KR102572086B1 - Circulating system using reverse electrodialysis(red) salinity power generation module - Google Patents

Circulating system using reverse electrodialysis(red) salinity power generation module Download PDF

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좌은진
남주연
정남조
김한기
황교식
정윤철
한지형
최지연
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한국에너지기술연구원
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Abstract

RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템이 개시된다.
본 발명에 따른 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템은, 적어도 2가지 이상의 유입수가 유입되며, 내부로 유입된 유입수의 농도차를 이용하여 전력을 생산하는 RED 염분차발전 모듈, 해수(seawater)를 수용하는 해수 탱크, 해수 탱크로부터 해수를 공급받고, 공급받은 해수를 제1 유입수 또는 전극 용액 중에서 적어도 하나로써 RED 염분차발전 모듈로 공급하는 제1 유입수 탱크 및 제1 유입수와 다른 염 농도를 갖는 제2 유입수가 저장되되, RED 염분차발전 모듈로 제2 유입수를 공급하는 제2 유입수 탱크를 포함하며, 제1 유입수 탱크로 공급된 해수는 전극 용액으로서 RED 염분차발전 모듈로 공급되거나, 제1 유입수 탱크로 공급된 해수의 다른 일부는 제1 유입수로서 RED 염분차발전 모듈로 공급된 이후에 해수 탱크 또는 제1 유입수 탱크 중에서 적어도 하나로 공급되도록 마련된다.
A circulatory system using a RED salinity gradient power generation module is disclosed.
In the circulatory system using the RED salinity gradient power generation module according to the present invention, at least two or more influents are introduced, and the RED salinity gradient power generation module that produces power using the concentration difference of the inflow water flowing into the inside, seawater A seawater tank for accommodating, a first influent tank for receiving seawater from the seawater tank and supplying the received seawater to the RED salinity gradient power module as at least one of the first influent or electrode solution, and a salt concentration different from that of the first influent. A second influent tank for storing the second influent and supplying the second influent to the RED salinity gradient power module, and the seawater supplied to the first influent tank is supplied to the RED salinity gradient power module as an electrode solution, or the first Another part of the seawater supplied to the influent tank is provided to be supplied to at least one of the seawater tank and the first influent tank after being supplied to the RED salinity gradient power module as the first influent.

Description

RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템{CIRCULATING SYSTEM USING REVERSE ELECTRODIALYSIS(RED) SALINITY POWER GENERATION MODULE}Circulation system using RED salinity gradient power generation module {CIRCULATING SYSTEM USING REVERSE ELECTRODIALYSIS (RED) SALINITY POWER GENERATION MODULE}

본 발명은 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템에 관한 것으로, 해수, 담수, 하폐수 등 유입수 내의 유무기 오염물질을 제거할 수 있는 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a circulation system using a RED salinity gradient power generation module, and relates to a circulation system using a RED salinity gradient power generation module capable of removing organic and inorganic pollutants in influent water such as seawater, fresh water, and wastewater.

염분차 발전(salinity gradient power generation)은 농도가 다른 용액(ex. 염수, 담수)의 혼합 과정에서 발생한 농도차 에너지를 전기 에너지 형태로 회수하여 발전하는 시스템이다. Salinity gradient power generation is a system that generates electricity by recovering concentration energy generated in the mixing process of solutions (eg, salt water, fresh water) with different concentrations in the form of electrical energy.

특히, RED(Reverse Electro Dialysis; 역전기 투석) 염분차발전 모듈에서는 해수와 담수에 포함되어 있는 이온의 농도차로 인해 양이온과 음이온이 각각 양이온 교환막과 음이온 교환막을 통해 이동한다. 이때, 양이온 교환막과 음이온 교환막 사이에는 화학전 전이차가 발생하게 되며, 양이온 교환막과 음이온교환막이 복수 개로 번갈아 배열된 양쪽 끝에 위치한 전극(양전극(애노드), 음전극(캐소드))에서 양이온 교환막과 음이온 교환막에 의해 발생된 전위차를 이용한 산화환원 반응에 의해 전자의 이동 현상이 발생됨으로써 전기 에너지를 생성한다. In particular, in the RED (Reverse Electro Dialysis) salinity gradient power generation module, cations and anions move through a cation exchange membrane and an anion exchange membrane, respectively, due to a concentration difference between ions contained in seawater and fresh water. At this time, a chemical transition difference occurs between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, and at the electrodes (positive electrode (anode) and negative electrode (cathode)) located at both ends of which a plurality of cation exchange membranes and anion exchange membranes are alternately arranged, by the cation exchange membrane and the anion exchange membrane Electric energy is generated by the movement of electrons by the oxidation-reduction reaction using the generated potential difference.

이와 같이, RED 염분차발전 모듈은 염수에 용해되어 있는 이온이 양이온 교환막 및 음이온 교환막을 통해 담수로 이동하면서 발생되는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 전환하는 발전 방식을 의미한다. As such, the RED salinity gradient power generation module refers to a power generation method in which chemical energy generated while ions dissolved in salt water move to fresh water through a cation exchange membrane and an anion exchange membrane is directly converted into electrical energy.

이때, 종래의 RED 염분차발전 모듈의 경우, RED 염분차발전 모듈 내의 반응 챔버의 부피가 고정되어 있기 때문에, 순환식 시스템에는 적합하지 않은 문제점이 있다. At this time, in the case of the conventional RED salinity gradient power generation module, since the volume of the reaction chamber in the RED salinity gradient power generation module is fixed, there is a problem that is not suitable for a circulating system.

또한, 반응 챔버 내부에서 반응으로 인해 발생된 가스가 배출되지 않으므로 RED 염분차발전 모듈이 손상되는 문제점이 있다. In addition, there is a problem in that the RED salinity gradient power generation module is damaged because the gas generated by the reaction is not discharged from the inside of the reaction chamber.

한편, 해수, 담수를 자연에서 발생된 유입수로 사용하게 되면, 유입수 내에 포함된 유무기 오염물질을 제거하기 위한 별도의 장치가 없어서 유기 오염물질이 RED 염분차발전 모듈로 그대로 유입되게 되어 RED 염분차발전 모듈의 유로가 막히는 단점이 있다. On the other hand, when seawater and freshwater are used as influents generated in nature, there is no separate device for removing organic and inorganic contaminants contained in the influent, so organic contaminants flow directly into the RED salinity gradient power generation module, resulting in RED salinity difference There is a disadvantage that the flow path of the power generation module is blocked.

이에, 해수 및 담수과 같은 유입수 내의 유무기 오염물질 및 반응 가스의 제거가 용이하고, 순환식 시스템에 적합한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템의 개발이 요구되는 실정이다. Accordingly, there is a need to develop a circulating system using a RED salinity differential power generation module suitable for circulating systems and easily removing organic/inorganic contaminants and reactive gases in influent such as seawater and fresh water.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-004579호(공개일: 2017.04.24.공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-004579 (Publication date: 2017.04.24. Publication)

본 발명의 목적은 해수, 담수 및 하폐수 등 유입수 내의 유무기 오염물질을 제거할 수 있는 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a circulating system using a RED salinity gradient power generation module capable of removing organic and inorganic contaminants in influent water such as seawater, freshwater, and wastewater.

또한, 본 발명의 목적은 별도로 전극 용액을 사용하지 않을 수 있고 해수를 이용할 수 있는 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템을 제공하는 것이다. In addition, an object of the present invention is to provide a circulating system using a RED salinity gradient power generation module that may not use an electrode solution separately and can use seawater.

또한, 본 발명의 목적은 RED 염분차발전 모듈의 내부에 전극 부재와 집전체의 체결 방식이 편리하며, 반응 챔버의 부피를 변경할 수 있고, 반응 챔버 내에서 발생되는 가스를 외부로 배출할 수 있는 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템을 제공하는 것이다. In addition, an object of the present invention is to conveniently fasten the electrode member and the current collector to the inside of the RED salinity gradient power module, change the volume of the reaction chamber, and discharge the gas generated in the reaction chamber to the outside. It is to provide a circulation system using a RED salinity gradient power generation module.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기의 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 2가지 이상의 유입수가 유입되며, 내부로 유입된 유입수의 농도차를 이용하여 전력을 생산하는 RED 염분차발전 모듈, 해수(seawater)를 수용하는 해수 탱크, 해수 탱크로부터 해수를 공급받고, 공급받은 해수를 제1 유입수 또는 전극 용액 중에서 적어도 하나로써 RED 염분차발전 모듈로 공급하는 제1 유입수 탱크 및 제1 유입수와 다른 염 농도를 갖는 제2 유입수가 저장되되, RED 염분차발전 모듈로 제2 유입수를 공급하는 제2 유입수 탱크를 포함하며, 제1 유입수 탱크로 공급된 해수는 전극 용액으로서 RED 염분차발전 모듈로 공급되거나 제1 유입수 탱크로 공급된 해수는 제1 유입수로서 RED 염분차발전 모듈로 공급된 이후에 해수 탱크 또는 제1 유입수 탱크 중에서 적어도 하나로 공급되도록 마련된, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템에 의해 달성될 수 있다. The above object is, according to the present invention, at least two types of inflow water are introduced, and a RED salinity differential power generation module that generates power using the concentration difference of the inflow water flowing into the inside, a seawater tank for accommodating seawater, A first influent tank for receiving seawater from the seawater tank and supplying the received seawater to the RED salinity differential power generation module as at least one of the first influent or an electrode solution, and a second influent having a salt concentration different from that of the first influent are stored. , It includes a second influent tank for supplying second influent to the RED salinity gradient power generation module, and the seawater supplied to the first influent tank is supplied to the RED salinity gradient power module as an electrode solution or the seawater supplied to the first influent tank is After being supplied to the RED salinity gradient power generation module as the first influent, it can be achieved by a circulation system using the RED salinity gradient power generation module, which is provided to be supplied to at least one of the seawater tank or the first influent tank.

제1 유입수 탱크로부터 배출된 해수의 일부는 RED 염분차발전 모듈로 공급되어 전기분해 반응을 통해 해수 내에 존재하는 미생물이 소멸되고, 미생물이 소멸된 이후의 해수는 RED 염분차발전 모듈로부터 배출되어 제1 유입수 탱크로 유입되어 재순환되도록 마련될 수 있다. A part of the seawater discharged from the first influent tank is supplied to the RED salinity gradient power generation module, and microorganisms present in the seawater are destroyed through an electrolysis reaction. 1 It may be arranged to flow into the influent tank and be recirculated.

미생물이 소멸된 이후의 해수는 제1 유입수 탱크에 수용된 해수와 함께 RED 염분차발전 모듈로 공급되고, RED 염분차발전 모듈로 공급된 이후의 해수는 해수 탱크 또는 제1 유입수 탱크 중에서 적어도 하나로 공급되도록 마련될 수 있다. The seawater after microorganisms are destroyed is supplied to the RED salinity gradient power generation module together with the seawater contained in the first influent tank, and the seawater after being supplied to the RED salinity gradient power module is supplied to at least one of the seawater tank and the first influent tank. can be provided.

해수 탱크는 양식장, 정수 및 하폐수의 처리가 가능한 수처리 장치를 포함할 수 있다. The seawater tank may include a water treatment device capable of treating fish farms, purified water and wastewater.

한편, 상술한 순환식 시스템의 RED 염분차발전 모듈에 있어서, RED 염분차발전 모듈은, 염수 채널과 담수 채널을 번갈아 형성하며, 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)가 양 단부에 각각 마련되되 서로 이격된 상태에서 교대로 배치되는 양이온 교환막 및 음이온 교환막 및 캐소드 및 애노드에 각각 연결되며, 서로 대향되는 위치에 배치되는 제1, 제2 엔드 플레이트를 포함하고, 제1, 제2 엔드 플레이트의 내부에는 적어도 하나의 전극 부재가 마련되며, 전극 부재는 백금/타이타늄 메쉬(Pt/Ti mesh), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 타이타늄(Ti), 백금(Pt) 및 탄소(C) 중에서 적어도 하나로 마련될 수 있다. On the other hand, in the RED salinity differential power generation module of the above-described circulating system, the RED salinity differential power module alternately forms a salt water channel and a fresh water channel, and an anode and a cathode are provided at both ends, respectively, but mutually It includes first and second end plates connected to a cation exchange membrane and an anion exchange membrane, a cathode and an anode, respectively, which are alternately disposed in a spaced apart state, and disposed at opposite positions, and inside the first and second end plates At least one electrode member is provided, and the electrode member is at least one of platinum/titanium mesh (Pt/Ti mesh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), titanium (Ti), platinum (Pt), and carbon (C). can be provided.

이때, 제1, 제2 엔드 플레이트는, 내부에 전극 반응을 위한 반응 챔버가 형성되는 본체, 본체의 일 단부에 결합되는 적어도 하나 이상의 전극 부재, 본체의 타 단부에 결합되는 하우징 및 하우징의 내부에 관통 결합되어 본체와 하우징 사이에 형성된 반응 챔버의 부피를 조절하기 위한 집전체를 포함할 수 있다. At this time, the first and second end plates include a body in which a reaction chamber for electrode reaction is formed, at least one electrode member coupled to one end of the body, a housing coupled to the other end of the body, and the inside of the housing. It may include a current collector for adjusting the volume of the reaction chamber formed between the main body and the housing through coupling.

본체의 내측면에는 하우징 결합부가 형성되고, 하우징의 외주면에는 본체 결합부가 형성되며, 하우징 결합부에는 및 본체 결합부가 결합될 수 있다. A housing coupling portion is formed on the inner surface of the body, a body coupling portion is formed on an outer circumferential surface of the housing, and the housing coupling portion and the body coupling portion may be coupled.

하우징의 내측면에는 집전체 체결부가 형성되고, 집전체는, 전극 부재와 접촉되도록 일면이 평평하게 형성된 지지부 및 지지부로부터 축 방향을 따라 연장 형성되며, 외주면에 집전체 체결부와 결합되는 간격 조절부를 포함하며, 집전체 체결부에 대한 간격 조절부의 결합 면적에 따라 반응 챔버의 부피가 달라지도록 마련될 수 있다. A current collector fastening part is formed on the inner surface of the housing, and the current collector has a support part having one surface formed flat to be in contact with the electrode member, and a gap adjusting part extending along the axial direction from the support part and coupled to the current collector fastening part on the outer circumferential surface. Including, the volume of the reaction chamber may be provided to vary according to the coupling area of the gap control unit to the current collector fastening unit.

하우징에는, 집전체 체결부와 인접한 위치에 적어도 하나의 장착 보조부재가 추가로 마련될 수 있다. In the housing, at least one mounting auxiliary member may be additionally provided at a position adjacent to the current collector fastening part.

반응 챔버에는, 반응 챔버 내에서의 반응을 위한 최소한의 부피가 유지되도록 적어도 하나의 간격 유지부재가 추가로 마련되고, 간격 유지부재는 본체와 하우징 사이에 위치될 수 있다. In the reaction chamber, at least one gap maintaining member is additionally provided to maintain a minimum volume for reaction in the reaction chamber, and the gap maintaining member may be positioned between the main body and the housing.

본체에는, 반응 챔버 내에서 생성된 가스가 배출되도록 하기 위한 적어도 하나의 가스 배출홀이 마련되고, 가스 배출홀은 반응 챔버와 연통될 수 있다. The main body is provided with at least one gas discharge hole through which gas generated in the reaction chamber is discharged, and the gas discharge hole may communicate with the reaction chamber.

본체의 반응 챔버 내에서는 수소 가스가 생성되고, 생성된 수소 가스는 가스 배출홀을 통해서 배출되어 반응 챔버와 연통된 별도의 탱크에 포집되도록 마련될 수 있다. Hydrogen gas may be generated in the reaction chamber of the main body, and the generated hydrogen gas may be discharged through a gas discharge hole and collected in a separate tank communicating with the reaction chamber.

한편, 상기의 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 2가지 이상의 유입수가 유입되며, 내부로 유입된 유입수의 농도차를 이용하여 전력을 생산하는 RED 염분차발전 모듈, 해수(seawater)를 수용하는 해수 탱크, 해수 탱크로부터 해수를 공급받고, 공급받은 해수를 제1 유입수 또는 전극 용액 중에서 적어도 하나로써 RED 염분차발전 모듈로 공급하는 제1 유입수 탱크 및 제1 유입수와 다른 염 농도를 갖는 제2 유입수가 저장되되, RED 염분차발전 모듈로 제2 유입수를 공급하는 제2 유입수 탱크를 포함하며, 제1 유입수 탱크로 공급된 해수는 RED 염분차발전 모듈로 공급되어 전기분해 반응을 통해 산화제가 생성되고, 생성된 산화제는 별도의 산화제 탱크에 저장되도록 마련되는 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템에 의해 달성될 수 있다. On the other hand, the above object is, according to the present invention, at least two or more influents are introduced, and a RED salinity gradient power generation module that generates power using the concentration difference of the inflow water flowing into the inside, seawater that accommodates seawater A first influent tank receiving seawater from a tank and a seawater tank and supplying the received seawater to the RED salinity differential power generation module as at least one of first influent or electrode solution, and a second influent having a salt concentration different from that of the first influent It is stored, and includes a second influent tank that supplies second influent to the RED salinity gradient power module, and the seawater supplied to the first influent tank is supplied to the RED salinity gradient power module to generate an oxidizer through an electrolysis reaction, The generated oxidant can be achieved by a circulation system using a RED salinity gradient power generation module that is prepared to be stored in a separate oxidant tank.

이때, 해수 탱크는 하폐수 수처리 장치로 마련되고, 산화제 탱크에 저장된 산화제는 수처리 장치에 주입되어 하폐수 수처리 장치에 포함된 미생물을 사멸하는데 사용될 수 있다. At this time, the seawater tank is provided as a wastewater treatment device, and the oxidizer stored in the oxidizer tank is injected into the water treatment device and can be used to kill microorganisms included in the wastewater treatment device.

또한, RED 염분차발전 모듈은 신재생 에너지 시스템과 연결되어 전력을 공급받아서 전기분해 반응을 발생시키도록 마련될 수 있다. In addition, the RED salinity gradient power generation module may be provided to generate an electrolysis reaction by being connected to a renewable energy system and receiving power.

본 발명의 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템은, 탄소 재질의 전극 부재를 이용한 해수 전기 분해를 통해 유입수 내의 유무기 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다. The circulation system using the RED salinity gradient power generation module of the present invention can effectively remove organic and inorganic contaminants in influent water through seawater electrolysis using a carbon electrode member.

또한, 본 발명의 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템은, RED 염분차발전 모듈 내부의 전극 부재와 집전체 사이의 간격이 확보됨으로써 반응 챔버의 부피를 변경할 수 있고, 반응 챔버 내에서 발생되는 반응 가스를 RED 염분차발전 모듈의 외부로 배출시키는 것이 용이할 수 있다. 더욱이, RED 염분차발전 모듈의 구조가 간편해짐에 따라 전극 부재와 집전체의 체결 방식이 편리하게 되고, 그에 따라 유지 및 보수가 용이하게 되는 장점이 있다. In addition, the circulation system using the RED salinity gradient power generation module of the present invention can change the volume of the reaction chamber by securing the distance between the electrode member and the current collector inside the RED salinity gradient power module, and generated in the reaction chamber It may be easy to discharge the reaction gas to the outside of the RED salinity gradient power generation module. Moreover, as the structure of the RED salinity gradient power generation module is simplified, the fastening method between the electrode member and the current collector becomes convenient, and accordingly, there is an advantage in that maintenance and repair are easy.

또한, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템은, 자연적인 해수(sea water)를 이용하여 전극 용액 및 염수로 활용하고 이를 재활용 함에 따라 RED 염분차발전 모듈의 출력을 감소시킬 수 있으며, RED 염분차발전 모듈의 내부 pH도 대폭 줄어드는 효과가 있다. In addition, the circulation system using the RED salinity gradient power module can reduce the output of the RED salinity gradient power module by using natural sea water as an electrode solution and salt water and recycling it. The internal pH of the secondary power generation module is also significantly reduced.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템에서 해수/담수 와 같은 유입수 내의 유무기 오염물질의 제거 원리를 간단히 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1 및 도 3에 도시한 RED 염분차발전 모듈의 제1, 제2 엔드 플레이트의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 제1, 제2 엔드 플레이트의 분해 사시도이다.
도 6의 (a)는 도 3에 도시한 제1, 제2 엔드 플레이트의 결합 전의 내부를 나타낸 사진이고, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)에서 결합이 완료된 RED 염분차발전 모듈의 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템을 이용한 출력, 산화제 생성 결과, 장기운전 결과, 수처리 살균 및 해수 재이용 횟수에 따른 성능을 알아보기 위한 실험 구성을 나타낸 사진이다.
도 8 및 도 9는 도 1에 도시한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템에 의해 발생된 출력 및 산화제 생성 결과를 나타낸 그래프 및 사진이다.
도 10의 (a)는 도 1에 도시한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템을 장기적으로 운전한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 10의 (b)는 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템의 장기 운전에 따른 RED 염분차발전 모듈의 내부를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 1에 도시한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템을 통한 살균 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 1에 도시한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템에서 해수(seawater) 재이용 횟수(cycle)에 따른 RED 염분차발전 모듈의 출력 및 pH를 나타낸 나타낸 그래프이다.
도 13은 도 9 및 도 10에 도시한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템의 장기 운전에 따른 RED 염분차발전 모듈의 반응표면 분석 통계학적 모델링을 통한 장기운전 최적화 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 3에 도시한 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템의 변형예에 의한 해수 내의 미생물 사멸률을 나타낸 그래프이다.
1 is a block diagram of a circulation system using a RED salinity gradient power generation module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for briefly explaining the principle of removing organic/inorganic contaminants from influent water such as seawater/freshwater in a circulating system using the RED salinity gradient power generation module shown in FIG. 1. Referring to FIG.
FIG. 3 is a view for explaining a modification of the circulatory system using the RED salinity gradient power generation module shown in FIG. 1;
4 is a view for explaining the internal structure of the first and second end plates of the RED salinity gradient power generation module shown in FIGS. 1 and 3;
FIG. 5 is an exploded perspective view of the first and second end plates shown in FIG. 3 .
FIG. 6(a) is a photograph showing the inside of the first and second end plates shown in FIG. 3 before being coupled, and FIG. 6(b) is a RED salinity gradient power module that has been coupled in FIG. 6(a) is a perspective view of
7 is a photograph showing an experimental configuration for examining performance according to the output, oxidant generation result, long-term operation result, water treatment sterilization, and seawater reuse number using a circulation system using the RED salinity gradient power generation module shown in FIG.
8 and 9 are graphs and photographs showing the output and oxidant generation results generated by the circulation system using the RED salinity gradient power generation module shown in FIG. 1.
Figure 10 (a) is a graph showing the results of long-term operation of the circulation system using the RED salinity gradient power generation module shown in FIG. It is a diagram showing the inside of the RED salt gradient power generation module according to the long-term operation of
11 is a graph showing sterilization results through a circulation system using the RED salinity gradient power generation module shown in FIG. 1.
12 is a graph showing the output and pH of the RED salinity gradient power generation module according to the number of times (cycles) of seawater reuse in the circulating system using the RED salinity gradient power generation module shown in FIG.
FIG. 13 is a view showing the result of long-term operation optimization through response surface analysis statistical modeling of the RED salinity gradient power generation module according to the long-term operation of the circulating system using the RED salinity gradient power generation module shown in FIGS. 9 and 10 .
14 is a graph showing the mortality rate of microorganisms in seawater according to a modified example of the circulatory system using the RED salinity gradient power generation module shown in FIG. 3.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. It is advised that the drawings are schematic and not drawn to scale. Relative dimensions and proportions of parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are illustrative only and not limiting. And like structures, elements or parts appearing in two or more drawings, like reference numerals are used to indicate like features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically represent ideal embodiments of the present invention. As a result, various modifications of the drawings are expected. Therefore, the embodiment is not limited to the specific shape of the illustrated area, and includes, for example, modification of the shape by manufacturing.

이하, 도 1 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템(100, 이하 '순환식 시스템' 이라 함)을 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 14, a circulatory system (100, hereinafter referred to as a 'circulatory system') using a RED salinity differential power generation module according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 순환식 시스템(100)은 RED 염분차발전 모듈(140), 해수 탱크(110), 제1 유입수 탱크(120) 및 제2 유입수 탱크(130)를 포함한다. First, referring to FIGS. 1 and 2, the circulation system 100 according to an embodiment of the present invention includes a RED salinity differential power generation module 140, a seawater tank 110, a first influent tank 120, and a second It includes an influent tank 130.

RED 염분차발전 모듈(140)은 2종 이상의 유입수의 염 농도차를 이용하여 전력을 생산한다.The RED salinity gradient power generation module 140 generates power by using a difference in salt concentration of two or more influents.

RED 염분차발전 모듈(140)에는 적어도 2가지 이상의 유입수가 유입될 수 있으며, 예컨대 제1 유입수는 염수(HC)이고 제2 유입수는 담수(LC) 일 수 있다. At least two or more types of inflow water may flow into the RED salinity gradient power generation module 140, and for example, the first inflow water may be salt water (HC) and the second inflow water may be fresh water (LC).

염수는 염의 농도가 비교적 고농도인 용액을 의미하고, 담수는 염수에 비하여 비교적 염의 농도가 저농도인 용액을 의미한다. Salt water means a solution with a relatively high concentration of salt, and fresh water means a solution with a relatively low concentration of salt compared to salt water.

RED 염분차발전 모듈(140)은 서로 다른 염 농도를 갖는 제1 유입수와 제2 유입수를 공급 받고, 공급 받은 제1 유입수와 제2 유입수의 염 농도차를 이용하여 전력을 생산하게 된다. The RED salinity gradient power generation module 140 receives first influent and second influent having different salt concentrations, and generates power using a difference in salt concentration between the first influent and the second influent.

참고로, 본 발명에 따른 RED 염분차발전 모듈(140)에서 제1 유입수는 제2 유입수보다 높은 pH를 갖는 유입수 일 수 있다. For reference, in the RED salinity gradient power generation module 140 according to the present invention, the first influent may be influent having a higher pH than the second influent.

해수 탱크(110)는 해수(seawater)가 수용되는 부분이다. The seawater tank 110 is a part where seawater is accommodated.

해수 탱크(110)에 수용된 해수는 제1 유입수 탱크(120)로 공급된다. Seawater accommodated in the seawater tank 110 is supplied to the first inlet water tank 120 .

제1 유입수 탱크(120)는 해수 탱크(110)로부터 공급받은 해수가 저장된다. 이때, 제1 유입수 탱크(120)는 RED 염분차발전 모듈(140)과 연결된다. The first inlet water tank 120 stores seawater supplied from the seawater tank 110 . At this time, the first influent tank 120 is connected to the RED salinity gradient power generation module 140.

다시 말해서, 제1 유입수 탱크(120)에는 펌프(112)를 이용하여 해수 탱크(110)로부터 해수를 취수하고, 약 5㎛ 하우징 필터(114)를 통해 고형물이 제거된 해수가 저장된다. In other words, seawater from which seawater is taken from the seawater tank 110 using the pump 112 and solids are removed through the housing filter 114 having a thickness of about 5 μm is stored in the first inlet water tank 120 .

제1 유입수 탱크(120)에 저장된 해수는 펌프(122)를 이용하여 제1 유입수(HC) 또는 전극 용액(ERS) 중에서 적어도 하나로써 RED 염분차발전 모듈(140)로 공급된다. The seawater stored in the first influent tank 120 is supplied to the RED salinity gradient power generation module 140 as at least one of the first influent HC and the electrode solution ERS using the pump 122.

제2 유입수 탱크(130)는 제1 유입수 탱크(120)에 수용되는 유입수보다 낮은 염 농도의 제2 유입수가 저장된다. The second influent tank 130 stores second influent having a salt concentration lower than that of the influent received in the first influent tank 120 .

제2 유입수 탱크(130)는 RED 염분차발전 모듈(140)과 연결되어, 펌프(132)를 이용하여 RED 염분차발전 모듈(140)로 내부에 제2 유입수(LC)를 공급한다. The second influent tank 130 is connected to the RED salinity gradient generation module 140 and supplies the second influent LC to the inside of the RED salinity gradient generation module 140 using the pump 132 .

참고로, 제2 유입수 탱크(130)에는 펌프(미도시)를 이용하여 강물 혹은 수돗물 등과 같은 담수(LC)를 취수하고, 약 5㎛ 하우징 필터(미도시)를 통해 고형물이 제거된 담수가 저장된다.For reference, the second influent tank 130 collects fresh water (LC) such as river water or tap water using a pump (not shown), and stores fresh water from which solids are removed through a housing filter (not shown) of about 5 μm. do.

한편, 상술한 바와 같이, 제1 유입수 탱크(120)에 저장된 해수의 일부는 전극 용액(ERS)으로써 RED 염분차발전 모듈(140)로 유입(influent)된다. Meanwhile, as described above, part of the seawater stored in the first influent tank 120 is influent into the RED salinity gradient power generation module 140 as the electrode solution ERS.

도 2를 참조하면, 고농도의 전극 용액(ERS)은 RED 염분차발전 모듈(140)의 전극부재, 즉 양이온 교환막(143)과 음이온 교환막(144)의 사이로 공급되어 산화 반응 및 환원 반응을 통한 전기분해 반응 이후에 RED 염분차발전 모듈(140)로부터 배출(effluent)되어 순환된다. Referring to FIG. 2, a high-concentration electrode solution (ERS) is supplied between the electrode members of the RED salinity gradient power generation module 140, that is, between the cation exchange membrane 143 and the anion exchange membrane 144 to generate electricity through oxidation and reduction reactions. After the decomposition reaction, it is effluent from the RED salt gradient power generation module 140 and circulated.

이때, 전극 용액(ERS)으로 공급된 해수는 전기 분해 반응에 의하여 산화제가 생성되어 소독되며, 소독된 상태에서 제1 유입수 탱크(120)로 유입되어 제1 유입수 탱크(120)에 저장된 해수와 섞이게 된다.At this time, the seawater supplied to the electrode solution (ERS) is disinfected by generating an oxidizing agent by an electrolysis reaction, and flows into the first influent tank 120 in a disinfected state to be mixed with seawater stored in the first influent tank 120. do.

참고로, 전극 용액(ERS)으로 공급된 해수는 미생물이 사멸되고, 총유기탄소 및 탁도가 줄어들며, pH는 약 7 ~ 8 정도를 유지한다. For reference, seawater supplied as an electrode solution (ERS) kills microorganisms, reduces total organic carbon and turbidity, and maintains a pH of about 7 to 8.

또한, 제1 유입수 탱크(120)에 저장된 해수의 다른 일부는 제1 유입수, 즉 염수(HC)로써 RED 염분차발전 모듈(140)로 유입된다.In addition, another part of the seawater stored in the first influent tank 120 is introduced into the RED salinity gradient power generation module 140 as the first influent, that is, brine (HC).

이때, 제1 유입수 탱크(120)로부터 RED 염분차발전 모듈(140)로 유입된 제1 유입수는 RED 염분차발전 모듈(140)의 내부에서 전기 분해 반응으로 미생물이 사멸된 해수를 포함할 수 있다. At this time, the first influent flowing into the RED salinity gradient power generation module 140 from the first influent tank 120 may include seawater in which microorganisms are killed by an electrolysis reaction inside the RED salinity gradient power generation module 140. .

염수로써 RED 염분차발전 모듈(140)로 유입된 제1 유입수는 RED 염분차발전 모듈(140)을 순환하게 된다. 이때, RED 염분차발전 모듈(140)을 거친 제1 유입수의 일부는 재활용되어 제1 유입수 탱크(120)로 다시 유입되고, 제1 유입수의 나머지 일부는 해수 탱크(110)로 유입되게 된다. The first inflow water introduced into the RED salinity gradient power generation module 140 as salt water circulates through the RED salinity gradient power generation module 140 . At this time, a part of the first influent that has passed through the RED salinity gradient power generation module 140 is recycled and flows back into the first influent tank 120, and the remaining part of the first influent flows into the seawater tank 110.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 순환식 시스템(100)은 순환-여과식 형태로써, 폐쇄 형태의 순환 구조를 가질 수 있게 되는 것이다.As described above, the circulation system 100 according to an embodiment of the present invention is a circulation-filtering type, and can have a closed type circulation structure.

RED 염분차발전 모듈(140)로 공급되는 전극 용액(ERS) 및 제1 유입수를 해수 탱크(110)로부터 유입된 해수를 사용하고 해수 내의 미생물 제거 이후에 RED 염분차발전 모듈(140)로 공급되도록 함으로써, 제1 유입수 탱크(120)의 수질이 안정되는 효과가 있다. 더욱이, RED 염분차발전 모듈(140)로 유입된 이후에 재순환 및 배출이 가능하게 됨에 따라 RED 염분차발전 모듈(140)에 사용되는 물을 대폭 저감할 수 있는 효과가 있다. The electrode solution (ERS) supplied to the RED salinity gradient power generation module 140 and the first influent are supplied to the RED salinity gradient power generation module 140 after using seawater introduced from the seawater tank 110 and removing microorganisms in the seawater By doing so, there is an effect of stabilizing the water quality of the first influent tank 120 . Moreover, as recycling and discharge are possible after being introduced into the RED salinity gradient power generation module 140, there is an effect of significantly reducing the water used in the RED salinity gradient power generation module 140.

더욱이, RED 염분차발전 모듈(140)로 공급되는 전극 용액(ERS)을 제1 유입수와 별도로 사용하지 않고 해수 탱크(110)에 수용된 해수를 사용하기 때문에 에너지 절감의 이점이 있다. Moreover, since the electrode solution (ERS) supplied to the RED salinity gradient power generation module 140 is not used separately from the first inflow water, but seawater contained in the seawater tank 110 is used, there is an advantage in energy saving.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 순환식 시스템(100)에서 해수 탱크(110)는 다양한 수처리 장치를 포함할 수 있다. Meanwhile, in the circulating system 100 according to an embodiment of the present invention, the seawater tank 110 may include various water treatment devices.

예컨대, 수처리 장치는 실내외 수산자원 양식 시스템, 실내외 스마트팜(smart-farm), 실내외 미세조류 배양 시스템, 다양한 상/하폐수처리 장치 중에서 어느 하나일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 참고로, 폐수처리 장치에서 적용 가능한 폐수는 생활하수, 산업폐수, 축산폐수, 음폐수 등 일 수 있다. For example, the water treatment device may be any one of an indoor/outdoor aquaculture system, an indoor/outdoor smart-farm, an indoor/outdoor microalgae culturing system, and various upper/lower wastewater treatment devices, but is not necessarily limited thereto. For reference, the wastewater applicable to the wastewater treatment device may be domestic sewage, industrial wastewater, livestock wastewater, food wastewater, and the like.

상기한 바와 같이, 해수 탱크(110)로부터 제1 유입수 탱크(120)를 통해 RED 염분차발전 모듈(140)로 공급된 해수는 RED 염분차발전 모듈(140)의 내부에서 전극 반응을 위해 전기 분해에 사용된 이후에 다시 해수 탱크(110)로 유입되어 재활용되도록 순환될 수 있다. As described above, seawater supplied from the seawater tank 110 to the RED salinity gradient power generation module 140 through the first influent tank 120 is electrolyzed for electrode reaction inside the RED salinity gradient power generation module 140 After being used, it may be introduced into the seawater tank 110 and circulated to be recycled.

한편, RED 염분차발전 모듈(140)에는 적어도 하나의 계측기(150, potentiostat)가 연결될 수 있다. Meanwhile, at least one meter (150, potentiostat) may be connected to the RED salinity gradient power generation module 140.

계측기(150)는 RED 염분차발전 모듈(140)에서의 전기 분해 반응 시에 전기화학적 정전위, 정전류를 전기화학 시료에 인가하여 전류 혹은 전압을 측정함으로써 전기화학적 반응을 실험 및 관찰하기 위한 것이다. The meter 150 is for testing and observing the electrochemical reaction by applying an electrochemical constant potential and a constant current to the electrochemical sample during the electrolysis reaction in the RED salinity gradient power generation module 140 to measure the current or voltage.

참고로, 계측기(150)는 주로 소형 RED 염분차발전 모듈에 적용되며 고정 전압/전류/저항 인가 후 반응 전압/전류/저항 모니터링을 수행하는 포텐시오스탯(potentiostat), 대형 RED 염분차발전 모듈에 적용되며 고정 전압/전류/저항 인가 후 반응 전압/전류/저항 모니터링을 수행하는 소스미터(source meter) 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. For reference, the instrument 150 is mainly applied to a small RED salinity gradient power module, a potentiostat that performs reaction voltage/current/resistance monitoring after applying a fixed voltage/current/resistance, and a large RED salinity gradient power module. applied and may be a source meter that performs monitoring of the reaction voltage/current/resistance after applying a fixed voltage/current/resistance, but is not necessarily limited thereto.

또한, 계측기(150)에는 제어장치(160)가 추가로 연결될 수 있다. 제어장치(160)는 계측기(150)를 제어하고, RED 염분차발전 모듈(140)의 동작을 제어하기 위한 것일 수 있다. In addition, a controller 160 may be additionally connected to the meter 150 . The control device 160 may be for controlling the meter 150 and controlling the operation of the RED salinity gradient power generation module 140 .

다시 말해서, 제어장치(160)는 계측기(150)를 제어하거나 결과를 모니터링 할 수있고, RED 염분차발전 모듈(140)의 오염도를 파악할 수 있으며, 순환식 시스템(100) 전체의 데이터를 기록할 수도 있다. In other words, the control device 160 can control the instrument 150 or monitor the result, can determine the degree of contamination of the RED salinity differential power generation module 140, and can record the data of the entire circulation system 100. may be

이를 위해, 제어장치(160)는 데이터 기록이 가능한 PC(personal computer)로 마련될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. To this end, the control device 160 may be provided as a PC (personal computer) capable of recording data, but is not necessarily limited thereto.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 순환식 시스템(100)에는 산화제 탱크(미도시)가 연결될 수 있다. Meanwhile, an oxidizing agent tank (not shown) may be connected to the circulation system 100 according to an embodiment of the present invention.

참고로, 산화제 탱크는 RED 염분차발전 모듈(140)에 연결될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. For reference, the oxidant tank may be connected to the RED salinity gradient power generation module 140, but is not necessarily limited thereto.

도 3을 참조하면, 제1 유입수 탱크(120)를 통해 RED 염분차발전 모듈(140)로 공급된 해수가 전기 분해반응을 수행하면 산화제가 생성된다. 이때, 생성된 산화제는 별도로 연결된 산화제 탱크(미도시)에 저장될 수 있다. Referring to FIG. 3 , when seawater supplied to the RED salinity gradient power generation module 140 through the first influent tank 120 undergoes an electrolysis reaction, an oxidizing agent is generated. At this time, the generated oxidizing agent may be stored in a separately connected oxidizing agent tank (not shown).

생성되는 산화제는 HOCl-(하이포아염소산) 또는 OCl(차아염소산염) 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The resulting oxidizing agent may be HOCl - (hypochlorous acid) or OCl (hypochlorite), but is not necessarily limited thereto.

산화제 탱크에 저장된 산화제는 필요에 따라 해수 탱크(110)로 유입될 수 있다. The oxidizing agent stored in the oxidizing agent tank may flow into the seawater tank 110 as needed.

만약, 해수 탱크(110)가 상/하폐수처리 장치로 마련되는 경우, 산화제 탱크에 저장된 산화제를 해수 탱크(110)로 주입하게 되면 상/하폐수처리 장치에 포함된 미생물을 사멸하는데에 사용할 수 있게 된다. If the seawater tank 110 is provided as an upper/lower wastewater treatment device, when the oxidizing agent stored in the oxidant tank is injected into the seawater tank 110, it can be used to kill microorganisms included in the upper/lower wastewater treatment device. .

여기서, 산화제 탱크에 저장된 산화제는 상/하폐수처리 장치에 별도로 주입하는 방식을 이용하여 미생물을 사멸하는데 사용할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Here, the oxidizing agent stored in the oxidizing agent tank may be used to kill microorganisms using a method of separately injecting into the upper and lower wastewater treatment devices, but is not necessarily limited thereto.

한편, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시에에 따른 순환식 시스템(100)에서 이용되는 RED 염분차발전 모듈(140)의 구조에 대하여 간단히 설명한다. Meanwhile, with reference to FIGS. 2, 4 and 5, the structure of the RED salinity gradient power generation module 140 used in the circulation system 100 according to an embodiment of the present invention will be briefly described.

도 2를 참조하면, RED 염분차발전 모듈(140)은 적어도 하나 이상의 양이온 교환막(143; cation exchange membrane) 및 음이온 교환막(144; aninon exchange membrane), 양이온 교환막(143)과 음이온 교환막(144)과 연결되는 제1, 제2 엔드 플레이트(141,142)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the RED salinity gradient power generation module 140 includes at least one cation exchange membrane 143, an anion exchange membrane 144, a cation exchange membrane 143, and an anion exchange membrane 144. It includes first and second end plates 141 and 142 connected thereto.

RED 염분차발전 모듈(140)은 적어도 하나의 양이온 교환막(143) 및 음이온 교환막(144)이 교대로 배치되는 형태를 갖는다. The RED salinity gradient power generation module 140 has a form in which at least one cation exchange membrane 143 and an anion exchange membrane 144 are alternately disposed.

양이온 교환막(143)은 양이온 만을 선택적으로 통과시키고, 음이온 교환막(144)은 음이온 만을 선택적으로 통과시킬 수 있다. The cation exchange membrane 143 selectively passes only cations, and the anion exchange membrane 144 selectively passes only anions.

양이온 교환막(143)과 음이온 교환막(144)이 하나씩 교대로 배치되어 복수 개의 채널(channel, 미도시)를 형성한다. The cation exchange membrane 143 and the anion exchange membrane 144 are alternately disposed one by one to form a plurality of channels (not shown).

참고로, 도면에는 도시하지 않았지만, 양이온 교환막(143)과 음이온 교환막(144) 사이에는 적어도 하나의 가스켓(미도시)이 마련될 수 있다. For reference, although not shown in the drawings, at least one gasket (not shown) may be provided between the cation exchange membrane 143 and the anion exchange membrane 144.

일반적으로 가스켓은 염수(HC, 또는 제1 유입수)와 담수(LC, 또는 제2 유입수)의 흐름을 변경하기 위하여 사용될 수 있다. In general, the gasket may be used to change the flow of salt water (HC, or first influent) and fresh water (LC, or second influent).

또한, 가스켓의 안쪽 부분에는 적어도 하나의 스페이서(미도시)가 마련될 수 있다. 스페이서는 적어도 일부분이 메쉬(mesh) 형태로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, at least one spacer (not shown) may be provided on an inner portion of the gasket. At least a portion of the spacer may be provided in a mesh form, but is not necessarily limited thereto.

가스켓 및 스페이서의 경우, 염수(HC) 및 담수(LC)가 흐를 수 있는 채널을 형성하면서, 양이온 교환막(143)과 음이온 교환막(144)이 서로 접촉되는 것을 방지할 수 있다. In the case of the gasket and the spacer, it is possible to prevent the cation exchange membrane 143 and the anion exchange membrane 144 from contacting each other while forming a channel through which salt water (HC) and fresh water (LC) can flow.

이때, 양이온 교환막(143)와 음이온 교환막(144)의 양 단부에는 적어도 하나의 엔드 플레이트(141,142)가 마련된다. At this time, at least one end plate 141 or 142 is provided at both ends of the cation exchange membrane 143 and the anion exchange membrane 144 .

제1 엔드 플레이트(141) 및 제2 엔드 플레이트(142)는 서로 대향되는 위치에 마련된다. 참고로, 제1 엔드 플레이트(141)는 애노드(anode)와 연결되고, 제2 엔드 플레이트(142)는 캐소드(chthode, 미도시)와 연결된다. The first end plate 141 and the second end plate 142 are provided at opposite positions. For reference, the first end plate 141 is connected to an anode, and the second end plate 142 is connected to a cathode (not shown).

한편, RED 염분차발전 모듈(140)로 유입되는 제1 유입수(또는 염수, HC)와 제2 유입수(또는 담수, LC)는 Co-flow 형태를 가질 수 있다. Meanwhile, the first influent (or salt water, HC) and the second influent (or fresh water, LC) flowing into the RED salinity gradient power generation module 140 may have a co-flow form.

Co-flow 형태를 가지는 경우, 제1 유입수와 제2 유입수는 같은 방향으로 흐르게 된다. In the case of having a co-flow form, the first influent and the second influent flow in the same direction.

즉, 제1 유입수와 제2 유입수는 같은 방향에서 RED 염분차발전 모듈(140)로 유입되어 내부에서 전극 부재(1420)를 통해서 전극 반응한 이후에 흐름의 방향이 함께 바뀌어 외부로 배출된다. That is, the first influent and the second influent flow into the RED salinity gradient power generation module 140 in the same direction, react with the electrode inside through the electrode member 1420, and then change the flow direction together and discharge to the outside.

RED 염분차발전 모듈(140)로 유입되는 제1 유입수와 제2 유입수는 서로 다른 염의 농도 차이를 가지기 때문에, 양이온 교환막(143)과 음이온 교환막(144) 사이로 저농도 용액의 제2 유입수와 고농도 용액의 제1 유입수가 교대로 지나간다. 양이온 교환막(143) 또는 음이온 교환막(144)으로 유입된 서로 다른 농도를 갖는 제1 유입수 및 제2 유입수에 의해 양이온 또는 음이온의 교환이 이루어지게 된다. Since the first influent and the second influent flowing into the RED salinity gradient power generation module 140 have different salt concentration differences, a mixture of the second influent of the low-concentration solution and the high-concentration solution is formed between the cation exchange membrane 143 and the anion exchange membrane 144. The first influent passes alternately. Exchange of cations or anions is performed by the first influent and the second influent having different concentrations flowing into the cation exchange membrane 143 or the anion exchange membrane 144.

다시 말해서, 제1 유입수의 나트륨 이온(Na+)은 양이온 만을 선택적으로 통과시키는 양이온 교환막(143)을 통과하여 제1 유입수로부터 제2 유입수로 확산되고, 제1 유입수의 염화 이온(Cl-)는 음이온만을 선택적으로 통과시키는 음이온 교환막(144)을 통과하여 제1 유입수로부터 제2 유입수로 나트륨 이온 과는 반대 방향으로 확산된다. 그 결과, 나트륨 이온이 쏠린 쪽은 양(+)을 띄고, 염화 이온이 쏠린 쪽은 음(-)을 띔에 따라 전압이 발생되게 되는 것이다. In other words, sodium ions (Na + ) of the first influent pass through the cation exchange membrane 143 that selectively passes only cations and diffuse from the first influent to the second influent, and the chloride ions (Cl ) of the first influent are After passing through the anion exchange membrane 144 that selectively passes only negative ions, sodium ions diffuse from the first influent to the second influent in the opposite direction to that of sodium ions. As a result, voltage is generated as the side where sodium ions are concentrated is positive (+) and the side where chloride ions are concentrated is negative (-).

즉, 제1 엔드 플레이트(141)와 연결된 애노드에서 산화 반응이 발생하여 전자가 생성되고, 생성된 전자는 제2 엔드 플레이트(142)와 연결된 캐소드로 이동한다. 제2 엔드 플레이트(142)와 연결된 캐소드에서 환원반응이 일어나면서 전자를 흡수함으로써 전자의 흐름이 생겨 전류(I, 도 2에서 형광등 모양)이 발생하게 된다. 발생된 전류(I)의 크기와 RED 염분차발전 모듈(140)의 내부에서 발생한 전압(V)을 곱한 값이 RED 염분차발전 모듈(140)에 의해 생산되는 전기 에너지의 크기가 될 수 있다. That is, an oxidation reaction occurs at the anode connected to the first end plate 141 to generate electrons, and the generated electrons move to the cathode connected to the second end plate 142 . A reduction reaction occurs at the cathode connected to the second end plate 142 and electrons are absorbed, resulting in a flow of electrons and current (I, in the shape of a fluorescent lamp in FIG. 2 ) is generated. A value obtained by multiplying the generated current (I) by the voltage (V) generated inside the RED salinity gradient generation module 140 may be the magnitude of electrical energy produced by the RED salinity gradient generation module 140.

제1 엔드 플레이트(141)에서는 산화 전극반응이 발생된다. An oxidation electrode reaction occurs in the first end plate 141 .

여기서, 산화 전극반응은 전극 표면반응(전기화학적 반응)과 전극 용액상반응으로 나뉘게 되며, 제1 엔드 플레이트(141)에서의 계면에서 발생되는 반응식, 즉 전극 표면반응(전기화학적 반응)은 하기와 같다. Here, the oxidation electrode reaction is divided into an electrode surface reaction (electrochemical reaction) and an electrode solution phase reaction, and the reaction equation generated at the interface in the first end plate 141, that is, the electrode surface reaction (electrochemical reaction) is same.

[반응식 1][Scheme 1]

2H2O -> O2 + 4OH+ + 4e- 2H 2 O -> O 2 + 4OH + + 4e -

2Cl- -> Cl2 + 2e- 2Cl - -> Cl 2 + 2e -

제1 엔드 플레이트(141)의 계면에서 생성된 화학물질에 의한 반응식, 즉 전극 용액상반응(화학평형반응)은 하기와 같다. 이때, 전극 용액상반응(화학평형반응)은 전극 반응 후에 생성된 산물이 용액으로 확산되어 일어나는 반응을 의미한다. A reaction formula by chemicals generated at the interface of the first end plate 141, that is, an electrode solution phase reaction (chemical equilibrium reaction) is as follows. At this time, the electrode solution phase reaction (chemical equilibrium reaction) refers to a reaction that occurs when a product generated after an electrode reaction is diffused into a solution.

[반응식 2][Scheme 2]

Cl2 + 2NaOH -> NaOCl + Cl_ + Na+ + H2OCl 2 + 2NaOH -> NaOCl + Cl _ + Na + + H 2 O

NaOCl + H2O -> HOCl <-> H+ + OCl- NaOCl + H 2 O -> HOCl <-> H + + OCl -

2OCl- -> O2 + 2Cl- 2OCl - -> O 2 + 2Cl -

여기서, 산화 반응에 이용되는 전극 부재는 백금/타이타늄 메쉬(Pt/Ti mesh), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 타이타늄(Ti) 및 백금(Pt)과 같은 귀금속류 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Here, the electrode member used for the oxidation reaction may be a noble metal such as platinum/titanium mesh (Pt/Ti mesh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), titanium (Ti), and platinum (Pt), but is necessarily limited thereto. it is not going to be

이와 같이, 제1 엔드 플레이트(141)에서 일어나는 산화 반응에 의해 염소계 소독제가 생성된다. As such, the chlorine-based disinfectant is generated by the oxidation reaction occurring in the first end plate 141 .

즉, 제1 엔드 플레이트(141)에서의 산화 반응에 의해 차염소산나트륨(NaOCl)이 생성되고, 사이트가 소독될 수 있으며, 암모니아성 질소가 제거될 수 있다. That is, sodium hypochlorite (NaOCl) is generated by an oxidation reaction in the first end plate 141, the site can be disinfected, and ammonia nitrogen can be removed.

또한, 제2 엔드 플레이트(142)에서는 환원 전극반응이 발생된다. 이때 반응식은 하기와 같다. In addition, a cathode reaction occurs in the second end plate 142 . At this time, the reaction formula is as follows.

[반응식 3][Scheme 3]

O2 + 2H+ + 2e- -> H2O2 (Carbon)O 2 + 2H + + 2e - -> H 2 O 2 (Carbon)

2H2O + 2e- -> H2 + 2OH- 2H 2 O + 2e - -> H 2 + 2OH -

OCl- + H2O + 2e- -> Cl- + 2OH- OCl - + H 2 O + 2e - -> Cl - + 2OH -

여기서, 산화 전극반응에 이용되는 전극 부재는 백금/타이타늄 메쉬(Pt/Ti mesh), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 타이타늄(Ti), 백금(Pt)과 같은 귀금속류나 탄소(C) 중에서 적어도 하나로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Here, the electrode member used in the oxidation electrode reaction is selected from precious metals such as platinum/titanium mesh (Pt/Ti mesh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), titanium (Ti), and platinum (Pt) or carbon (C). At least one may be provided, but is not necessarily limited thereto.

제2 엔드 플레이트(141)에서 일어나는 환원 전극 반응에 의해 해수 내에 과산화수소(H2O2)가 생성되며, 해수 내에 잔존하였던 염소(Cl)가 제거될 수 있고, 사이트가 소독될 수 있다. Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is generated in the seawater by the reduction electrode reaction occurring at the second end plate 141, chlorine (Cl) remaining in the seawater can be removed, and the site can be disinfected.

더욱이, 해수 내의 입자성 유기물의 필터링(filltering)이 되며, pH가 중화되는 장점이 있다. Moreover, it has the advantage of filtering particulate organic matter in seawater and neutralizing pH.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제1, 제2 엔드 플레이트(141,142)는 본체(1410), 전극 부재(1420), 하우징(1440) 및 집전체(1430)를 포함한다. Referring to FIGS. 4 and 5 , the first and second end plates 141 and 142 include a body 1410 , an electrode member 1420 , a housing 1440 and a current collector 1430 .

본체(1410)는 내부에 전극 반응을 위한 반응 챔버(1414)가 형성된다. The body 1410 has a reaction chamber 1414 for electrode reaction formed therein.

또한, 본체(1410)의 일 단부에는 적어도 하나의 전극 부재(1420)가 결합된다. In addition, at least one electrode member 1420 is coupled to one end of the main body 1410 .

이를 위해, 본체(1410)의 일 단부에는 전극부재 안착홈(1415)이 형성될 수 있다.To this end, an electrode member seating groove 1415 may be formed at one end of the main body 1410 .

전극 부재(1420)는 적어도 하나 이상으로 마련될 수 있으며, 필요한 개수에 따라 본체(1410)의 내부에 위치되는 전극 부재(1420)의 개수가 달라질 수 있다. At least one electrode member 1420 may be provided, and the number of electrode members 1420 positioned inside the main body 1410 may vary according to the required number.

전극 부재(1420)가 복수 개로 마련되는 경우, 본체(1410)의 일 단부에 복수 개의 전극 부재(1420)가 겹쳐질 수 있다. When a plurality of electrode members 1420 are provided, the plurality of electrode members 1420 may overlap one end of the main body 1410 .

참고로, 전극 부재(1420)의 두께는 수십 미리미터(mm) ~ 수십 센티미터(cm)로 형성될 수 있으며, 이에 따라 전극 부재(1420)의 개수가 달라질 수 있다. For reference, the electrode member 1420 may have a thickness of several tens of millimeters (mm) to several tens of centimeters (cm), and accordingly, the number of electrode members 1420 may vary.

예를 들어, 전극 부재(1420)는 1 ~ 10 장 내외의 멀티 전극으로 마련될 수 있며, 이에 따라 전극 부재(1420)의 개수가 달라질 수 있다. For example, the electrode member 1420 may be provided as a multi-electrode of about 1 to 10 sheets, and accordingly, the number of electrode members 1420 may vary.

더욱이, 전극 부재(1420)는 유무기오염, 손상, 오래된 전극 등 오염 전극을 포함할 수 있으며, 이에 따라서도 전극 부재(1420)의 개수가 달라질 수 있다. Furthermore, the electrode member 1420 may include contaminated electrodes such as organic/inorganic contamination, damage, or old electrodes, and accordingly, the number of electrode members 1420 may vary.

상기한 같이, 전극 부재(1420)의 개수에 따라서 본체(1410)에 형성되는 전극부재 안착홈(1415)의 형태가 달라지게 될 수 있으며, 전극부재 안착홈(1415)의 형태는 이에 한정되지 않는다. As described above, the shape of the electrode member seating groove 1415 formed in the main body 1410 may vary depending on the number of electrode members 1420, and the shape of the electrode member seating groove 1415 is not limited thereto. .

즉, 전극 부재(1420)는 소재, 두께, 전극의 개수(멀티 전극) 또는 오염된 전극의 개수(오염 전극) 등에 따라서 RED 염분차발전 모듈(140)의 운전/정지 시 편리하게 교체 및 제거가 가능할 수 있는 이점이 있다. That is, the electrode member 1420 can be conveniently replaced and removed during operation/stop of the RED salinity differential power generation module 140 according to the material, thickness, number of electrodes (multi-electrode) or number of contaminated electrodes (contaminated electrode), etc. There are possible advantages.

본체(1410)에는 가스 배출홀(1412)이 마련될 수 있다. A gas discharge hole 1412 may be provided in the main body 1410 .

가스 배출홀(1412)은 반응 챔버(1414) 내에서 전극 반응 과정에서 생성된 반응 가스를 반응 챔버(1414)로부터 배출하기 위한 것이다. The gas discharge hole 1412 is for discharging a reaction gas generated during an electrode reaction within the reaction chamber 1414 from the reaction chamber 1414 .

이에 따라, 가스 배출홀(1412)은 반응 챔버(1414)와 연통되도록 마련되어, 반응 챔버(1414)의 내부에서 발생된 가스를 반응 챔버(1414)의 외부로 더욱 빠르게 배출되도록 할 수 있다. Accordingly, the gas discharge hole 1412 is provided to communicate with the reaction chamber 1414, so that the gas generated inside the reaction chamber 1414 can be more quickly discharged to the outside of the reaction chamber 1414.

여기서, 본체(1410)의 반응 챔버(1414) 내에서는 전극 반응 과정에서 발생되는 반응 가스는 수소 가스를 포함할 수 있다. 특히, 본체(1410)의 전극 반응 중에서 환원 반응 쪽에서는 수소 가스가 발생된다. Here, in the reaction chamber 1414 of the main body 1410, the reaction gas generated during the electrode reaction process may include hydrogen gas. In particular, hydrogen gas is generated on the reduction reaction side of the electrode reaction of the main body 1410 .

도면에는 도시하지 않았지만, 생성된 수소 가스는 가스 배출홀(1412)을 통해 반응 챔버(1410)와 연결된 포집 탱크(미도시)에 별도로 포집될 수 있다. 포집 탱크에 포집된 수소 가스를 에너지원으로도 활용할 수 있는 이점이 있다. Although not shown in the drawing, the generated hydrogen gas may be separately collected in a collection tank (not shown) connected to the reaction chamber 1410 through the gas discharge hole 1412 . There is an advantage in that the hydrogen gas collected in the collection tank can be used as an energy source.

본체(1410)의 타 단부에는 하우징(1440)이 결합된다. A housing 1440 is coupled to the other end of the body 1410.

하우징(1440)은 본체(1410)의 타 단부의 내측에 결합된다. The housing 1440 is coupled to the inside of the other end of the body 1410.

이를 위해, 본체(1410)의 내측면에는 하우징 결합부(1411)가 형성되고, 하우징(1440)의 외주면에는 본체 결합부(1441)가 형성된다. To this end, the housing coupling part 1411 is formed on the inner surface of the main body 1410, and the main body coupling part 1441 is formed on the outer circumferential surface of the housing 1440.

본체(1410)에 형성된 하우징 결합부(1411)와 하우징(1440)의 외주면에 형성된 본체 결합부(1441)는 나사산의 형태로 형성되어 서로 결합되는 형태를 갖는다. The housing coupling portion 1411 formed on the main body 1410 and the body coupling portion 1441 formed on the outer circumferential surface of the housing 1440 are formed in the form of a screw thread and coupled to each other.

한편, 하우징(1440)의 외주면에는 적어도 하나의 장착 보조부재(1446)가 결합될 수 있다. Meanwhile, at least one mounting auxiliary member 1446 may be coupled to an outer circumferential surface of the housing 1440 .

장착 보조부재(1446)는 하우징(1440)의 외주면에 형성된 본체 결합부(1441)와 인접한 위치에 마련된다. The mounting auxiliary member 1446 is provided at a position adjacent to the body coupling part 1441 formed on the outer circumferential surface of the housing 1440 .

도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 하우징(1440)을 본체(1410)에 결합할 때에 장착 보조부재(1446)에 의해 본체(1410)에 1차적으로 눌러서 결합하고, 결합한 이후에 본체(1410)의 하우징 결합부(1411)에 하우징(1440)의 본체 결합부(1441)와 결합되도록 한다. 이로 인하여, 본체(1410)에 대한 하우징(1440)의 결합을 더욱 편리하게 할 수 있다. As shown in (a) of FIG. 6, when the housing 1440 is coupled to the main body 1410, the mounting auxiliary member 1446 is primarily pressed and coupled to the main body 1410, and after coupling, the main body ( The housing coupling portion 1411 of the housing 1410 is coupled to the main body coupling portion 1441 of the housing 1440 . Due to this, coupling of the housing 1440 to the main body 1410 can be made more convenient.

도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 장착 보조부재(1446)가 하우징(1440)의 외주면의 본체 결합부(1441)와 인접한 위치에 마련되기 때문에, 하우징(1440)이 본체(1410)에 결합된 이후에는 하우징(1440)과 본체(1410) 사이의 틈을 커버할 수 있게 된다. As shown in (b) of FIG. 6, since the mounting auxiliary member 1446 is provided at a position adjacent to the body coupling part 1441 on the outer circumferential surface of the housing 1440, the housing 1440 is attached to the body 1410. After being coupled, the gap between the housing 1440 and the main body 1410 can be covered.

하우징(1440)에는 적어도 하나 이상의 유로(1443,1444)가 형성될 수 있다. At least one or more flow channels 1443 and 1444 may be formed in the housing 1440 .

하우징(1440)에 형성된 유로(1443,1444)는 반응 챔버(1414)의 내부에서 전극 부재(1420)와의 전극 반응을 위해 적어도 하나의 유입수가 유입되도록 하기 위한 유입 유로(1443)와 반응 챔버(1414)의 내부에서 반응이 끝난 유입수가 배출되도록 하기 위한 배출 유로(1444)를 포함한다.The flow passages 1443 and 1444 formed in the housing 1440 include an inflow passage 1443 and a reaction chamber 1414 for allowing at least one inflow water to flow in for an electrode reaction with the electrode member 1420 inside the reaction chamber 1414. ) Includes a discharge passage 1444 for discharging the influent after the reaction from the inside.

이때, 유입 유로(1443)와 배출 유로(1444)는 하우징(1440)의 길이 방향을 따라 서로 소정 간격을 두고 형성될 수 있다. In this case, the inlet passage 1443 and the outlet passage 1444 may be formed at a predetermined interval from each other along the longitudinal direction of the housing 1440 .

본체(1410)의 내부에는 간격 유지부재(1450)가 추가로 마련될 수 있다. A gap maintaining member 1450 may be additionally provided inside the main body 1410 .

간격 유지부재(1450)는 반응 챔버(1414)의 최소 부피를 유지하기 위한 것으로, 본체(1410)에 결합된 하우징(1440)과 본체(1410) 사이에 마련될 수 있다. The gap maintaining member 1450 is for maintaining a minimum volume of the reaction chamber 1414 and may be provided between the housing 1440 coupled to the main body 1410 and the main body 1410 .

간격 유지부재(1450)는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 반응 챔버(1414)의 폭 방향을 따라 상측 및 하측에 각각 하나씩 마련되는 것이 바람직하다. Although at least one space maintaining member 1450 may be included, it is preferable to provide one each on the upper and lower sides along the width direction of the reaction chamber 1414 .

이와 같이, 적어도 2개의 간격 유지부재(1450)를 이용하여 본체(1410)에 하우징(1440)이 결합되더라도 전극 반응을 위한 반응 챔버(1414)의 최소 부피를 유지할 수 있다. In this way, even when the housing 1440 is coupled to the main body 1410 by using at least two space maintaining members 1450, the minimum volume of the reaction chamber 1414 for the electrode reaction may be maintained.

참고로, 간격 유지부재(1450)의 길이에 따라 반응 챔버(1414)의 최소 부피가 달라지게 될 수 있다. For reference, the minimum volume of the reaction chamber 1414 may vary according to the length of the gap maintaining member 1450 .

본체(1410)의 내부에는 집전체(1430)가 위치된다. A current collector 1430 is positioned inside the main body 1410 .

집전체(1430)는 본체(1410)의 내부에 형성된 반응 챔버(1414)의 부피를 조절하기 위한 것이다. The current collector 1430 is for adjusting the volume of the reaction chamber 1414 formed inside the main body 1410 .

집전체(1430)는 하우징(1440)의 내부를 관통하여 결합되어 본체(1410)와 하우징(1440) 사이에 형성된 반응 챔버(1414)의 부피를 조절한다. The current collector 1430 passes through the inside of the housing 1440 and is coupled to adjust the volume of the reaction chamber 1414 formed between the body 1410 and the housing 1440 .

집전체(1430)는 지지부(1432) 및 간격 조절부(1434)를 포함한다. The current collector 1430 includes a support part 1432 and a space adjusting part 1434 .

지지부(1432)는 본체(1410)의 내부에 겹쳐진 형태로 적층된 전극 부재(1420)와 접촉되도록 일면이 평평하게 형성된다. One surface of the support portion 1432 is formed to be flat so as to come into contact with the electrode member 1420 stacked in an overlapping manner on the inside of the main body 1410 .

지지부(1432)의 단부는 전극 부재(1420)를 밀어주는 형태를 가지며, 하우징(1440)과의 접촉 면적에 따라 전극 부재(1420)와 접촉 여부가 달라질 수 있다. An end of the support portion 1432 has a shape that pushes the electrode member 1420 , and whether or not it contacts the electrode member 1420 may vary depending on a contact area with the housing 1440 .

간격 조절부(1434)는 지지부(1432)로부터 축 방향을 따라 연장 형성된다. 간격 조절부(1434)는 하우징(1440)과 결합되는 부분이다. The spacing adjusting part 1434 extends from the support part 1432 along the axial direction. The gap adjusting unit 1434 is a part coupled to the housing 1440 .

이를 위해, 하우징(1440)의 내측면에는 집전체 체결부(1442)가 형성되고, 집전체 체결부(1442)에는 간격 조절부(1434)가 결합된다. To this end, a current collector fastening part 1442 is formed on an inner surface of the housing 1440, and a gap adjusting part 1434 is coupled to the current collector fastening part 1442.

간격 조절부(1434)와 집전체 체결부(1442)의 체결 면적에 따라 본체(1410)의 반응 챔버(1414)의 부피가 달라지게 될 수 있다. The volume of the reaction chamber 1414 of the main body 1410 may vary according to the fastening area of the gap control unit 1434 and the current collector fastening unit 1442 .

간격 조절부(1434)는 집전체(1430)의 외주면에 나사산의 형태로 형성되고 집전체 체결부(1442)는 하우징(1440)의 내부에 나사산의 형태로 형성됨으로써, 서로 결합되게 된다. The gap control part 1434 is formed in the form of a screw thread on the outer circumferential surface of the current collector 1430 and the current collector fastening part 1442 is formed in the form of a screw thread inside the housing 1440, so that they are coupled to each other.

또한, 집전체(1430)의 단부에는 적어도 하나의 오링(1460)이 마련될 수 있다. In addition, at least one O-ring 1460 may be provided at an end of the current collector 1430 .

이에 따라, 집전체(1430)의 간격 조절부(1434)와 하우징(1440)의 집전체 체결부(1442) 사이의 틈을 커버할 수 있게 된다. Accordingly, it is possible to cover a gap between the gap adjusting part 1434 of the current collector 1430 and the current collector fastening part 1442 of the housing 1440 .

실험예Experimental example

RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템(100, 이하 '순환식 시스템' 이라 함)에서의 출력, 산화제 생성 결과, 장기운전 결과, 수처리 살균 및 해수 재이용 횟수에 따른 성능 및 RED 염분차발전 모듈(140)을 이용한 결과에 따른 성능을 알아보기 위하여 실험을 수행하였다. Output in the circulation system (100, hereinafter referred to as 'circulation system') using the RED salinity gradient power generation module, oxidant generation result, long-term operation result, performance according to the number of times of water treatment sterilization and seawater reuse, and RED salinity gradient power module ( 140) was used, and an experiment was conducted to find out the performance according to the results.

참고로, 실험은 도 7과 같이 셋팅한 상태에서 진행하였다. For reference, the experiment was conducted in a state set as shown in FIG. 7 .

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 순환식 시스템(100)에 의해 발생된 출력 및 산화제(SW) 생성 결과를 나타낸 그래프이다. 8 and 9 are graphs showing output and oxidizing agent (SW) generation results generated by the circulation system 100 according to an embodiment of the present invention.

순환식 시스템(100)의 출력 및 산화제 생성에 대한 시험은 전극 용액이 20% Pt/C/CC인 경우와 산성 플라즈마(Acid-plasma/CC) 인 경우에서 각각 수행하였다. Tests on the output and oxidant generation of the circulating system 100 were performed when the electrode solution was 20% Pt/C/CC and acid-plasma/CC, respectively.

참고로, 실험값은 RSM에 의한 예측 수준과 일치하는 실험값으로 나타냈다. For reference, the experimental values are shown as experimental values consistent with the predicted level by RSM.

20% Pt/C/CC Ac인 전극 용액을 포함하는 순환식 시스템(100)과 산성 플라즈마(Acid-plasma/CC) 인 전극 용액을 포함하는 순환식 시스템(100)의 시간(time/hr) 대비 출력은 단기 안정성(Short-term stability)의 측면에서 보면 산성 플라즈마(Acid-plasma/CC) 인 전극 용액을 포함하는 순환식 시스템(100)에서 더욱 높은 것으로 나타났다. Comparison of time (time/hr) between the circulating system 100 including an electrode solution of 20% Pt/C/CC Ac and the circulating system 100 including an electrode solution of acid-plasma/CC In terms of short-term stability, the output was found to be higher in the circulating system 100 including the acid-plasma/CC electrode solution.

또한, 20% Pt/C/CC Ac 인 전극 용액을 포함하는 순환식 시스템(100)과 산성 플라즈마(Acid-plasma/CC) 인 전극 용액을 포함하는 순환식 시스템(100)의 시간(time/hr) 대비 하이포아염소산의 농도(HClO concentration, mg/L)는 산성 플라즈마(Acid-plasma/CC) 인 전극 용액을 포함하는 순환식 시스템(100)에서 더욱 높은 산화제가 생성된 것으로 나타났다. In addition, the time (time/hr) of the circulating system 100 including an electrode solution of 20% Pt/C/CC Ac and the circulating system 100 including an electrode solution of acid-plasma (Acid-plasma/CC) ), the concentration of hypochlorous acid (HClO concentration, mg/L) was found to be higher in the circulating system 100 containing the electrode solution, which is acid-plasma/CC.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환식 시스템(100)을 장기적으로 운전한 결과를 나타낸 그래프이다. 10 to 13 are graphs showing the results of long-term operation of the circulation type system 100 according to an embodiment of the present invention.

참고로, 자연적인 해수를 사용하는 경우에 안정적인 전력 생산이 90% 이상인 것으로 나타났으며, 전력 생산이 대략적으로 60일 동안에 가능한 것으로 나타났다. For reference, when using natural seawater, stable power production was found to be more than 90%, and power generation was possible for approximately 60 days.

도 10의 (a)의 그래프를 참조하면, 제1 유입수(염수, HC)가 안정적인 출력(그래프에서 검은색 동그라미 부분) 및 압력(bar) 값(그래프에서 파란색 동그라미 부분)을 갖는 것으로 나타났다. Referring to the graph of FIG. 10 (a), the first influent (salt water, HC) was found to have a stable output (black circled part in the graph) and pressure (bar) value (blue circled part in the graph).

또한, 도 10의 (b)를 참조하면, 순환식 시스템(100)을 장기적으로 운전하더라도, RED 염분차발전 모듈(140)의 내부는 초기(initial), 100h, 300h, 400h, 500h 및 680h 시간이 경과되어도 내부가 오염되지 않고 비교적 깨끗하게 유지되는 것을 알 수 있다. In addition, referring to (b) of FIG. 10, even if the circulatory system 100 is operated for a long time, the inside of the RED salinity differential power generation module 140 is initially, 100h, 300h, 400h, 500h and 680h time It can be seen that even after this elapsed time, the inside is not contaminated and remains relatively clean.

본 발명의 실시예에 따른 순환식 시스템(100)을 통한 소독 효율(%)은 하기와 같은 수학식을 통해 계산할 수 있다. Disinfection efficiency (%) through the circulation system 100 according to an embodiment of the present invention can be calculated through the following equation.

도 11을 참조하면, 소독 효율은 5분 내 ≥99.5±0.2%로 미생물이 거의 완벽하게 사멸하는 것으로 나타났다. Referring to FIG. 11, the disinfection efficiency was ≧99.5±0.2% within 5 minutes, indicating that microorganisms were almost completely killed.

이때, 생성된 염소계열 산화제 생성 농도는 약 600시간 후 대략적으로 400g/mL이하로 잔류되는 것을 확인하였다. At this time, it was confirmed that the concentration of the generated chlorine-based oxidizing agent remained approximately 400 g/mL or less after about 600 hours.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 순환식 시스템(100)에서 자연적인 해수(seawater)의 사용 및 재활용(5 cycle)에 따라 RED 염분차발전 모듈(140)에서 사용되는 출력이 순환 사이클에 따라 순차적으로 감소되었으며, 제1 유입수의 pH도 순차적으로 감소하는 것으로 나타났다. 12, according to the use and recycling (5 cycle) of natural seawater in the circulation system 100 according to an embodiment of the present invention, the output used in the RED salinity differential power generation module 140 is circulated It was found that it decreased sequentially according to the cycle, and the pH of the first influent also decreased sequentially.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 순환식 시스템(100)에서 전기분해 소독 모드로 유지하고, 해수의 순환 사이클을 5 사이클까지 늘렸을 때의 수질 변화를 실험하였다. On the other hand, in the circulation system 100 according to an embodiment of the present invention, the water quality change was tested when the electrolysis disinfection mode was maintained and the seawater circulation cycle was increased to 5 cycles.

실험 결과는 제1 유입수에 대한 pH, 전도도(conductivity), 미생물 수(Bacturia), 탁도(Turbidity), 총유기탄소(TOC)는 하기 [표 1]과 같이 나타났다. 참고로, 제2 유입수에 대한 pH 및 전도도는 하기 [표 2]와 같이 나타났다. The experimental results showed the pH, conductivity, microbial count, turbidity, and total organic carbon (TOC) of the first influent as shown in [Table 1]. For reference, the pH and conductivity of the second influent were shown in [Table 2].

RED 염분차발전 모듈(140)로 유입되는 제1 유입수(HC)의 유속은 100ml/min이고, 제2 유입수(LC)의 유속은 100ml/min 이다. The flow rate of the first influent HC flowing into the RED salinity gradient power generation module 140 is 100 ml/min, and the flow rate of the second influent LC is 100 ml/min.

[표 1]을 참조하면, RED 염분차발전 모듈(140)의 제1 유입수로 사용되는 해수의 수질 중 pH는 중성으로 잘 유지되는 것으로 나타났으며, 전도도는 이온 교환에 따라 각 사이클(cycle) 별로 10 ~ 30% 이내에서 감소하는 것으로 나타났다. Referring to [Table 1], it was found that the pH of the water quality of the seawater used as the first influent of the RED salinity gradient power generation module 140 was well maintained in neutral, and the conductivity was maintained at each cycle according to ion exchange It has been shown to decrease in the range of 10 to 30%.

가장 중요한 해수 내 미생물 수 농도는 초기 2275 CFUs/mL으로 존재하였으나, 온사이트 전기분해 소독으로 약 99% 이상 감소하는 것으로 나타났다. The most important concentration of microorganisms in seawater was initially 2275 CFUs/mL, but was reduced by more than 99% with on-site electrolytic disinfection.

탁도는 5 순환 사이클 시에 50% 이내로 감소하였으며, 총 유기탄소는 5% 이내에서 감소하는 것으로 나타났다. Turbidity was reduced within 50% at the time of 5 cycles, and total organic carbon was found to be reduced within 5%.

참고로, [표 2]를 참조하면, RED 염분차발전 모듈(140)의 제1 유입수로 사용되는 담수(LC)의 경우 pH는 중성으로 제1 유입수로 사용되는 해수(HC)와 유사하게 나타났으며, 전도도는 각 사이클 별로 3.0 ~ 5.0(ms/cm) 정도로 나타났다. For reference, referring to [Table 2], in the case of fresh water (LC) used as the first influent of the RED salinity gradient power module 140, the pH is neutral and similar to that of seawater (HC) used as the first influent. and the conductivity was about 3.0 ~ 5.0 (ms/cm) for each cycle.

상기의 [표 1] 및 [표 2]에서와 같이, 제1 유입수는 살균을 수행한 이후에 순환 및 재활용에 따라 pH, 전도도, 미생물 수, 탁도, 총유기탄소가 감소하였으나, 제2 유입수는 살균을 수행한 이후에 순환 및 재활용을 하더라도 pH 및 전도도는 크게 감소하지는 않는 것으로 나타났다. As shown in [Table 1] and [Table 2], the pH, conductivity, number of microorganisms, turbidity, and total organic carbon of the first influent decreased according to circulation and recycling after sterilization, but the second influent It was found that the pH and conductivity did not significantly decrease even if circulation and recycling were performed after sterilization.

도 13을 참조하면, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템(100)의 최적화를 위한 반응표면 분석 통계학적 모델링을 수행한 결과를 나타낸 도면이다. Referring to FIG. 13, it is a diagram showing the result of statistical modeling of response surface analysis for optimization of the circulatory system 100 using the RED salinity gradient power generation module.

반응표면 분석 통계학적 모델링에 의해 최적화된 예측 수준은 하기 [표 3]과 같다. The predicted levels optimized by response surface analysis statistical modeling are shown in Table 3 below.

[표 3]에 도시한 바와 같이, 순환식 시스템(100)을 이용하여 최대 출력 및 최대 소독효율, 최단처리시간을 도출하기 위한 운전조건으로 반응표면 분석 통계학적 모델링을 수행하였다. 이 결과, 순환식 시스템(100)의 전류밀도는 30 A/m2, 유속은 424 mL/min 및 처리시간은 6.7 min 의 운전조건이 도출 되었다. 또한, 해당 조건에서 순환식 시스템(100)의 최대출력은 0.24W, pH는 8, 소독 효율은 99.5%, 그리고 염소 산화제는 38 mg/L 의 성능을 보이는 것으로 나타났다. As shown in [Table 3], response surface analysis statistical modeling was performed using the circulation system 100 under operating conditions to derive maximum output, maximum disinfection efficiency, and shortest treatment time. As a result, the current density of the circulating system 100 was 30 A/m 2 , the flow rate was 424 mL/min, and the treatment time was 6.7 min. In addition, the maximum output of the circulating system 100 under the conditions was 0.24 W, the pH was 8, the disinfection efficiency was 99.5%, and the chlorine oxidizing agent showed performance of 38 mg/L.

한편, 도 14를 참조하면, 도 3에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 순환식 시스템(100)에서 소독 효율은 생성된 산화제를 해수 탱크에 주입하는 비율이 늘어날수록 미생물 사멸률이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 미생물 사멸률은 20% 이상부터 사멸률이 99% 이상을 계속적으로 유지하는 것으로 나타났다. On the other hand, referring to FIG. 14, the disinfection efficiency in the circulation system 100 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. appear. In addition, the microbial death rate was found to continuously maintain 99% or more from 20% or more.

상기한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템(100)은, 탄소 재질의 전극 부재를 이용한 해수 전기 분해를 통해 유입수 내의 유무기 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다. According to the above configuration, according to the present invention The circulation system 100 using the RED salinity gradient power generation module can effectively remove organic and inorganic contaminants in influent water through seawater electrolysis using a carbon electrode member.

또한, 본 발명의 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템(100)은, RED 염분차발전 모듈 내부의 전극 부재와 집전체 사이의 간격이 확보됨으로써 반응 챔버의 부피를 변경할 수 있고, 반응 챔버 내에서 발생되는 반응 가스를 RED 염분차발전 모듈의 외부로 배출시키는 것이 용이할 수 있다. 더욱이, RED 염분차발전 모듈의 구조가 간편해짐에 따라 전극 부재와 집전체의 체결 방식이 편리하게 되고, 그에 따라 유지 및 보수가 용이하게 되는 장점이 있다. In addition, the circulation system 100 using the RED salinity gradient power generation module of the present invention can change the volume of the reaction chamber by securing a gap between the electrode member and the current collector inside the RED salinity gradient power module, and in the reaction chamber It may be easy to discharge the reaction gas generated in RED to the outside of the salinity gradient power generation module. Moreover, as the structure of the RED salinity gradient power generation module is simplified, the fastening method between the electrode member and the current collector becomes convenient, and accordingly, there is an advantage in that maintenance and repair are easy.

또한, 본 발명의 RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템(100)은, 자연적인 해수(sea water)를 이용하여 전극 용액 및 염수로 활용하고 이를 재활용 함에 따라 RED 염분차발전 모듈의 출력을 감소시킬 수 있으며, RED 염분차발전 모듈의 내부 pH도 대폭 줄어드는 효과가 있다. In addition, the circulation system 100 using the RED salinity gradient power generation module of the present invention uses natural sea water as an electrode solution and brine and recycles it, thereby reducing the output of the RED salinity gradient power module and the internal pH of the RED salinity gradient power generation module is also significantly reduced.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, in one embodiment of the present invention, specific details such as specific components and limited embodiments and drawings have been described, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is based on the above embodiments. It is not limited, and those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be determined, and all things equivalent or equivalent to the claims as well as the following claims belong to the scope of the present invention.

100: 순환식 시스템
110: 해수 탱크
120: 제1 유입수 탱크
130: 제2 유입수 탱크
140: RED 염분차발전 모듈
141,142: 제1, 제2 엔드 플레이트
143,144: 양이온 교환막, 음이온 교환막
1410: 본체
1420: 전극 부재
1430: 집전체
1440: 하우징
1450: 간격 유지부재
1460: 오링
150: 계측기
160: 제어장치
100: circulation system
110: sea water tank
120: first influent tank
130: second influent tank
140: RED salinity gradient power generation module
141, 142: first and second end plates
143,144: cation exchange membrane, anion exchange membrane
1410: body
1420: electrode member
1430: entire collector
1440: housing
1450: spacing maintaining member
1460: O-ring
150: instrument
160: control device

Claims (15)

적어도 2가지 이상의 유입수가 유입되며, 내부로 유입된 유입수의 농도차를 이용하여 전력을 생산하는 RED 염분차발전 모듈;
해수(seawater)를 수용하는 해수 탱크;
해수 탱크로부터 해수를 공급받고, 공급받은 해수를 제1 유입수 또는 전극 용액 중에서 적어도 하나로써 RED 염분차발전 모듈로 공급하는 제1 유입수 탱크; 및
제1 유입수와 다른 염 농도를 갖는 제2 유입수가 저장되되, RED 염분차발전 모듈로 제2 유입수를 공급하는 제2 유입수 탱크;
를 포함하며,
제1 유입수 탱크로 공급된 해수는 전극 용액으로서 RED 염분차발전 모듈로 공급되거나 제1 유입수 탱크로 공급된 해수는 제1 유입수로서 RED 염분차발전 모듈로 공급된 이후에 해수 탱크 또는 제1 유입수 탱크 중에서 적어도 하나로 공급되도록 마련된, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
A RED salinity gradient power generation module for generating electric power using a concentration difference of at least two kinds of inflow water and a concentration difference of the inflow water flowing into the inside;
a seawater tank for accommodating seawater;
A first influent tank for receiving seawater from the seawater tank and supplying the received seawater to the RED salinity gradient power module as at least one of the first influent or an electrode solution; and
a second influent tank for storing second influent having a salt concentration different from that of the first influent and supplying the second influent to the RED salinity gradient power generation module;
Including,
The seawater supplied to the first influent tank is supplied to the RED salinity gradient power module as an electrode solution, or the seawater supplied to the first influent tank is supplied to the RED salinity gradient power module as the first influent, and then the seawater tank or the first influent tank Arranged to be supplied with at least one of them, a circulating system using a RED salinity gradient power generation module.
제1항에 있어서,
제1 유입수 탱크로부터 배출된 해수의 일부는 RED 염분차발전 모듈로 공급되어 전기분해 반응을 통해 해수 내에 존재하는 미생물이 소멸되고,
미생물이 소멸된 이후의 해수는 RED 염분차발전 모듈로부터 배출되어 제1 유입수 탱크로 유입되어 재순환되도록 마련된, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 1,
Part of the seawater discharged from the first influent tank is supplied to the RED salinity gradient power generation module, and microorganisms present in the seawater are destroyed through an electrolysis reaction,
A circulating system using a RED salinity gradient power module, in which seawater after microorganisms are destroyed is discharged from the RED salinity gradient power module and introduced into the first influent tank to be recycled.
제2항에 있어서,
미생물이 소멸된 이후의 해수는 제1 유입수 탱크에 수용된 해수와 함께 RED 염분차발전 모듈로 공급되고, RED 염분차발전 모듈로 공급된 이후의 해수는 해수 탱크 또는 제1 유입수 탱크 중에서 적어도 하나로 공급되도록 마련된, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 2,
The seawater after microorganisms are destroyed is supplied to the RED salinity gradient power generation module together with the seawater contained in the first influent tank, and the seawater after being supplied to the RED salinity gradient power module is supplied to at least one of the seawater tank and the first influent tank. Circulation system using RED salinity gradient power generation module.
제1항에 있어서,
해수 탱크는 양식장, 정수 및 하폐수의 처리가 가능한 수처리 장치를 포함하는, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 1,
The seawater tank is a circulatory system using a RED salinity gradient power generation module, including a water treatment device capable of processing farms, purified water and wastewater.
제 1항에 있어서,
상기 RED 염분차발전 모듈은,
염수 채널과 담수 채널을 번갈아 형성하며, 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)가 양 단부에 각각 마련되되 서로 이격된 상태에서 교대로 배치되는 양이온 교환막 및 음이온 교환막; 및
캐소드 및 애노드에 각각 연결되며, 서로 대향되는 위치에 배치되는 제1, 제2 엔드 플레이트를 포함하고,
제1, 제2 엔드 플레이트의 내부에는 적어도 하나의 전극 부재가 마련되며,
전극 부재는 백금/타이타늄 메쉬(Pt/Ti mesh), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 타이타늄(Ti), 백금(Pt) 및 탄소(C) 중에서 적어도 하나로 마련되는, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 1,
The RED salinity gradient power generation module,
A cation exchange membrane and an anion exchange membrane alternately forming salt water channels and fresh water channels, and having anodes and cathodes provided at both ends, but spaced apart from each other, alternately disposed; and
It includes first and second end plates connected to the cathode and the anode, respectively, and disposed opposite to each other;
At least one electrode member is provided inside the first and second end plates,
The electrode member is provided with at least one of platinum / titanium mesh (Pt / Ti mesh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), titanium (Ti), platinum (Pt) and carbon (C), RED salinity differential power generation module circulatory system used.
제5항에 있어서,
제1, 제2 엔드 플레이트는,
내부에 전극 반응을 위한 반응 챔버가 형성되는 본체;
본체의 일 단부에 결합되는 적어도 하나 이상의 전극 부재;
본체의 타 단부에 결합되는 하우징; 및
하우징의 내부에 관통 결합되어 본체와 하우징 사이에 형성된 반응 챔버의 부피를 조절하기 위한 집전체를 포함하는, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 5,
The first and second end plates,
A main body in which a reaction chamber for electrode reaction is formed therein;
At least one electrode member coupled to one end of the body;
a housing coupled to the other end of the main body; and
A circulation system using a RED salinity differential power generation module, including a current collector coupled to the inside of the housing to adjust the volume of the reaction chamber formed between the body and the housing.
◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 7 was abandoned when the registration fee was paid.◈ 제6항에 있어서,
본체의 내측면에는 하우징 결합부가 형성되고,
하우징의 외주면에는 본체 결합부가 형성되며,
하우징 결합부에는 및 본체 결합부가 결합되는, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 6,
A housing coupling part is formed on the inner surface of the main body,
A body coupling portion is formed on the outer circumferential surface of the housing,
A circulation system using a RED salt gradient power generation module in which a housing joint and a main body joint are coupled.
제6항에 있어서,
하우징의 내측면에는 집전체 체결부가 형성되고,
집전체는,
전극 부재와 접촉되도록 일면이 평평하게 형성된 지지부; 및
지지부로부터 축 방향을 따라 연장 형성되며, 외주면에 집전체 체결부와 결합되는 간격 조절부를 포함하며,
집전체 체결부에 대한 간격 조절부의 결합 면적에 따라 반응 챔버의 부피가 달라지도록 마련된, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 6,
A current collector fastening portion is formed on the inner surface of the housing,
the whole house,
a support portion having one surface flat to be in contact with the electrode member; and
It extends from the support part along the axial direction and includes a gap adjusting part coupled to the current collector fastening part on the outer circumferential surface,
A circulation system using a RED salinity gradient power generation module, in which the volume of the reaction chamber is prepared to vary according to the area of the gap control unit coupled to the current collector fastening unit.
◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 9 was abandoned when the registration fee was paid.◈ 제8항에 있어서,
하우징에는,
집전체 체결부와 인접한 위치에 적어도 하나의 장착 보조부재가 추가로 마련되는, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 8,
in the housing,
At least one mounting auxiliary member is additionally provided at a location adjacent to the current collector fastening unit, a circulation system using a RED salinity gradient power generation module.
◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 10 was abandoned when the registration fee was paid.◈ 제6항에 있어서,
반응 챔버에는, 반응 챔버 내에서의 반응을 위한 최소한의 부피가 유지되도록 적어도 하나의 간격 유지부재가 추가로 마련되고,
간격 유지부재는 본체와 하우징 사이에 위치되는, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 6,
In the reaction chamber, at least one gap maintaining member is additionally provided so that a minimum volume for reaction in the reaction chamber is maintained,
The distance maintaining member is located between the main body and the housing, a circulation system using a RED salt gradient power generation module.
◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 11 was abandoned when the registration fee was paid.◈ 제6항에 있어서,
본체에는,
반응 챔버 내에서 생성된 가스가 배출되도록 하기 위한 적어도 하나의 가스 배출홀이 마련되고,
가스 배출홀은 반응 챔버와 연통되는, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 6,
In the body,
At least one gas discharge hole is provided to allow gas generated in the reaction chamber to be discharged;
The gas discharge hole communicates with the reaction chamber, a circulating system using a RED salinity gradient power generation module.
◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 12 was abandoned when the registration fee was paid.◈ 제11항에 있어서,
본체의 반응 챔버 내에서는 수소 가스가 생성되고,
생성된 수소 가스는 가스 배출홀을 통해서 배출되어 반응 챔버와 연통된 별도의 탱크에 포집되도록 마련된, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 11,
Hydrogen gas is generated in the reaction chamber of the main body,
The generated hydrogen gas is discharged through the gas discharge hole and is arranged to be collected in a separate tank communicated with the reaction chamber.
적어도 2가지 이상의 유입수가 유입되며, 내부로 유입된 유입수의 농도차를 이용하여 전력을 생산하는 RED 염분차발전 모듈;
해수(seawater)를 수용하는 해수 탱크;
해수 탱크로부터 해수를 공급받고, 공급받은 해수를 제1 유입수 또는 전극 용액 중에서 적어도 하나로써 RED 염분차발전 모듈로 공급하는 제1 유입수 탱크; 및
제1 유입수와 다른 염 농도를 갖는 제2 유입수가 저장되되, RED 염분차발전 모듈로 제2 유입수를 공급하는 제2 유입수 탱크;
를 포함하며,
제1 유입수 탱크로 공급된 해수는 RED 염분차발전 모듈로 공급되어 전기분해 반응을 통해 산화제가 생성되고,
생성된 산화제는 별도의 산화제 탱크에 저장되도록 마련된, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
A RED salinity gradient power generation module for generating electric power using a concentration difference of at least two kinds of inflow water and a concentration difference of the inflow water flowing into the inside;
a seawater tank for accommodating seawater;
A first influent tank for receiving seawater from the seawater tank and supplying the received seawater to the RED salinity gradient power module as at least one of the first influent or an electrode solution; and
a second influent tank for storing second influent having a salt concentration different from that of the first influent and supplying the second influent to the RED salinity gradient power generation module;
Including,
The seawater supplied to the first influent tank is supplied to the RED salinity gradient power generation module to generate an oxidizer through an electrolysis reaction,
The generated oxidant is prepared to be stored in a separate oxidant tank, a circulating system using a RED salinity gradient power generation module.
제13항에 있어서,
해수 탱크는 하폐수 수처리 장치로 마련되고,
산화제 탱크에 저장된 산화제는 수처리 장치에 주입되어 하폐수 수처리 장치에 포함된 미생물을 사멸하는데 사용되는, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 13,
The seawater tank is provided as a wastewater treatment device,
The oxidizing agent stored in the oxidizing agent tank is injected into the water treatment device and used to kill microorganisms included in the wastewater treatment device, a circulation system using a RED salinity differential power generation module.
제13항에 있어서,
RED 염분차발전 모듈은 신재생 에너지 시스템과 연결되어 전력을 공급받아서 전기분해 반응을 발생시키도록 마련된, RED 염분차발전 모듈을 이용한 순환식 시스템.
According to claim 13,
The RED salinity gradient power generation module is a circulatory system using the RED salinity gradient power generation module, which is connected to a renewable energy system to receive power and generate an electrolysis reaction.
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