KR20150106747A

KR20150106747A - Cdi 방식의 수처리 장치 및 이의 제어 방법

Info

Publication number: KR20150106747A
Application number: KR1020140029192A
Authority: KR
Inventors: 권태성; 이수영; 문형민; 강상현
Original assignee: 코웨이 주식회사
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-22
Also published as: KR102210190B1

Abstract

본 발명에 따른 CDI 방식의 수처리 장치는, 전극을 통해 CDI 방식에 따라 원수를 정수하는 필터부, 및 필터부의 전극효율에 기초하여 필터부를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 CDI 방식의 수처리 장치의 제어 방법은 전극을 가지는 필터부를 통해 CDI 방식에 따라 원수를 정수하는 CDI 방식의 수처리 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, 소정 시간을 기준으로 전극에 흡착된 이온의 양인 이온흡착량과 전극에 공급된 전하의 양인 전하량을 산정하는 제1 단계, 제1 단계에서 산정한 이온흡착량과 전하량에 기초하여 이온흡착량을 전하량으로 나눈 값인 전극효율을 산정하는 제2 단계, 및 제2 단계에서 산정한 전극효율에 기초하여 전극에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 제3 단계를 포함한다.

Description

CDI 방식의 수처리 장치 및 이의 제어 방법 {CDI TYPE WATER TREATMENT APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 CDI 방식의 수처리 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 원수의 조건에 상관없이 우수한 정수성능을 유지할 수 있는 CDI 방식의 수처리 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

정수기와 같이 원수를 처리하여 정수수를 생성하는 수처리 장치는 현재 다양하게 개시되고 있다. 그런데 최근 EDI(Electro Deionization), CEDI(Continuous Electro Deionization), CDI(Capacitive Deionization)와 같은 전기 탈이온 방식의 수처리 장치가 각광을 받고 있다. 이들 중에서도 가장 각광을 받고 있는 것이 바로 CDI 방식의 수처리 장치이다.

CDI 방식은 전기적인 힘에 의해 전극의 표면에서 이온이 흡착되고 탈착되는 원리를 이용하여 이온(오염물질)을 제거하는 방식을 말한다. 이에 대해서 도 9와 도 10을 참조하여 보다 상술한다. 전극에 전력을 공급한 채로 이온을 포함한 원수를 전극의 사이로 통과시키면, 도 9에서 도시하고 있는 것과 같이 음이온은 양극으로 이동하게 되고, 양이온은 음극으로 이동하게 된다. 즉, 흡착이 일어나게 된다. 이와 같은 흡착으로 원수에 포함된 이온(오염물질)이 제거될 수 있다. 다만, 흡착이 계속되면 전극은 더 이상 이온을 흡착할 수 없게 된다. 이와 같은 경우 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이, 전극에 흡착된 이온들을 탈착시켜 전극을 재생시킬 필요가 있다. 이를 위해 정수 때의 반대 극성으로 전압을 인가할 수 있다.

그런데 CDI 방식의 수처리 장치는 통상적으로 일정한 전압을 전극에 인가하여 원수로부터 이온(오염물질)을 제거한다. 그러나 이와 같이 전극에 일정한 전압을 인가하면, 원수가 이온(오염물질)을 평소보다 많이 포함할 경우와 같이 수처리 장치가 악조건에 놓일 경우, 수처리 장치가 평소만큼 이온(오염물질)을 제거하기 어려워진다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 원수가 악조건에 있더라도 우수한 정수성능을 계속 유지할 수 있는 CDI 방식의 수처리 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 CDI 방식의 수처리 장치는, 전극을 통해 CDI 방식에 따라 원수를 정수하는 필터부, 및 필터부의 전극효율에 기초하여 필터부를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한 CDI 방식의 수처리 장치의 제어 방법은 전극을 가지는 필터부를 통해 CDI 방식에 따라 원수를 정수하는 CDI 방식의 수처리 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, 소정 시간을 기준으로 전극에 흡착된 이온의 양인 이온흡착량과 전극에 공급된 전하의 양인 전하량을 산정하는 제1 단계, 제1 단계에서 산정한 이온흡착량과 전하량에 기초하여 이온흡착량을 전하량으로 나눈 값인 전극효율을 산정하는 제2 단계, 및 제2 단계에서 산정한 전극효율에 기초하여 전극에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 제3 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 CDI 방식의 수처리 장치 및 이의 제어 방법은 필터부의 전극효율에 기초하여 필터부를 제어하기 때문에, 원수가 악조건에 있더라도 전극 손상을 방지하면서 우수한 정수성능을 계속 유지할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부를 포함하는 필터모듈을 도시하고 있는 사시도
도 2는 도 1의 필터모듈을 분해하여 도시하고 있는 분해 사시도
도 3은 도 1의 필터모듈 중의 필터부와 단자부를 분해하여 도시하고 있는 분해 사시도
도 4는 도 1의 필터모듈의 A-A선에 따른 단면도
도 5는 필터부로 공급되는 원수의 유속이 0.5 LPM이고 필터부의 전극에 인가되는 전압이 1.7 V일 때, 원수의 TDS에 따른 이온제거율을 도시하고 있는 그래프
도 6은 필터부로 공급되는 원수의 유속이 0.5 LPM이고 필터부의 전극에 인가되는 전압이 1.7 V일 때, 원수의 TDS에 따른 전극효율을 도시하고 있는 그래프
도 7은 필터부로 공급되는 원수의 농도가 100 ppm이고 필터부의 전극에 인가되는 전압이 1.7 V일 때, 원수의 유속에 따른 이온제거율을 도시하고 있는 그래프
도 8은 필터부로 공급되는 원수의 농도가 100 ppm이고 필터부의 전극에 인가되는 전압이 1.7 V일 때, 원수의 유속에 따른 전극효율을 도시하고 있는 그래프
도 9는 CDI 방식에서 정수가 이루어지는 원리를 설명하고 있는 개념도
도 10은 CDI 방식에서 재생이 이루어지는 원리를 설명하고 있는 개념도

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수처리 장치는 CDI 방식의 수처리 장치에 관한 것으로서, 기본적으로 필터부(110)와, 필터부(110)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다. 이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 우선 필터부(110)를 포함하는 필터모듈(100)에 대해 상술한다. 여기서 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부를 포함하는 필터모듈을 도시하고 있는 사시도이고, 도 2는 도 1의 필터모듈을 분해하여 도시하고 있는 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 필터모듈 중의 필터부와 단자부를 분해하여 도시하고 있는 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 필터모듈의 A-A선에 따른 단면도이다.

[필터모듈]

필터모듈(100)은 필터부(110), 필터 케이스부(130) 및 단자부(150)를 포함한다. 먼저 필터부(110)를 살펴본다. 필터부(110)는 전극(111, 113)을 통해 CDI 방식으로 원수를 정수하는 역할을 한다. 보다 구체적으로 필터부(110)는 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 전극(111, 113)과 세퍼레이터(112)가 교대로 적층되어 형성된다. 이때 전극은 양극(111)과 음극(113)을 포함한다. 즉, 필터부(110)는 양극(111)과 음극(113)이 세퍼레이터(112)를 통해 대향되게 적층되어 형성된다.

그런데 전극(111, 113)은 일반적으로 흑연 포일(graphite foil)의 양면에 활성탄(activated carbon)을 도포하여 형성될 수 있다. 이때 흑연 포일은 활성탄이 도포되는 본체 부분(도 3에서 빗금이 표시된 부분 참조)과, 본체 부분으로부터 돌출되되 활성탄이 도포되지 않은 돌출 부분(111a, 113a)을 포함할 수 있다. 여기서 돌출 부분(111a, 113a)은 전극(111, 113)의 전극탭을 형성한다. 전극탭(111a, 113a)을 통해 전극(111, 113)으로 전력(또는 전압이나 전류)을 공급하여 필터부(110)를 작동시킬 수 있다.

다음으로 필터 케이스부(130)를 살펴본다. 필터 케이스부(130)는 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 필터부(110)를 수용한다. 보다 구체적으로 필터 케이스부(130)는 상부에 개구(132)가 형성되고 내부에 필터부(110)가 수용되는 하부 케이스(131), 및 하부 케이스(131)의 개구(132)를 밀폐하는 상부 케이스(136)를 포함한다. 즉, 하부 케이스(131)의 개구(132)를 통해 필터부(110)를 하부 케이스(131)의 내부로 삽입한 다음에, 하부 케이스(131)의 개구(132)를 상부 케이스(136)로 밀폐한다. 여기서 하부 케이스(131)는 측부에 원수가 입수되는 입수구(133)를 가지고, 상부 케이스(136)는 상부에 정수수가 출수되는 출수구(137)를 가진다. 이때 출수구(137)는 필터부(110)의 출수홀(115)에 대응되게 형성된다.

이와 같은 구조에 따라 원수는 다음과 같은 과정을 거쳐 정수된다. 우선 원수는 입수구(133)를 통해 필터 케이스부(130)의 내부로 공급된다. 그런 다음 이와 같은 공급에 따른 압력으로 원수는 필터부(110)의 측면을 통해 필터부(110)의 내부로 입수된다. 그런 다음 원수는 필터부(110)의 내부에서 양극(111)과 음극(113)의 사이를 흐르며 CDI 방식에 따라 정수된다. 그런 다음 원수(즉, 정수수)는 출수홀(115)을 통해 필터부(110)의 외부로 배출된다. 그런 다음 원수는 출수구(137)를 통해 필터 케이스부(130)의 외부로 배출된다(도 4 참조).

다음으로 단자부(150)를 살펴본다. 단자부(150)는 전극탭(111a, 113a)에 전기적으로 연결되어 외부전원(미도시)으로부터 전극(111, 113)으로 전력을 전달하는 역할을 한다. 보다 구체적으로 단자부(150)는 도 2와 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 일측 말단에서 전극탭(111a, 113a)에 접하는 전도성의 전극단자(151)를 구비한다. 전극단자의 일측 말단에 전극탭이 접한 상태에서 전극단자의 타측 말단으로 전력을 공급하면 전극단자를 통해 전극탭으로 전력을 공급할 수 있다.

전극단자(151)는 스테인리스 스틸(stainless steel)로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 후술할 단자밴드(152)도 동일하다. 스테인리스 스틸은 가격이 저렴하면서도 전기 전도성이 양호하기 때문이다. 그러나 스테인리스 스틸은 전류의 흐름에 따라 산화되어 녹이 발생할 수 있다는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 전극단자(151)를 티타늄(Ti)으로 형성하는 것도 고려해 볼 수 있다. 그러나 티타늄은 전류의 흐름에 따라 산화되어 전기 전도성이 약화될 수 있다는 한계가 있다.

따라서 전극단자(151)는 백금(Pt)으로 형성되는 것이 가장 바람직하다. 이는 후술할 단자밴드(152)도 동일하다. 백금은 산화되어 녹이 발생한다거나 전기 전도성이 약화된다는 문제가 발생하지 않기 때문이다. 다만, 고가라는 점을 고려하여 표면에 백금(Pt)을 코팅하여 전극단자(151)를 형성하는 것도 고려할 수 있다.

그런데 단자부(150)는 전극단자(151)와 함께 전극탭(111a 또는 113a)을 감싸는 전도성의 단자밴드(152)를 포함할 수 있다. 이때 단자밴드(152)는 전극탭 (111a, 113a)이 내측으로 가압되게 전극단자(151)와 함께 전극탭(111a, 113a)을 감싸는 것이 바람직하다.

[제어부]

필터부(110)는 양극(111)과 음극(113)의 사이에 전압이 인가되면 CDI 방식에 따라 원수로부터 이온(오염물질)을 제거한다. 즉, 양극(111)과 음극(113)의 사이에 전압이 인가되면 정전기적 인력에 의해 이온(오염물질)은 양극(111)이나 음극(113)에 흡착되며, 이를 통해 원수로부터 이온(오염물질)이 제거될 수 있다.

그런데 전극(111, 113)에 소정 크기 이상으로 전압이 인가되면, 전극과 이온의 사이에서 전자가 교환되면서 전극에 손상이 발생될 수 있다. 여기서 전자의 교환에 따라 산화-환원이 일어나는 반응을 faradic 반응이라 하고, 산화-환원이 일어나지 않는 반응을 non-faradic 반응이라 한다. CDI 방식의 필터부(110)의 경우 정수 시에 기본적으로 non-faradic 반응이 일어나나, 전극에 인가되는 전압의 크기에 따라 faradic 반응도 함께 일어날 수 있다. 전극의 내구성을 고려할 때, faradic 반응은 적게 일어나는 것이 바람직하다.

한편, faradic 반응은 전극효율로 표현될 수도 있다. 예를 들어, 전극효율이 1(또는 100%)이라는 것은 faradic 반응이 0인 것을 의미한다. 즉, 전극에 흐른 전하량만큼 전극에 이온이 흡착된 것을 의미한다. 보다 구체적으로 전극효율은 소정 시간을 기준으로 하기 식 1로 정의될 수 있다. 하기 식 1에서 이온흡착량은 소정 시간 동안 전극에 흡착된 이온의 양이고, 전하량은 같은 시간 동안 전극에 인가된 전압에 따라 전극에 흐른 전하의 양이다. 참고로, 하기 식 1에 100을 곱하면 % 단위로 전극효율을 표현할 수 있다.

[식 1] (이온흡착량 ÷ 전하량)

여기서 이온흡착량은 {(필터부로 공급된 원수의 TDS - 필터부로부터 배출된 정수수의 TDS) × (소정 시간 동안 필터부로 공급된 원수의 누적유량)}으로 나타낼 수 있다. 그리고 전하량은 {(필터부에 인가된 전압에 따라 필터부에 흐른 전류) × (소정 시간)}으로 나타낼 수 있다. 참고로, TDS는 원수의 농도를 나타내는 지표로서 총용존 고형물(Total Dissolved Solids)을 나타낸다.

본 실시예에 따른 수처리 장치는 기본적으로 제어부가 이와 같은 전극효율에 기초하여 필터부(110)를 제어한다는 점에 특징이 있다. 보다 구체적으로 제어부는 전극효율이 소정 값이나 소정 범위를 유지하도록 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이 필터부(110)로 공급되는 원수의 TDS가 증가하면 필터부(110)의 이온제거율은 낮아진다. 도 5는 필터부로 공급되는 원수의 유속이 0.5 LPM(liter per minutes)이고 필터부의 전극에 인가되는 전압이 1.7 V일 때, 원수의 TDS에 따른 이온제거율을 도시하고 있는 그래프이다. 그런데 도 6에서 도시하고 있는 것과 같이 필터부(110)로 공급되는 원수의 TDS가 증가하면 필터부(110)의 전극효율은 높아진다. 도 6은 필터부로 공급되는 원수의 유속이 0.5 LPM이고 필터부의 전극에 인가되는 전압이 1.7 V일 때, 원수의 TDS에 따른 전극효율을 도시하고 있는 그래프이다. 참고로, 이온제거율은 "(필터부로 공급된 원수의 TDS - 필터부에서 배출된 정수수의 TDS) / (필터부로 공급된 원수의 TDS)"로 나타낼 수 있다.

이와 같이 필터부(110)로 공급되는 원수의 TDS가 증가하면, 즉 필터부(110)로 공급되는 원수가 보다 많은 오염물질을 포함하면, 필터부(110)의 전극효율은 높아질 것(도 6 참조)이고 필터부(110)의 이온제거율은 낮아질 것(도 5 참조)이나, 이에 대응하여 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 증가시키면, 필터부(110)의 전극 효율은 낮아질 것이고 필터부(110)의 이온제거율은 높아질 것이다.

즉, 제어부는 필터부(110)로 공급되는 원수의 TDS가 증가하면, 필터부(110)의 전극효율이 소정 값이나 소정 범위를 유지하도록 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 증가시킬 수 있으며, 이와 같이 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 증가 시키면, 정전기적 인력의 증가에 따라 양극(111)이나 음극(113)에 이온이 보다 많이 흡착될 것이므로, 필터부(110)의 이온제거율은 다시 높아질 것이다. 물론, 이의 반대로 필터부(110)로 공급되는 원수의 TDS가 감소하면, 필터부(110)의 전극효율이 소정 값이나 소정 범위를 유지하도록 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 감소시킬 수 있다.

제어부는 위와 같이 필터부(110)의 전극효율에 따라 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 제어함으로써, 필터부(110)로 공급되는 원수의 TDS가 증가하더라도 필터부(110)의 이온제거율이 낮아지는 것을 막을 수 있다.

또한 제어부는 필터부(110)의 전극효율에 따라 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 제어하기 때문에, 이온제거율 향상을 위해 전압의 크기를 증가시킨다 하더라도 전극 손상이 발생하지 않을 수 있다. 이에 대해 이하에서 상술한다.

앞서 설명한 바와 같이, 전극에 소정 크기 이상으로 전압이 인가되면 전극과 이온의 사이에서 faradic 반응이 일어날 수 있다. 그런데 faradic 반응은 전극 손상을 발생시켜 전극 수명을 감소시킬 수 있다. 통상의 CDI 방식 필터부의 경우 필터부(전극)에 1.2 V 이상의 전압이 인가되면, faradic 반응이 일어나는 것으로 알려져 있다. 다만, 1.2 ~ 1.7 V 범위에서 발생하는 전극 손상은 제품 상용화에 문제가 없는 범위 내에서 전극 수명을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 따라서 전압의 크기를 증가시키는 것이 이온제거율의 증가라는 측면에서 바람직하나, 전극 수명을 고려하여 1.7 V 이하의 범위에서 필터부(전극)에 전압을 인가하는 것이 종래에 일반적이었다.

한편, 앞서 간단히 설명한 바와 같이 faradic 반응은 전극효율로 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 전극효율이 100 % 라는 것은 faradic 반응이 전혀 일어나지 않은 것을 나타낸다. 즉, 전극효율이 100 % 라는 것은 전극에 흐른 전류(전하량)만큼 전극에 이온이 흡착된 것을 나타낸다.

그런데 TDS 100 ppm의 원수가 1 LPM으로 필터부에 공급될 때, 필터부(전극)에 1.7 V의 전압을 인가했더니, 이온제거율이 90 %, 그리고 전극효율이 85 %으로 나타났다고 가정하자. 여기서 전극효율이 85 %라는 것은 전극에 흐른 전류 중의 15 %는 이온제거에 참여하지 않았다는 것을 의미하며, 또한 15 %의 전부 또는 일부는 faradic 반응에 참여했다는 것을 의미한다. 다만, 15 % 정도가 faradic 반응에 참여하는 것은 전극 수명을 고려할 때, 용인될 수 있는 범위로 가정한다.

이와 같은 전제에서 동일 조건으로 TDS 1000 ppm의 원수를 필터부에 공급하면 이온제거율은 90 % 이하, 그리고 전극효율은 85 % 이상으로 나타날 것이다. 필터부가 특정 전압에서 제거 가능한 이온의 양은 한정적이기 때문에, 더 많은 이온을 포함한 원수가 필터부에 공급되면, 필터부의 이온제거율은 떨어질 것이다. 그러나 더 많은 이온을 포함한 원수가 필터부에 공급되면, 전극에 흐르는 전류가 이온 제거에 참여할 기회가 높아지기 때문에, 필터부(전극)의 전극효율은 높아질 것이다.

여기서 필터부에 1.7 V보다 높은 전압을 인가하면, 이온제거율은 높아지고 전극효율은 낮아질 것이다. 이때 전극효율이 85 %로 낮아질 때까지 전압을 증가시킨다 하더라도 앞서 살펴본 내용을 고려할 때, 전극 수명에 문제가 발생하지는 않는다. 동일한 필터부에서 전극효율이 같으면, 전압의 크기가 다르다 하더라도 전극 손상이 발생하는 정도는 비슷할 것이기 때문이다. 예를 들어, 앞의 예와 같이 TDS 100 ppm의 원수가 공급되는 경우와 TDS 1000 ppm의 원수가 공급되는 경우에 있어 전극효율이 서로 같다면 전극 손상이 발생하는 정도도 서로 비슷할 것이다.

결국, 제어부는 필터부(110)의 전극효율에 따라 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 제어하기 때문에, 이온제거율 향상을 위해 전압의 크기를 증가시킨다 하더라도 전극 손상이 발생하지 않을 수 있다. (다만, 전극 손상이 전혀 발생하지 않는다는 것은 아니며, 통상적으로 제품 상용화에 문제가 없다고 여겨지는 정도의 전극 손상이 발생할 뿐이다.)

여기서 제어부는 필터부(110)의 전극효율이 85 %를 유지하도록 전압의 크기를 결정하는 것이 가장 바람직하다. 왜냐하면 85 %의 효율을 유지하는 것이 실험적으로 이온제거율과 전극 손상의 사이에서 가장 균형적이기 때문이다. 또는 제어부는 전극 효율이 82 ~ 88 %를 유지하도록 전압의 크기를 결정할 수도 있다. 전극효율이 82 % 미만이면 전극 손상이 커질 수 있기 때문에 바람직하지 않고, 전극효율이 88 % 초과이면 이온제거율이 너무 낮아지기 때문에 바람직하지 않다.

한편, 제어부는 필터부(110)로 공급되는 원수의 유속이 증가하면, 전극효율이 소정 값이나 소정 범위를 유지하도록 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 도 7에서 도시하고 있는 것과 같이 필터부(110)로 공급되는 원수의 유속이 증가하면 필터부(110)의 이온제거율은 낮아진다. 도 7은 필터부로 공급되는 원수의 농도(TDS)가 100 ppm이고 필터부의 전극에 인가되는 전압이 1.7 V일 때, 원수의 유속에 따른 이온제거율을 도시하고 있는 그래프이다. 그런데 도 8에서 도시하고 있는 것과 같이 필터부(110)로 공급되는 원수의 유속이 증가하면 필터부 (110)의 전극효율은 높아진다. 도 8은 필터부로 공급되는 원수의 농도가 100 ppm이고 필터부의 전극에 인가되는 전압이 1.7 V일 때, 원수의 유속에 따른 전극효율을 도시하고 있는 그래프이다.

이와 같이 필터부(110)로 공급되는 원수의 유속이 증가하면 필터부(110)의 전극효율은 높아질 것(도 8 참조)이고 필터부(110)의 이온제거율은 낮아질 것(도 7 참조)이나, 이에 대응하여 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 증가시키면 필터부(110)의 전극효율은 낮아질 것이고 필터부(110)의 이온제거율은 높아질 것이다. 즉, 제어부는 필터부(110)로 공급되는 원수의 유속이 증가하면, 전극효율이 소정 값이나 소정 범위를 유지하도록 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 증가시킬 수 있으며, 이와 같이 필터부(110)에 인가되는 전압의 크기를 증가시키면, 정전기적 인력의 증가에 따라 양극(111)이나 음극(113)에 이온이 보다 많이 흡착될 것이므로 필터부(110)의 이온제거율은 다시 높아질 것이다.

제어부에 의한 제어는 이하와 같이 보다 상술할 수 있다. 우선 제어부는 소정 시간을 기준으로 이온흡착량과 전하량을 산정할 수 있다(제1 단계). 이때 소정 시간은 적절하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 필터부(110)의 전극에 전압이 인가되면 매 1분마다 이온흡착량과 전하량을 산정할 수 있다. 여기서 이온흡착량과 전하량은 전술한 식에 따라 산정할 수 있다. 이를 위해 원수의 TDS를 검출하는 TDS 센서를 필터부(110)의 전단에 설치할 수 있다. 이외의 센서도 필요에 따라 적절하게 설치할 수 있다.

다음으로 제어부는 위와 같이 산정한 이온흡착량과 전하량에 기초하여 전극의 효율을 산정할 수 있다(제2 단계). 즉, 제어부는 위와 같이 산정한 이온흡착량을 전하량으로 나눠서 전극효율을 산정할 수 있다. 다음으로 제어부는 위와 같이 산정한 전극효율에 기초하여 필터부(110)의 전극에 인가되는 전압의 크기를 제어할 수 있다(제3 단계). 이때 제어부는 전극효율이 소정 값이나 소정 범위를 유지하도록 전극에 인가되는 전압의 크기를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 제어부는 필터부(110)로 공급되는 원수의 TDS가 증가하거나, 필터부(110)로 공급되는 원수의 유속이 증가하면, 필터부(110)의 전극에 인가되는 전압의 크기를 증가시킬 수 있다.

100: 필터모듈 110: 필터부
111: 양극 111a: 양극탭
112: 세퍼레이터 113: 음극
113a: 음극탭 115: 출수홀
130: 필터 케이스부 131: 하부 케이스
133: 입수구 136: 상부 케이스
137: 출수구 150: 단자부
151: 전극단자 152: 단자밴드

Claims

전극을 통해 CDI 방식에 따라 원수를 정수하는 필터부; 및
상기 필터부의 전극효율에 기초하여 상기 필터부를 제어하는 제어부를 포함하는 CDI 방식의 수처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전극효율은 소정 시간을 기준으로 하기 식 1로 정의되는 것을 특징으로 하는 CDI 방식의 수처리 장치.
식 1: 이온흡착량 / 전하량
(상기 식 1에서 이온흡착량은 전극에 흡착된 이온의 양이고, 전하량은 전극에 인가된 전압에 따라 전극에 흐른 전하의 양임.)
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 전극효율이 소정 값이나 소정 범위를 유지하도록 상기 필터부에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 CDI 방식의 수처리 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 상기 필터부로 공급되는 원수의 TDS(총용존고형물)가 증가하면 상기 필터부에 인가되는 전압의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 CDI 방식의 수처리 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 상기 필터부로 공급되는 원수의 유속이 증가하면 상기 필터부에 인가되는 전압의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 CDI 방식의 수처리 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 상기 전극효율이 82 % ~ 88 %를 유지하도록 상기 필터부에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 CDI 방식의 수처리 장치.
전극을 가지는 필터부를 통해 CDI 방식에 따라 원수를 정수하는 CDI 방식의 수처리 장치의 제어 방법에 있어서,
소정 시간을 기준으로 상기 전극에 흡착된 이온의 양인 이온흡착량과 상기 전극에 공급된 전하의 양인 전하량을 산정하는 제1 단계;
상기 제1 단계에서 산정한 이온흡착량과 전하량에 기초하여 상기 이온흡착량을 상기 전하량으로 나눈 값인 전극효율을 산정하는 제2 단계; 및
상기 제2 단계에서 산정한 전극효율에 기초하여 상기 전극에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 제3 단계를 포함하는 CDI 방식의 수처리 장치의 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제3 단계는 상기 전극효율이 소정 값이나 소정 범위를 유지하도록 상기 전극에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 CDI 방식의 수처리 장치의 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제3 단계는 상기 필터부로 공급되는 원수의 TDS(총용존고형물)가 증가하면 상기 전극에 인가되는 전압의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 CDI 방식의 수처리 장치의 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제3 단계는 상기 필터부로 공급되는 원수의 유속이 증가하면 상기 전극에 인가되는 전압의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 CDI 방식의 수처리 장치의 제어 방법.