이용한 활어패류수조의 위생처리 방법 및 장치가 기재되어 있다.

상기 기술은, 무격막 전해조를 이용한 활어패류수조의 위생처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 펌프를 통해 유입된 해수를 무격막 전해부에 공급하는 해수 유입부; 상기 유입된 해수를 살균하는 무격막 전해조; 상기 무격막 전해조에서 생성된 상기 살균수에서 염소를 제거하는 필터; 상기 염소가 제거된 살균수를 활어패류수조로 공급하는 공급관; 상기 구성들에 전원을 공급하는 전원부;및 상기한 구성들을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 기재하고 있다.

이에 따르면, 무격막 전해조, 활성탄 필터, 활어패류수조에 각각 염소농도측정기를 설치하여 잔류염소농도를 실시간으로 검출하고, 제어부가 해수의 유입 속도와 상기 무격막 전해조에 공급되는 정전압과 정전류의 크기를 조절하여 각각의 잔류염소농도를 자동 제어하는 것이 가능하다는 탁월한 효과가 있고, 무격막 전해조에서 생성되는 살균수 중의 염소 농도를 미세하게 조절하고, 장시간 사용하여도 활어패류 수조에 공급되는 해수 중의 염소 농도는 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있음을 기재하고 있다.

일측으로는, 염소농도를 검출하고, 정전압과 정전류의 크기를 조절하여 염소농도를 조절할 수 있음에 일부 목적상 유사점이 있으나, 상기 기술은 본 출원인이 제공하고자 하는, (a) 티오황산나트륨(Na₂SaO₃)의 농도를 기반으로 염소농도 값을 계산하고, (b) 계산된 염소농도를 기반으로 실제 염소발생량을 계산하며, 해수전해설비에서 최적 상태의 염소농도를 갖기 위한 최적의 염소발생량을 계산하고, (c) 계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량을 기반으로 해수전해설비 상의 염소농도가 최적이 되도록 염소가 발생되도록 제어하고, (d) 직류전원장치의 종래 단방향 제어를 양방향 제어가 가능하도록 구성하여 전기적으로 전해전극의 극성을 변환하여 음극전극 표면에 형성된 석회질 피막을 제거하며, (e) 석회질 피막 제거를 위한 전극의 수명을 예측하고, (f) 종합운전상태를 시각적으로 출력하되, (g) 전체설비의 고장 유무를 판단하도록 구성되는 발명과 상이하다고 할 수 있다.

공개특허공보 제10-2016-0124396호(2016.10.27.) 등록특허공보 제10-1427563호(2014.08.06. 공고) 공개특허공보 제10-2015-0042481호(2015.04.21.) 등록특허공보 제10-0491985호(2005.05.30. 공고)

본 발명의 목적은, 해수전해설비 염소농도를 미리 정해진 알고리즘에 기반하여 피드백 제어하고, 전해극의 석회질 피막을 제거할 수 있는, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템을 제공하는데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해수전해설비 염소농도 제어 시스템은, (a) 티오황산나트륨(Na₂SaO₃)의 농도를 기반으로 염소농도 값을 계산하고, (b) 계산된 염소농도를 기반으로 실제 염소발생량을 계산하며, 해수전해설비에서 최적 상태의 염소농도를 갖기 위한 최적의 염소발생량을 계산하고, (c) 계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량을 기반으로 해수전해설비 상의 염소농도가 최적이 되도록 염소가 발생되도록 제어하고, (d) 직류전원장치의 종래 단방향 제어를 양방향 제어가 가능하도록 구성하여 전기적으로 전해전극의 극성을 변환하여 음극전극 표면에 형성된 석회질 피막을 제거하며, (e) 석회질 피막 제거를 위한 전극의 수명을 예측하고, (f) 종합운전상태를 시각적으로 출력하되, (g) 전체설비의 고장 유무를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 해수전해설비 염소농도 제어 시스템에 의하면,

첫째, 피드백 제어를 통한 자동운전으로 최적의 일정 염소농도의 유지가 가능하고,

둘째, 쎌 내부의 전극수명의 예측으로 예방정비가 가능하며,

셋째, 전해전극의 극성을 변환하여 전극 표면에 형성된 석회질 피막의 자동 제거가 가능해진다.

도 1은 본 발명에 따른 해수전해설비 염소농도 제어 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 해수전해설비 염소농도 제어 시스템에서 양방향 전원장치를 확대하여 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 해수전해설비 염소농도를 미리 정해진 알고리즘에 기반하여 피드백 제어하고, 전해극의 석회질 피막을 제거할 수 있는, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템에 관한 것이다.

구체적으로는, (a) 티오황산나트륨(Na₂SaO₃)의 농도를 기반으로 염소농도 값을 계산하고, (b) 계산된 염소농도를 기반으로 실제 염소발생량을 계산하며, 해수전해설비에서 최적 상태의 염소농도를 갖기 위한 최적의 염소발생량을 계산하고, (c) 계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량을 기반으로 해수전해설비 상의 염소농도가 최적이 되도록 염소가 발생되도록 제어하고, (d) 직류전원장치의 종래 단방향 제어를 양방향 제어가 가능하도록 구성하여 전기적으로 전해전극의 극성을 변환하여 음극전극 표면에 형성된 석회질 피막을 제거하며, (e) 석회질 피막 제거를 위한 전극의 수명을 예측하고, (f) 종합운전상태를 시각적으로 출력하되, (g) 전체설비의 고장 유무를 판단하도록 구성된, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템에 관한 것이다.

이러한 본 발명을 첨부된 도면의 도 1을 통해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 해수전해설비 염소농도 제어 시스템을 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 1에 따른 구성은, 해수전해설비의 제어를 위해 연결되어 구비된 제어반에 구성되는 것으로서, 상기 해수전해설비는 종래의 해수를 유입시켜 해수 중의 염화나트륨을 전기분해하여 차아염소산나트륨을 생산하여 취수구에 주입 및 살균함으로써, 해수 계통의 배관, 복수기 및 열교환기의 튜브에 패류, 해조류 등이 부착, 설장하는 것을 방지하는 것을 그대로 이용하는 것이므로, 구체적인 설명은 생략하나, 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 [표 1]을 참조할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 해수전해설비 염소농도 제어 시스템은, 상술된 해수전해설비에 연결되어 출력전압, 운전전류, 유입유량, 염소농도, 탁도, 해수온도 및 PH에 따른 정보를 데이터로 수신하여 디지탈 정보로 변환하는 아날로그-디지탈 변환 인쇄회로기판(PCB)과;

상술된 각 데이터에 대응되는 디지탈 정보를 수신하여 시각적으로 표시하는 HMI 터치스크린과;

HMI 터치스크린에 내장된 상태로 구성되거나, 혹은 별도로 구성되어, 티오황산나트륨(Na₂SaO₃)의 농도를 기반으로 염소농도 값을 계산하고, 계산된 염소농도를 기반으로 실제 염소발생량을 계산하며, 해수전해설비에서 최적 상태의 염소농도를 갖기 위한 최적의 염소발생량을 계산하고, 계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량을 기반으로 해수전해설비 상의 염소농도가 최적이 되도록 염소가 발생되도록 제어하고, 직류전원장치의 종래 단방향 제어를 양방향 제어가 가능하도록 구성하여 전기적으로 전해전극의 극성을 변환하여 음극전극 표면에 형성된 석회질 피막을 제거하며, 석회질 피막 제거를 위한 전극의 수명을 예측하고, 설비의 고장 유무를 판단하는 기능을 수행하는 제어부와;

상기 제어부의 제어를 기반으로 직류전원장치의 양방향 제어를 직접 수행하는 양방향 전원장치를 포함하도록 구성된다.

이를 위하여, 제어부는, 염소농도 계산 프로세서와, 실제 염소발생량 계산 프로세서와, 최적의 염소발생량 계산 프로세서와, 염소농도 제어 프로세서와, DC 양방향 제어 프로세서와, 전극수명 예측 프로세서와, 고장 판단 프로세서를 포함하도록 구성될 수 있다.

염소농도 계산 프로세서는, 디지탈 데이터로 수신된 데이터를 기반으로, 아래의 수학식 1을 통해 염소농도를 계산하는 기능을 한다.

(이때, F : Na₂SaO₃의 Factor, A : Na₂SaO₃의 사용량(mL), S : 시료량(mL))

실제 염소발생량 계산 프로세서는, 염소농도 계산 프로세서를 통해 계산된 염소농도(C)의 값을 기반으로 해수전해설비에서 실제로 발생되는 염소의 양을 계산하도록 한다. 이는 수학식 2와 같다.

(이때, C : 염소농도, Q : 해수전해설비의 Cell 모듈의 Inlet 유량(m³/hr))

최적의 염소발생량 계산 프로세서는, 아래의 수학식 3을 통해 해수전해설비에서 최적의 염소농도를 갖기 위하여 염소를 발생시켜야 되는 양을 계산하는 기능을 수행한다.

(이때, 1.323 : Factor, X(A) : 정류기 DC 출력전류, N : 해수전해설비의 Cell 모듈의 개수)

염소농도 제어 프로세서는, 위의 수학식 2 및 수학식 3을 통해 계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량을 비교하여, 양자 간 값이 다른 경우, 실제 염소발생량이 최적의 염소발생량과 동일해지도록 염소의 발생량을 제어하도록 한다.

이는 아래의 수학식 4를 통해 전해효율을 산출하고, 전해효율이 미리 설정된 값(예를 들어, 77%) 이상이 되도록 염소의 실제 발생량을 제어하는 것으로서, 구체적으로는, 후술될 해수전해설비의 양방향 직류전원 제어를 통해 가능할 수 있다.

(이때, Ca : 실제 염소발생량, Ct : 최적의 염소발생량)

DC 양방향 제어 프로세서는, 첨부된 도면의 도 2에 도시된 양방향 전원장치의 구동을 제어함으로써, 해수전해설비의 +, - 극성을 절환시켜 구동될 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 해수전해설비 염소농도 제어 시스템에서 양방향 전원장치를 확대하여 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 2의 양방향 전원장치 영역을 참조하면, 3상 위상제어부는 최적의 일정 염소농도의 유지가 가능하게 제어하기 위하여 극성변환 RECTIFIER TRANSFORMER에 공급되는 입력 AC 전압 및 전류의 크기를 가변하는 역할을 하며,

극성변환 RECTIFIER TRANSFORMER부는 가변된 AC 전압을 정류하여 DC로 변환하고 HMI의 제어 신호(각각의 정류셀의 전압과 전류 DATA를 수집하여 석회질피막상태를 예측하고 극성신호(정,역)를 발생함)를 받아 출력되는 DC 전압의 극성을 변환하는 역할을 한다.

위상제어보드부는 3상 위상제어부에 사용되는 3상 AC 전압, 전류가변을 위한 무접점 스위치와 극성변환 RECTIFIER TRANSFORMER에서의 AC-DC 변환 및 극성 변환을 위한 무접점 스위치의 구동 신호를 생성 전달한다.

전극수명 예측 프로세서는, 해수전해설비에 구비된 극성의 수명을 예측하는 기능을 수행하며, 이를 기반으로, 적절한 시기에서의 극성 교체 또는 유지보수 시기를 관리자에게 제공할 수 있게 된다.

이러한 전극수명의 예측은, DC 양방향 제어 프로세서를 통해 제어되는 양병원 전원장치에서 출력되는 극성값과, 극성이 최초 설계시 정해진 기본수명(시간)과, 실제 사용된 수명(시간)을 종합적으로 고려하여 예측될 수 있다.

예를 들어, 극성의 평균 출력값 대로 사용하였을 때, 극성의 기본수명이 2년 이라고 가정하고, 실제 사용된 수명이 1년이라면, 수명이 1년 남은 것으로 예측할 수 있다. 다만, 극성의 평균 출력값을 초과하는 출력값으로 사용하였다면, 수명을 1년보다 단축시켜 예측하도록 하여 유지보수가 이루어지도록 할 수도 있다.

고장 판단 프로세서는, 아날로그-디지탈 변환 인쇄회로기판에서 변환되어 수신되는 디지탈 데이터 중에서, 수신되지 않는 정보가 있다면, 이를 고장이 발생된 것으로 판단하는 기능을 수행한다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

Claims (6)

1. 해수전해설비에 연결된 제어반에 구성되되,
   티오황산나트륨(Na₂SaO₃)의 농도를 기반으로 염소농도 값을 계산하고, 계산된 염소농도를 기반으로 실제 염소발생량을 계산하며, 해수전해설비에서 최적 상태의 염소농도를 갖기 위한 최적의 염소발생량을 계산하고, 계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량을 기반으로 해수전해설비 상의 염소농도가 최적이 되도록 염소가 발생되도록 제어하고, 직류전원장치의 종래 단방향 제어를 양방향 제어가 가능하도록 구성하여 전기적으로 전해전극의 극성을 변환하여 음극전극 표면에 형성된 석회질 피막을 제거하며, 석회질 피막 제거를 위한 전극의 수명을 예측하고, 종합운전상태를 시각적으로 출력하되, 전체설비의 고장 유무를 판단하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하며,
   상기 해수전해설비에 연결되어 출력전압, 운전전류, 유입유량, 염소농도, 탁도 및 PH에 따른 정보를 데이터로 수신하여 디지탈 정보로 변환하는 아날로그-디지탈 변환 인쇄회로기판(PCB)과;
   상술된 각 데이터에 대응되는 디지탈 정보를 수신하여 시각적으로 표시하는 HMI 터치스크린과;
   HMI 터치스크린에 내장된 상태로 구성되거나, 혹은 별도로 구성되어, 티오황산나트륨(Na₂SaO₃)의 농도를 기반으로 염소농도 값을 계산하고, 계산된 염소농도를 기반으로 실제 염소발생량을 계산하며, 해수전해설비에서 최적 상태의 염소농도를 갖기 위한 최적의 염소발생량을 계산하고, 계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량을 기반으로 해수전해설비 상의 염소농도가 최적이 되도록 염소가 발생되도록 제어하고, 직류전원장치의 종래 단방향 제어를 양방향 제어가 가능하도록 구성하여 전기적으로 전해전극의 극성을 변환하여 음극전극 표면에 형성된 석회질 피막을 제거하며, 석회질 피막 제거를 위한 전극의 수명을 예측하고, 설비의 고장 유무를 판단하는 기능을 수행하는 제어부와;
   상기 제어부의 제어를 기반으로 직류전원장치의 양방향 제어를 직접 수행하는 양방향 전원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 염소농도의 계산은 제어부의 염소농도 계산 프로세서를 통해,
   검출된 티오황산나트륨(Na₂SaO₃)의 농도를 기반으로 다음의 수학식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템.
   

   

   
   (이때, F : Na₂SaO₃의 Factor, A : Na₂SaO₃의 사용량(mL), S : 시료량(mL))
   
3. 청구항 2에 있어서,
   실제 염소발생량은 제어부의 실제 염소발생량 계산 프로세서를 통해,
   다음의 수학식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템.
   

   

   
   (이때, C : 염소농도, Q : 해수전해설비의 Cell 모듈의 Inlet 유량(m³/hr))
   
4. 청구항 3에 있어서,
   최적의 염소발생량은 제어부의 최적의 염소발생량 계산 프로세서를 통해,
   다음의 수학식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템.
   

   

   
   (이때, N : 해수전해설비의 Cell 모듈의 개수)
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 염소발생의 제어는 제어부의 염소농도 제어 프로세서를 통해 수행되되,
   계산된 실제 염소발생량과 최적의 염소발생량에 기반하여 전해효율을 계산하고, 전해효율이 미리 설정된 값이 되도록 염소의 실제 발생량을 양방향 직류전원 제어를 통해 수행하고,
   상기 전해효율은 다음의 수학식을 통해 계산되는 것을 특징으로 하는, 해수전해설비 염소농도 제어 시스템.
   

   

   
   (이때, Ca : 실제 염소발생량, Ct : 최적의 염소발생량)
   
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