KR101967331B1 - 선택적 이온이동 제어방법 및 그를 위한 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온교환막을 이용한 이온이동 제어방법에 있어서, 전계효과 이온교환소재로 이루어진 이온 교환막에 직접 전압을 가하여, 전계효과를 통해 이온이동을 능동적으로 제어할 뿐만 아니라, 인가전압의 극성을 변경함으로써, 이온교환의 극성을 쉽게 선택할 수 있으며, 종래의 이온교환막 기술에 비해 비교적 저렴한 재료 단가로 높은 안정성을 확보할 수 있고, 해수의 담수화에 이용할 수 있는 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어방법 및 그를 위한 선택적 이온이동 제어장치에 관한 것이다.

Description

선택적 이온이동 제어방법 및 그를 위한 제어장치 {SELECTIVE ION MIGRATION CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE THEREFOR}
본 발명은 해수의 담수화를 위해 적용가능한 선택적 이온이동 제어방법 및 이를 위한 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이온교환막을 이용한 이온이동 제어방법에 있어서, 전계효과 이온교환소재로 이루어진 이온 교환막에 직접 전압을 가하여, 전계효과를 통해 이온이동을 능동적으로 제어할 뿐만 아니라, 인가전압의 극성을 변경함으로써, 이온교환의 극성을 쉽게 선택할 수 있으며, 종래의 이온교환막 기술에 비해 비교적 저렴한 재료 단가로 높은 안정성을 확보할 수 있는 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어방법 및 그를 위한 선택적 이온이동 제어장치에 관한 것이다.
최근 산업화와 인구 증가, 기후변화 등의 영향으로, 전 지구적 물 수요의 지속적인 증가와 물 공급의 불균형의 문제가 새로운 화두로 떠오르고 있다. 이로 인하여 석유 자원으로 대표되는 블랙골드(Black Gold)의 시대에 대비하여, 새로운 21세기는 물 자원의 시대, 다시 말해 블루골드(Blue Gold)의 시대가 오리라 예측되고 있다.
이에, 수자원의 효율적인 사용과 절약이 일차적인 대책으로 효과를 보이지만, 근본적으로 지구상에 존재하는 물의 97%가 바닷물의 형태로 부존하고 있으며, 남은 3%의 담수의 대다수도 빙하나 습지, 호수등에 존재하고 있어, 실제로 활용 가능한 형태의 담수는 전체 부존량의 1%에도 미치지 못하는 실정이다.
여기에 지구 평균기온의 상승과 세계 인구의 폭발적인 증가로 인해, 현재의 추세대로라면 가까운 미래에는 전 세계 인구가 극심한 물 부족을 겪으리라 예상되며, 물 공급 안정성을 위한 대체수자원 확보가 중요한 과제로 부각되고 있다.
현재, 상업적 단계에 있는 담수화 기술은 상변화의 유무에 따라 크게 증발법과 막분리법으로 구분할 수 있는데, 초창기에는 장치와 원리가 단순하고 고순도의 담수를 얻을 수 있는 증발법이 주축을 이루었으나, 공정에 많은 에너지를 필요로 하는 단점으로 인해, 현재는 에너지 가격이 안정적인 중동 지역에 편중되어 사용되고 있으며, 이외의 지역에서는 역삼투법, 전기투석법 등의 기술이 활용되고 있다.
반투막을 사이에 두고 고농도의 해수와 저농도의 담수를 두면 해수 측의 용액 양이 증가하게 되는 현상을 삼투현상이라고 하는데, 이 때의 수두차를 삼투압이라 한다. 반면에 해수 측에 삼투압 이상의 압력을 가하게 되면 삼투현상과는 반대로 해수측에서 담수측으로 순수한 물이 흘러들어가게 되고, 이 때 가해진 압력을 역삼투압이라 한다. 역삼투법은 순수한 물만 통과시키는 반투막을 이용한 담수화 기술이며, 이온성 물질과 순수한 물을 분리하기 위해서 높은 압력이 필요로 되는 단점을 가지고 있다.
해수에 이온화되어있는 무기물을 분리하기 위해, 양이온 또는 음이온을 선택적으로 통과시키는 막을 사용하여, 양단에 전위차를 주어 물과 이온을 분리하는 방법을 전기투석법이라고 한다. 담수를 생산하기 위해 분리막을 사용한다는 점에서 역삼투법과 전기투석법은 비슷한 방법이지만, 역삼투법의 경우에는 담수화를 위해 필요한 힘이 압력이고, 전기투석법에서는 전기이다.
압력을 구동력으로 사용하는 역삼투법에 비해, 전기를 사용하는 전기투석법은 장치가 비교적 간단하다는 장점을 가지고 있지만, 투과시키는 이온이 양이온인지 음이온인지에 따라 서로 특성이 다른 두 종류의 막이 필요하며, 상업적으로 사용되는 이온교환막의 단가가 비싸고 내구성이 약하다는 단점을 가지고 있다.
따라서, 높은 안정성을 가지며, 생산 비용이 저렴하며, 양이온과 음이온 양쪽에 범용으로 적용할 수 있는 이온교환소재를 이용한 이온이동 제어에 관한 기술 개발이 요구되어 왔다.
한국특허공개공보 제10-2012-0059585호 한국특허공개공보 제10-2014-0028260호
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이온교환막을 이용한 이온이동 제어방법에 있어서, 종래에 단순히 이온화된 부분을 가진 반복단위로 구성된 폴리머 등을 사용하여 만들어진 이온교환막을 통해 이온이동을 제어하는 방법과 달리, 전계효과 이온교환소재로 이루어진 이온 교환막에 직접 전압을 가하여 이온이동을 능동적으로 제어할 뿐만 아니라, 인가전압의 극성을 선택하여 하나의 소재를 양이온 교환 또는 음이온 교환 양쪽에 모두 사용할 수 있는 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 종래와 다른 이온교환소재의 개발을 통해, 공정에 필요한 재료를 단순화하고, 생산 비용을 현저히 절감함으로써, 경제성을 향상시킨 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 종래의 전기투석법 담수화 기술에 비해 현저히 높은 내구성을 가진 기술을 제공함으로써, 안정성을 향상시킨 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구체예에 따른 선택적 이온이동 제어방법은, 이온교환막을 이용한 이온이동 제어방법에 있어서, 상기 이온교환막은 전계효과 이온교환소재로 이루어지고, 상기 이온교환막에 전위를 직접 공급하여 양이온 또는 음이온을 선택적으로 통과시키도록 제어할 수 있다.
상기 이온교환막에 가해진 전위의 부호가 양일 때는 전기적인 작용에 의해 음이온만이 통과하거나, 또는 상기 이온교환막에 가해진 전위의 부호가 음일 때는 양이온만이 통과할 수 있다.
상기 전계효과 이온교환소재는 전도성 소재의 표면에 유전물질의 박막이 형성된, 기공을 갖는 다공성 막의 형태일 수 있다.
상기 전도성 소재는 스테인레스스틸, 탄소강, 니켈, 하프늄, 탄탈륨, 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 티타늄 및 티타늄합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속일 수 있다.
상기 유전물질은 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리비닐페놀, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리카보네이트 및 셀룰로오스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수지, 또는 실리카, 알루미나, 티타니아, 산화니켈, 하프늄산화물 및 탄탈륨산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속산화물일 수 있다.
상기 전계효과 이온교환소재는, 수지가 도포된 금속 망, 수지가 도포된 금속 사로 직조된 망, 금속산화물로 표면처리되어 금속산화물층이 형성된 금속 망 및 금속산화물로 표면처리되어 금속산화물층이 형성된 다공성 금속 필터로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 선택적 이온이동 제어방법은 해수의 담수화 방법에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어장치는 다음을 포함할 수 있다:
이온교환소재로 이루어진 각 이온교환막을 경계로, 탈이온 영역, 농축 영역 및 전극 영역으로 나누어진, 이온이동 제어가 이루어지는 전기투석부;
상기 전기투석부의 양측 말단에 배치하여 전위차를 공급하는 전극부;
상기 각 이온교환막과 전극부에 전력을 공급하는 전원부; 및
상기 전극 영역의 전기적 중성을 유지하기 위하여 전해질을 순환시켜주는 전해질순환부.
상기 전기투석부의 상기 탈이온 영역과 상기 농축 영역은 복수개로 구성될 수 있다.
상기 탈이온 영역과 상기 농축 영역은 교대로 연속배치될 수 있다.
상기 선택적 이온이동 제어장치는 해수의 담수화를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 선택적 이온이동 제어장치에 있어서, 상기 전기투석부의 탈이온 영역과 농축 영역으로 해수를 공급하는 해수공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 전기투석부로 유입된 해수의 이온화된 무기 성분이 전계효과 이온교환소재로 이루어지는 이온교환막을 통해 탈이온 영역에서 농축영역으로 유입됨으로써 농축흐름으로 유출되고, 탈이온 영역에서 담수화된 물은 저농도 흐름으로 유출될 수 있다.
본 발명의 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어방법에 따르면, 종래와 달리, 전계효과 이온소재로 이루어진 이온교환막에 직접 전압을 가함으로써 이온이동을 능동적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 인가전압의 극성을 변경함으로써, 이온교환의 극성을 쉽게 선택할 수 있으며, 종래의 이온교환막 기술에 비해 비교적 저렴한 재료 단가로 높은 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 종래에 단순히 양이온 이온교환막과 음이온 이온교환막을 사용하여 전기투석법으로 담수화 처리를 하는 방법과 달리, 전계효과 이온교환소재로 이루어진 이온교환막에 직접 전압을 가하여, 이온교환의 극성을 직접 선택하여 양이온 또는 음이온의 이동을 능동적으로 제어함으로써, 전기투석법에서의 이온교환막 선정의 복잡성을 현저히 줄여 담수화 처리가 가능한 장점이 있다.
또한, 공정에 필요한 재료를 단순화하고, 생산 비용을 현저히 절감함으로써, 담수화 장치의 구축에 대하여 경제성을 향상시킬 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라, 기존의 이온교환막에 비해 내구성이 향상된 재료를 사용함으로써, 향상된 안정성을 보장할 수 있는 장점이 있다.
더불어, 본 발명의 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어방법 및 그를 위한 선택적 이온이동 제어장치에 의하면, 하나의 소재를 이온교환막의 양이온 교환 또는 음이온 교환 양쪽에 모두 사용할 수 있으며, 전계효과 이온교환소재로 이루어진 이온 교환막에 직접 전압을 가하여 이온이동을 능동적으로 제어할 수 있어, 이온교환막의 생산비용을 현저히 절감하면서도 내구성이 우수하며 인가전압의 극성이 선택가능하여, 물의 탈염, 특히 해수의 탈염(담수화)에 매우 효과적인 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어방법에서, 전기투석부에서의 이온이동 제어 작동과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어방법에서, 전계효과 이온교환소재의 작동원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어장치 및 이의 작동원리를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어장치의 전기투석부를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구체예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 구체예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 발명의 구체예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 선택적 이온이동 제어방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 따른 선택적 이온이동 제어방법은, 이온교환막을 이용한 이온이동 제어방법에 있어서, 상기 이온교환막(11)이 전계효과 이온교환소재로 이루어지고, 상기 이온교환막에 전위를 직접 공급하여 양이온 또는 음이온을 선택적으로 통과시키도록 제어할 수 있다.
더욱 상세하게는 상기 이온교환막(11)에 가해진 전위의 부호가 양일 때는 전기적인 작용에 의해 음이온만이 통과하거나, 또는 상기 이온교환막에 가해진 전위의 부호가 음일 때는 양이온만이 통과할 수 있다.
상기 전계효과 이온교환소재는 전도성 소재의 표면에 유전물질의 박막이 형성된, 기공을 갖는 다공성 막의 형태일 수 있으며, 상기 기공은 수 마이크로미터 이하, 바람직하게는 1 마이크로미터 이하, 더 바람직하게는 0.1 마이크로미터 이하, 더더욱 바람직하게는 0.02 마이크로미터 이하, 가장 바람직하게는 0.005 내지 0.020 마이크로미터 크기일 수 있다.
상기 전도성 소재는 금속일 수 있고, 상기 금속은 스테인레스스틸, 탄소강, 니켈, 하프늄, 탄탈륨, 구리와 구리합금, 알루미늄과 알류미늄합금 및 티타늄과 티타늄합금 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유전물질은 수지 또는 금속산화물일 수 있으며, 상기 수지는 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리비닐페놀, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리카보네이트 및 셀룰로오스 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 금속산화물은 실리카, 알루미나, 티타니아, 산화니켈, 하프늄산화물 및 탄탈륨산화물 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일부 구체예에서, 상기 전계효과 이온교환소재는 수지가 도포된 금속 망(메쉬), 수지가 도포된 금속 사(와이어)로 직조된 망, 금속 산화물로 표면처리되어 금속산화물층이 형성된 금속 망(메쉬) 및 금속 산화물로 표면처리되어 금속산화물층이 형성된 다공성 금속 필터로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
도 3 및 4를 참고로 하여, 본 발명의 일 구체예에 따른 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어장치는 이온교환소재로 이루어진 각 이온교환막(11)을 경계로, 탈이온 영역(12), 농축 영역(13) 및 전극 영역(14)으로 나누어진, 이온이동 제어가 이루어지는 전기투석부(10); 상기 전기투석부(10)의 양측 말단에 배치하여 전위차를 공급하는 전극부(20); 상기 각 이온교환막(11)과 전극부(20)에 전력을 공급하는 전원부(30); 및 상기 전극 영역(14)의 전기적 중성을 유지하기 위하여 전해질을 순환시켜주는 전해질순환부(40)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 선택적 이온이동 제어장치는 해수의 담수화를 위해 사용될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전기투석부(10)의 탈이온 영역(12)과 농축 영역(13)으로 해수를 공급하는 해수공급부(50) 및 탈이온 영역에서 담수화된 물을 저장하는 담수부(60)를 더 포함할 수 있다.
상기 전기투석부(10)의 상기 탈이온 영역(12)과 상기 농축 영역(13)은 복수개로 구성될 수 있고, 상기 탈이온 영역(12)과 상기 농축 영역(13)은 교대로 연속배치될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고로 하면, 먼저, 전기투석부(10)는 도 2의 전계효과 이온교환소재로 만들어진 이온교환막(11)을 경계로, 상기 해수공급부(50)에 연결된 탈이온 영역(12)과 농축 영역(13)을 갖는다. 이는 전기투석을 통해 이온 이동을 제어하여 유입된 해수의 흐름을 탈이온된 흐름과 농축된 흐름으로 구분하기 위한 구성으로, 더욱 상세하게는 전기투석부(10)는 이온교환막(11)으로 인해 해수공급부(50)와 연결되어, 복수개의 탈이온 영역(12)과 농축 영역(13)으로 나뉘며, 전기투석부(10)의 작용으로 인해 탈이온된 흐름을 담수부(60)에 공급하는 영역을 탈이온 영역(12)이라고 정의한다.
즉, 상기 전기투석부(10)로 유입된 해수의 이온화된 무기 성분이 전계효과 이온교환소재로 이루어지는 이온교환막(11)을 통해 탈이온 영역(12)에서 농축영역(13)으로 유입됨으로써 농축흐름으로 유출되고, 탈이온 영역에서 담수화된 물은 저농도 흐름으로 유출될 수 있다. 즉, 상기 전기투석부에서의 이온이동 제어를 통해 상기 탈이온 영역(12)의 이온이 상기 농축 영역(13)으로 선택적으로 이동함으로써, 상기 탈이온 영역(12)에서 탈이온화된 담수를 생산할 수 있다.
상기 전기투석부(10)에서는, 상기 농축 영역(13)의 흐름의 이온이 전극부(20)를 통해 가해지는 전위의 차이로 인해 상기 탈이온 영역(12)으로 이동하게 된다. 이 때 상기 이온교환막(11)에 가해진 전위의 극성에 따라서 통과할 수 있는 이온의 극성이 결정되며, 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 상기 이온교환막(11)에 가해진 전위의 부호가 양일 때는 전기적인 작용에 의해 음이온만이 통과할 수 있고, 상기 이온교환막(11)에 가해진 전위의 부호가 음일 때는 양이온만이 통과할 수 있다.
따라서, 상기 전기투석부(10)의 동작을 통해 상기 농축 영역(13)에서는 이온이 농축된 높은 농도의 흐름이 유출되고, 상기 탈이온 영역(12)에서는 이온이 제거된 탈이온된 흐름이 유출되며, 상기 탈이온 영역(12)을 통해 이온이 제거된 흐름을 상기 담수부(60)를 통해 이용할 수 있다.
이 때, 상기 전기투석부(10)의 양 말단에 위치한 전극 영역(14)에서는 용액의 전기적인 불균형이 일어나게 되는데, 용액의 전기적인 불균형으로 인한 이온의 이동 저하를 방지하기 위하여 전해질순환부(40)의 작동을 통해 전극 영역(14)의 흐름을 순환시킨다.
또한, 상기 전극부(20)와 상기 이온교환막(11)은 장치의 작동에 필요한 전력을 공급받기 위하여 전원부(30)와 연결되어 있다.
이상, 본 발명의 구성을 중심으로 일실시예를 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 일실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 할 수 있는 변형 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10: 전기투석부
11: 이온교환막
12: 탈이온 영역
13: 농축 영역
14: 전극 영역
20: 전극부
30: 전원부
40: 전해질순환부
50: 해수공급부
60: 담수부

Claims (14)

  1. 이온교환막을 이용한 이온이동 제어방법에 있어서,
    상기 이온교환막은 전도성 소재의 표면에 유전물질의 박막이 형성된 전계효과 이온교환소재로 이루어지고, 0.005 내지 0.020 마이크로미터 크기의 기공을 갖는 다공성 막의 형태이며, 상기 이온교환막에 전위를 직접 인가하여, 인가된 전위의 부호가 양일 때는 음이온이 선택적으로 통과하고, 또는 인가된 전위의 부호가 음일 때는 양이온이 선택적으로 통과하도록 제어하는 선택적 이온이동 제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 소재는 스테인레스스틸, 탄소강, 니켈, 하프늄, 탄탈륨, 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 티타늄, 및 티타늄합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속인 선택적 이온이동 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유전물질은 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리비닐페놀, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리카보네이트 및 셀룰로오스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수지, 또는 실리카, 알루미나, 티타니아, 산화니켈, 하프늄산화물 및 탄탈륨산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속산화물인 선택적 이온이동 제어방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전계효과 이온교환소재는, 수지가 도포된 금속 망, 수지가 도포된 금속 사로 직조된 망, 금속산화물로 표면처리되어 금속산화물층이 형성된 금속 망 및 금속산화물로 표면처리되어 금속산화물층이 형성된 다공성 금속 필터로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 선택적 이온이동 제어방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 이온이동 제어방법은 해수의 담수화를 위해 사용되는 선택적 이온이동 제어방법.
  9. 다음을 포함하는, 전계효과 이온교환소재를 이용한 선택적 이온이동 제어장치:
    전도성 소재의 표면에 유전물질의 박막이 형성된 전계효과 이온교환소재로 이루어지고, 0.005 내지 0.020 마이크로미터 크기의 기공을 갖는 다공성 막 형태의 이온교환막으로서, 상기 이온교환막에 전위를 직접 인가하여, 인가된 전위의 부호가 양일 때는 음이온이 선택적으로 통과되고, 또는 인가된 전위의 부호가 음일 때는 양이온이 선택적으로 통과되도록 제어되는 각 이온교환막을 경계로, 탈이온 영역, 농축 영역 및 전극 영역으로 나누어진, 이온이동 제어가 이루어지는 전기투석부;
    상기 전기투석부의 양측 말단에 배치하여 전위차를 공급하는 전극부;
    상기 각 이온교환막과 전극부에 전력을 공급하는 전원부; 및
    상기 전극 영역의 전기적 중성을 유지하기 위하여 전해질을 순환시켜주는 전해질순환부.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전기투석부의 상기 탈이온 영역과 상기 농축 영역은 복수개로 구성되는 선택적 이온이동 제어장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탈이온 영역과 상기 농축 영역은 교대로 연속배치되는 선택적 이온이동 제어장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 선택적 이온이동 제어장치는 해수의 담수화를 위해 사용되는 선택적 이온이동 제어장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전기투석부의 탈이온 영역과 농축 영역으로 해수를 공급하는 해수공급부를 더 포함하는 선택적 이온이동 제어장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전기투석부로 유입된 해수의 이온화된 무기 성분이 전계효과 이온교환소재로 이루어지는 이온교환막을 통해 탈이온 영역에서 농축영역으로 유입됨으로써 농축흐름으로 유출되고, 탈이온 영역에서 담수화된 물은 저농도 흐름으로 유출되는 선택적 이온이동 제어장치.
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