KR101198261B1 - 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치 - Google Patents

전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배가스 (혹은 대기)에 포함된 이산화탄소를 효율적으로 저감하기 위하여 개시된 것으로서, 상세하게는 생물학적 방법으로 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 방법을 사용하는데, 이를 통해 이산화탄소를 효율적으로 저감할 수 있으며 부가적으로 유용한 에너지 자원인 메탄을 생산하는 것이다. 더욱 상세하게는 전자폐수 등 폐수에 포함되어 있는 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소를 처리함과 동시에 환원제로서의 수소를 생산하고, 생산된 수소와 배가스 중의 이산화탄소를 혐기성 미생물을 이용하여 이산화탄소를 메탄으로 전환하여 저감하는 고효율 이산화탄소 저감 및 메탄생산 장치를 구성한 다음, 여기서 생산된 메탄을 연소하여 전기를 생산하고, 여기서 생산된 전기를 자체 전기공급원으로 하여 본 발명에 사용된 각 장치에 전기를 공급할 수 있는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치에 관한 것이다.
본 발명의 주요구성은 전자폐수를 전기산화반응과 전기응집반응을 이용하여 처리함과 동시에 환원제로 사용되는 수소가스와 그 외 가스를 발생시키는 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치와; 상기 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치에서 발생된 가스를 고농도의 수소와 그 외 가스로 분리시키는 가스분리장치와; 가스분리장치에서 분리된 수소와 배가스로부터 분리한 이산화탄소를 용해시키는 가스용해장치와; 상기 가스용해장치에서 용해된 수소와 이산화탄소를 공급받아 메탄생성세균을 이용하여 메탄으로 전환시키는 이산화탄소 저감장치를 포함하며, 상기 가스용해장치는 상기 이산화탄소 저감장치 내의 배양액을 흡입하는 펌프와, 상기 흡입된 배양액을 분사시키는 가스 용해용 노즐 및 수소와 이산화탄소의 혼합가스가 유입되는 가스유입부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
메탄생성세균, 불소, 수소, 암모니아성 질소, 이산화탄소 저감장치, 질산성 질소, 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치, 환원제

Description

전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치{A method and device for electro-chemical hydrogen production and biological carbon dioxide reduction}
본 발명은 배가스에 포함된 이산화탄소를 효율적으로 저감하기 위한 다양한 기술 중 생물학적 이산화탄소 저감기술에 있어서, 이산화탄소의 메탄전환에 의해 이산화탄소를 저감하는 과정에서 필수요소인 환원제로서의 수소를 안정적으로 생산, 공급하는 기술을 확립하고, 여기서 공급된 수소와 배가스에 포함된 이산화탄소를 혐기성미생물이 보다 용이하게 사용할 수 있도록 수소와 이산화탄소의 용해도를 증가시킬 수 있는 기술을 확립하여, 혐기성미생물의 생리활성을 이용한 이산화탄소의 메탄전환 효율을 높여 이산화탄소를 고효율로 저감함과 동시에 새로운 에너지 자원인 메탄을 생산하기 위해 개시되었다. 상세하게는 전자폐수 등 폐수에 포함되어 있는 오염물질을 처리하는 과정 중에서 환원제로서의 수소를 생산하고, 여기서 생산된 수소와 배가스에 포함된 이산화탄소는 각 가스의 용해도를 증가시킬 수 있도록 구성한 장치를 통과시켜 용해한 다음, 혐기성 미생물의 생리활성을 이용하여 이산화탄소를 메탄으로 전환시킴에 의해 이산화탄소를 저감할 수 있는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이산화탄소의 효율적 저감 기술 이외에 전자폐수 등 폐수에 포함된 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소를 고효율로 저감할 수 있는 전기화학적 폐수처리 기술이 개시된다.
따라서 본 발명은 배가스에 포함된 이산화탄소를 효율적으로 저감하는 온실가스 저감 기술, 메탄전환기술, 및 폐수에 포함되어 있는 질소 및 불소를 고효율로 처리할 수 있는 환경오염물질 저감기술에 대한 것이다.
이산화탄소 (CO2)는 최근 교토의정서를 비롯한 많은 법규가 제정되면서 반드시 제거해야 하는 지구온난화가스 중의 하나이다. 또한, 2013년경에는 우리나라도 온실가스 의무 감축국가로 지정될 것으로 확실시 되고 있어서 이산화탄소의 문제는 우리나라의 향후 경제발전에 많은 악영향을 미칠 것으로 판단됨에 따라 효율적이면서 경제적인 이산화탄소 저감기술 확보가 필수적이며, 화석원료 유래 이외의 유용한 에너지 자원을 개발하고, 효율적인 에너지 자원 개발 기술을 확보하는 것 또한 매우 필수적이라 할 수 있다.
또한, 반도체 생산 공정 등에서 발생하는 폐수에는 고농도의 불소와 다량의질소성분이 포함되어 있으며, 폐수 내에 존재하는 질소 성분은 기존의 불소제거 공정으로 제거되지 않고 불소제거 공정 후단에 생물학적 탈질공정과 같은 질소 성분 제거 공정을 추가해야만 한다. 하지만, 생물학적 탈질공정의 경우, 처리비용이 고가이며, 질소 성분 제거 시간이 길기 때문에 탈질공정이 대형화되는 문제가 있고 운전조건 및 관리조건이 까다로운 단점이 있어 효율적이면서 경제적인 질소 성분의 처리 공정이 절실하다.
현재 이산화탄소를 처리하는 기술로는 물리화학적 분리기술이나 물리화학, 생물학적 전환기술 등이 사용되고 있다. 이 중에서 생물학적 방법을 사용한 이산화탄소의 저감은 광합성미생물 등을 이용한 기술과 혐기성 소화를 이용한 기술로 나눌 수 있다. 이 중에서, 혐기성 미생물의 생리활성을 이용한 혐기성 소화는 유기물로부터 중간생성물인 수소 및 각종 휘발성 유기산을 거쳐 최종생성물인 메탄 및 이산화탄소로 분해되는 것이 일반적인 반응 경로이다. 이 중에서 특히, 최종생성물인 메탄을 생성하는 메탄생성세균은 크게 두 가지로 분류되는데, 하나는 아세테이트로부터 메탄을 생산하는 초산영양성 메탄생성균 (Acetotrophic methanogens)이고, 다른 하나는 수소와 이산화탄소로부터 메탄을 생산하는 수소영양성 메탄생성균 (Hydrogenotrophic methanogens)이다. 이 중에서 초산영양성 메탄생성균은 유기물의 혐기 소화 시 최종생성물로 메탄과 이산화탄소를 생성하는 반면, 수소영양성 메탄생성균은 최종생성물로 메탄만을 생성하는 균주이다. 또한, 혐기성 소화에서 생성되는 메탄의 약 70%는 초산영양성 메탄생성균에 의해 생산되며, 나머지 약 30%는 수소영양성 메탄생성균에 의해 생산된다. 각 기질 (아세테이트와 이산화탄소)로부터 메탄이 생성되는 속도는 수소영양성 메탄생성균이 월등히 빠르지만, 약 2배 이상의 메탄이 초산영양성 메탄생성균에 의해 생산되는 이유는 자연계에는 수소영양 성 메탄생성균보다 초산영양성 메탄생성균이 다량 존재하기 때문이다. 따라서 수소영양성 메탄생성균만을 고농도로 배양하여 우점종화하고 초산영양성 메탄생성균의 활성을 억제하여 이용한다면 효율적으로 이산화탄소를 저감함과 동시에 유용한 에너지 자원인 메탄을 생산할 수 있을 것으로 판단된다.
수소영양성 메탄생성균은 메탄을 생산할 때 이산화탄소보다 4배 많은 환원제를 필요로 한다. 즉, 다음 식과 같이 4몰의 수소와 1몰의 이산화탄소로부터 1몰의 메탄과 2몰의 물을 생산한다.
4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O -130.4 ΔG0 (kJ/mol CH4) (1)
참고로 초산영양성 메탄생성균은 다음과 같은 반응을 거쳐 메탄과 이산화탄소를 생산한다.
CH3COO- + H+ → CH4 + CO2 -36 ΔG0 (kJ/mol CH4) (2)
따라서 상기 식과 같이 초산영양성 메탄생성균이 포함되어 있으면 오히려 이산화탄소가 발생되기 때문에, 고효율로 이산화탄소를 저감하기 위해서는 무엇보다도 수소영양성 메탄생성균이 고농도로 우점종화 되어 있어야 하며, 식(1)에서와 같이 다량의 환원제 (특히, 수소)가 원활하게 안정적으로 공급되어야 한다. 이산화탄소의 메탄전환에 사용되는 환원제로는 수소 이외에도 다른 환원제가 이용될 수 있으나, 이산화탄소의 메탄 전환 시 환원 능력은 수소가 가장 높다.
전자폐수 중에서 무기성 폐수에는 불소 이외에도 암모니아성 질소 및 질산성 질소가 다량 포함되어 있다. 현재까지 상기 물질들을 처리하기 위한 많은 기술이 소개되었으나 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소를 동시에 제거할 수 있는 기술은 개발되지 않았으며, 폐수 처리와 동시에 고농도의 수소 생산, 이산화탄소 저감, 및 메탄생산 기술도 소개되지 않았다. 즉, 수소를 생산하기 위해 전기분해를 이용하는 경우에는 순수한 물이나 알칼리 용액 등을 이용하는데, 전기분해를 적용하면 수소와 산소가 동시에 생산되는 단점이 있다. 따라서 적당한 막을 사용하여 음극과 양극을 분리하여 산소와 수소의 배출경로를 다르게 하는 등의 특허 및 연구결과는 발표되고 있지만, 본 발명에서와 같이 폐수처리를 하는 과정 중에서 막을 사용하지 않고 수소를 생산하는 기술은 발표되지 않았다.
또한, 생물학적 방법을 사용하여 이산화탄소를 메탄전환 할 때 가장 큰 문제점은 수소의 용해도가 매우 낮다는 것이다. 따라서 식(1)에서와 같이 이산화탄소의 환원제로서의 역할을 하는 수소의 대량생산기술 및 수소 용해도 증가 기술이 개발되어야만 이산화탄소의 메탄전환에 의한 이산화탄소 저감 기술이 효과적으로 운전될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 수소 및 이산화탄소의 용해도를 높일 수 있는 기술 및 장치를 개발하여 본 발명에 적용함으로서 이산화탄소의 저감 및 메탄 생산 효율을 높일 수 있는 특징이 있다.
또한, 현재까지 개발되어 운전되는 모든 장치에는 화석연료로부터 유래된 전기를 사용하는데, 화석연료에서 전기를 생산하는 과정에서 다량의 이산화탄소를 배출하기 때문에 본 발명에서 사용되는 장치에 화석연료 유래의 전기를 사용하면 잠재적으로 이산화탄소를 배출하는 것이 되어서 본 발명의 목적에 부합되지 않는다. 따라서 본 발명에서는 이산화탄소 저감장치에서 이산화탄소가 전환되어서 생산되는 메탄을 원료로 하여 전기를 생산하고, 여기서 생산된 전기를 본 발명에서 사용되는 모든 장치의 전기공급원으로 사용하게 되어 잠재적인 이산화탄소 발생까지 줄일 수 있는 특징이 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 이산화탄소 감축 의무가 확실시 되는 우리나라의 입장에서는 이산화탄소를 효율적이면서 경제적으로 처리하는 기술이 반드시 개발되어야 하며, 이와 동시에 유용한 에너지 자원으로 사용 가능한 물질을 생산하는 기술도 개발되어야 할 것으로 판단된다.
결과적으로 본 발명에 의해 개시될 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치는, 폐수처리를 통한 환경문제 개선, 배가스에 포함된 이산화탄소 저감 및 자체 전기 생산을 통한 잠재적인 이산화탄소 발생 저감을 통한 기후변화문제 개선, 및 수소와 메탄생산을 통한 유용한 에너지 자원 생산 기술 개발 등의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 목적은 배가스에 포함된 이산화탄소를 생물학적으로 저감하는 데 있어, 폐수처리와 동시에 환원제인 수소를 고효율로 생산하고, 여기서 생산된 수소와 배가스에 포함된 이산화탄소를 혐기성 미생물을 이용하여 메탄으로 전환함에 의해 고효율로 이산화탄소를 저감함과 동시에 유용한 에너지 자원으로 활용 가능한 메탄을 생산할 수 있는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 이산화탄소의 메탄 전환에 반드시 필요한 환원제인 수소를 안정적으로 생산하여 공급하기 위한 전기화학적 폐수처리 공정을 제공하는데, 세밀하게는 전기화학적 방법을 전자폐수 (특히, 무기성 폐수)에 적용하여 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소를 동시에 제거하고 이러한 과정 중에서 고농도의 수소를 생산하는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이산화탄소 저감장치에 주입되는 수소와 이산화탄소의 용해도를 높일 수 있는 가스용해장치를 구비하여 이산화탄소의 메탄전환 시 혐기성 미생물에 의해 수소와 이산화탄소를 보다 빠르게 이용할 수 있도록 하는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에서 이산화탄소 저감 장치에서 발생하는 메탄을 연소하여 전기를 생산하는 메탄연소장치를 구비하여, 여기서 생산된 전기로 본 특허에서 개시된 모든 장치의 전기공급원으로 사용할 수 있는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 해결하기 위한 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치는, 전자폐수를 전기산화반응과 전기응집반응을 이용하여 처리함과 동시에 환원제로 사용되는 수소가스와 그 외 가스를 발생시키는 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치와; 상기 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치에서 발생된 가스를 고농도의 수소와 그 외 가스로 분리시키는 가스분리장치와; 가스분리장치에서 분리된 수소와 배가스로부터 분리한 이산화탄소를 용해시키는 가스용해장치와; 상기 가스용해장치에서 용해된 수소와 이산화탄소를 공급받아 메탄생성세균을 이용하여 메탄으로 전환시키는 이산화탄소 저감장치를 포함하며, 상기 가스용해장치는 상기 이산화탄소 저감장치 내의 배양액을 흡입하는 펌프와, 상기 흡입된 배양액을 분사시키는 가스 용해용 노즐 및 수소와 이산화탄소의 혼합가스가 유입되는 가스유입부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 이산화탄소 저감장치로부터 발생한 메탄을 연소하여 전기를 생산하는 메탄연소장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 전자폐수는 무기성 폐수이거나, 암모니아성 질소, 질산성 질소, 혹은 불소 중 어느 하나가 포함되어 있는 폐수 중에서 선택한 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치는 전기산화용 전극과 전기응집용 전극이 하나의 반응조에 설치된 것을 특징으로 한다. 또한, 전기응집용 전극의 수명 연장, 용이한 전극교체, 전기응집용 전극의 효율적 사용, 고농도의 수소 생산, 및 처리대상 폐수의 특성을 위해 전기응집반응과 전기산화반응을 분리하여 설치되는 것을 특징으로 한다.
삭제
바람직하게, 가스용해장치의 가스 용해용 노즐은 내부면에 나선모양의 홈이 형성된 것 또는 상기 가스 용해용 노즐의 입구에 와류유도용 캡이 부착된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 메탄생성세균은 수소영양성 메탄생성균인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 개시될 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치는 전자폐수 등 폐수에 포함된 오염물질을 처리하는 과정 중에서 환원제로서의 수소를 고효율로 생산하고, 여기서 생산된 수소와 배가스에 포함된 이산화탄소를 혐기성 미생물의 생리활성을 이용하여 메탄으로 전환함에 의해 고효율로 저감함과 동시에 유용한 에너지 자원으로 사용할 수 있는 메탄을 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전기화학적 폐수처리 시, 폐수로부터 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소를 동시에 제거할 수 있는 장점이 있으며, 폐수처리와 동시에 친환경 에너지로 사용할 수 있는 수소를 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 지구온난화가스인 이산화탄소를 고효율로 저감할 수 있으며, 이와 동 시에 유용한 에너지 자원으로 사용할 수 있는 메탄을 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 이산화탄소로부터 전환되어 생산된 메탄으로부터 전기를 생산하여 본 발명에서 사용되는 모든 장치에 전기를 공급할 수 있는 자체 전기공급원을 보유하게 되어 화석연료 유래의 전기사용량을 절감할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 배가스 중의 이산화탄소 저감 이외에 화석연료에 의한 전기 생산 시 발생할 이산화탄소 발생량을 절감할 수 있는 잠재력을 가지는 장점이 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 폐수처리를 통한 환경문제 개선, 배가스에 포함된 이산화탄소 저감 및 자체 전기 생산을 통한 잠재적인 이산화탄소 발생 저감을 통한 기후변화문제 개선, 및 수소와 메탄생산을 통한 유용한 에너지 자원 생산 기술 개발 등의 효과를 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 전기화학적 폐수처리, 환원제로서의 수소 생산, 및 생물학적 이산화탄소 저감에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명을 구성하기 위한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치의 개략도이고, 도 3의 a와 b는 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치의 개략도이고, 도 4는 본 발명의 가스용해장치의 개략도이며, 도 5는 메탄연소장치가 구비된 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치의 개략도이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성의 개념은 배가스에 포함된 이산화탄소 를 메탄으로 전환하여, 이산화탄소를 저감함과 동시에 유용한 에너지 자원인 메탄을 생산하는 기술을 개발하는 것이다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 배가스에 포함된 이산화탄소를 생물학적 전환 기술을 사용하여 메탄으로 전환, 저감하는데 있어 필수적인 환원제로서의 수소는 전기화학적 폐수처리를 통해 생산하여 공급하는데, 여기서 생산된 수소를 환원제로 사용하여 배가스의 이산화탄소를 이산화탄소 저감장치를 사용하여 메탄으로 전환하여 저감하고, 여기서 생산된 메탄은 메탄연소장치에서 연소하여 전기를 생산한 다음 생산된 전기는 본 발명에서 사용되는 모든 장치의 전기공급원으로서 사용되는 구성을 가지도록 하는 것이다.
이에 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치는 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치(10), 가스분리장치(20), 가스용해장치(30), 및 이산화탄소 저감장치(40)로 이루어지며, 추가적으로 메탄연소장치(50)를 포함할 수 있다.
먼저, 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치(10)는 폐수처리와 동시에 수소를 생산하기 위해 구성한 장치로서, 본 장치에 유입되는 전자폐수는 무기성 폐수를 사용하는 것이 바람직하나, 전자폐수(특히, 무기성 폐수)에 한정되는 것은 아니며, 암모니아성 질소, 질산성 질소, 혹은 불소 중 어느 하나가 포함되어 있는 폐수는 사용가능하다.
전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치(10)는 하나의 반응조 내에서 암모니아성 질소, 질산성 질소, 그리고 불소를 동시에 제거할 수 있는 특징이 있다. 이를 위해서는 전기응집반응과 전기산화반응이 동시에 유발될 수 있도록 전기응집용 전 극과 전기산화용 전극을 번갈아가며 구성하거나 하나의 반응조 내에서 전기응집반응 영역과 전기산화반응 영역을 구분하여 반응조를 설계, 제작할 수 있다. 이 때 전기산화반응 영역보다 전기응집 반응 영역을 먼저 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 전기응집용 전극의 수명 연장, 전기응집용 전극의 효율적 사용, 및 고농도의 수소 생산을 위해 전기산화반응과 전기응집반응을 분리한 공정 내에서 구성할 수도 있다.
폐수가 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치(10)로 유입되면 폐수처리장치 내에 구성된 전기응집반응과 전기산화반응에 의해 폐수 내에 포함된 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소가 동시에 제거된다. 이때 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소의 제거효율을 높이기 위해 NaCl, H2SO4, 혹은 NaOH 등을 첨가할 수 있다.
전기화학적 폐수 처리 과정에서 발생된 가스는 가스분리장치(20)로 유입하여 환원제로 사용되는 수소와 그 외 가스로 분리한 다음, 고농도로 분리된 수소는 가스용해장치(30)로 유입하고 그 외 가스는 대기 중으로 배출한다. 전기화학적 폐수 처리 장치에서 처리된 처리수는 침전조(13)로 유입하고 폴리머를 사용하여 부유물질을 제거한 다음 방류한다.
도 3에 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치(10)를 세밀하게 도시하였다.
먼저, 도 3a는 고효율 폐수처리 및 처리시간 단축을 위해 전기산화반응과 전기응집반응이 하나의 반응조 내에서 구현될 수 있도록 구성하여 전자폐수 내에 포 함된 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소를 동시에 제거할 수 있도록 구성한 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
반응조 내부에 전기산화용 전극과 전기응집용 전극의 구성은 각 전극을 서로 번갈아 가며 구성하거나, 전기산화 영역과 전기응집 영역으로 분리하여 구성할 수 있다. 이 때 용이한 전극교체, 전기응집용 전극의 효율적 사용, 및 고농도의 수소 생산을 위해 전기산화 영역과 전기응집 영역을 구분하여 구성하는 것이 바람직한데, 이 때 전기산화용 전극의 수명연장 등을 위해 전기응집영역을 먼저 구성하는 것이 더욱 바람직하다. 각 반응의 영역을 구분할 때에는 반응조 내부에 일정한 간격 (폐수 특성에 따라 적절히 간격 조정)으로 분리벽(14)을 세워 반응조로 유입된 폐수가 하부에서 상부로, 다시 상부에서 하부로 흐르는 관류 흐름이 일어날 수 있도록 분리한 후, 첫 번째 공간에는 전기응집용 전극을 배치하고 두 번째 공간 이후에는 전기산화용 전극을 배치한다. 이 때 폐수 특성, 폐수처리 효율, 및 폐수처리량 등을 고려하여 전기응집반응 영역과 전기산화반응 영역이 차지하는 비율 및 분리벽의 개수를 조정할 수 있다. 반응조로 유입된 처리대상 폐수는 먼저 전기응집반응을 통해 불소 및 질산성 질소가 처리되고 그 후 계속하여 전기산화반응을 통해 암모니아성 질소가 처리된다. 폐수처리와 동시에 발생하는 가스는 가스분리장치(20)로 유입하여 고농도의 수소와 그 외 가스로 분리한 후 고농도로 분리된 수소는 가스용해장치(30)를 거쳐 이산화탄소 저감장치(40)로 유입된다. 최종처리수는 침전조(13)로 유입하고 폴리머를 사용하여 부유물질을 제거한 다음 방류한다.
도 3b는 전기응집용 전극의 수명 연장, 용이한 전극교체, 전기응집용 전극의 효율적 사용, 및 고농도의 수소 생산을 위해 전기산화반응과 전기응집반응을 분리하여 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소를 한 공정 내에서 동시에 제거할 수 있도록 구성한 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 처리대상 폐수는 전기응집반응조(11)로 유입되어 전기응집 반응에 의해 주로 불소와 질산성 질소가 처리되고, 여기서 처리된 처리수는 침전조(13)로 유입하고 폴리머를 사용하여 부유물질을 제거한 다음 전기산화반응조(12)로 유입된다. 전기산화반응조(12)로 유입된 폐수는 전기산화반응을 통해 암모니아성 질소를 제거한 다음 방류한다. 전기응집반응조(11)에서 발생한 가스는 가스분리장치(20)로 유입되어 수소와 그 외 가스로 분리한 후 고농도로 분리된 수소는 가스용해장치(30)를 거쳐 이산화탄소 저감장치(40)로 유입하고, 전기산화반응조(12)에서 발생하는 가스는 전기응집반응조(11)에서 발생한 가스와 혼합하여 가스분리장치(20)로 유입하거나 대기 중으로 배출할 수 있다.
전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치(10)에서는 전기산화용 전극과 전기응집용 전극을 사용하는데, 전기산화용 전극은 전기전도도가 우수하면서 전기인가 및 pH에 의한 용출현상이 없는 재질(예를 들어, 티타늄)을 사용할 수 있고, 전기응집용 전극은 전기전도도가 우수하면서 전기인가에 따른 용출현상이 있는 재질 (예를 들어, 알루미늄)을 사용할 수 있다. 또한, 전기산화용 전극은 판형이나 망형 등을 사용할 수 있으며, 전기응집용 전극은 전기응집반응의 특성 상 망형 전극을 제외한 모든 형태의 전극 (판형, 분말형, 그래뉼형 등)을 사용할 수 있다.
다음으로, 가스분리장치(20)는 상기 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장 치(10)에서 발생된 가스를 고농도의 수소와 그 외 가스로 분리하기 위해 사용된 장치이다. 가스분리장치(10)는 주로 수소와 산소 등 인화성 가스가 사용되기 때문에 취급 가스의 특성상 스파크 등이 일어나지 않는 재질로 제작되거나 방폭장치를 겸비할 수 있다.
다음으로, 가스용해장치(30)는 이산화탄소 저감장치(40) 내의 수소영양성 메탄생성균이 수소와 이산화탄소를 보다 쉽게 이용할 수 있도록 각 가스의 용해도를 높이고자 구성한 장치이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가스용해장치(30)는 펌프(31), 가스 용해용 노즐(32), 및 가스유입부(35)로 이루어진다.
펌프(31)를 이용하여 이산화탄소 저감장치(40) 내의 배양액을 순환하는 과정 중에 가스 용해용 노즐(32)을 설치하고, 가스 용해용 노즐(32)에 가스유입부(35)를 연결하면, 가스 용해용 노즐(32)을 통과하면서 발생하는 감압현상에 의하여 가스분리장치(20)에서 배출되는 수소와 배가스로부터 분리한 이산화탄소가 혼합 유입되는데, 가스 용해용 노즐(32)에 의해 수소와 이산화탄소는 미세기포의 형태로 용해되어 이산화탄소 저감장치(40)로 유입된다. 따라서 가스용해장치(30)를 사용하면 가스분리장치(20)에서 배출된 수소나 배가스에 포함된 이산화탄소를 고압으로 저장하거나 일정한 압력으로 이송하는 장치가 필요 없게 되는 특징을 가진다.
또한, 가스용해장치의 구성 중 가스 용해용 노즐(32)의 내부 벽면에 나선모양의 홈(33)을 내거나 와류유도용 캡(34)을 사용할 수 있는데, 이러한 방법을 통해 이산화탄소 저감장치의 배양액이 순환 도중에 와류를 형성할 수 있도록 유도하면, 교반효율을 증대시켜 용해된 수소와 이산화탄소를 균일하게 분포시킬 수 있고, 수 소와 이산화탄소의 용해도를 더욱 높일 수 있으며, 이산화탄소 저감장치의 배양액 (세밀하게는, 수소영양성 메탄생성균)과 수소와 이산화탄소의 접촉빈도 및 접촉횟수가 증가하게 되어 결국 이산화탄소의 저감 효율 및 메탄 생산 효율을 증가시킬 수 있게 된다. 여기서, 가스 용해용 노즐(32)은 원뿔대 형태로서 이산화탄소 저감장치의 배양액은 가스용해용 노즐의 밑면 (원뿔대 형태의 밑면) 쪽으로 유입되어 윗면 쪽으로 유출되도록 설치한다. 즉, 가스 용해용 노즐을 이산화탄소 저감장치의 배양액을 이송하는 관의 정중앙에 수평으로 설치하고, 가스 용해용 노즐의 끝이 수소와 이산화탄소 유입부를 넘지 않게 (바람직하게는 수소와 이산화탄소 유입부의 중앙) 설치한다.
다음으로, 이산화탄소 저감장치(40)는 가스용해장치(30)를 통해 용해된 수소와 이산화탄소를 메탄생성세균 (세밀하게는, 수소영양성 메탄생성균)이 유일탄소원 및 에너지원 등으로 이용하여 메탄으로 전환하는 반응을 이용한 이산화탄소 저감장치이다. 이러한 혐기성 미생물의 생리활성을 통해 이산화탄소를 저비용, 고효율로 저감함과 동시에 유용한 에너지 자원인 메탄을 생산할 수 있다. 이산화탄소 저감장치(40)의 내부에는 교반기(41)를 설치할 수 있으며, 이로 인해 이산화탄소 저감장치 내부로 유입된 용해된 수소와 이산화탄소의 균일분포, 미용해된 수소와 이산화탄소의 용해도 증가, 및 수소영양성 메탄생성균과 혼합가스와의 접촉빈도 및 접촉횟수 등을 촉진하여 이산화탄소 저감 및 메탄 생성 반응 효율이 증가하게 된다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치에 추가적으로 설치할 수 있는 메 탄연소장치(50)는 이산화탄소 저감장치(40)의 후단에 설치하여 이산화탄소 저감장치(40)에서 배가스에 포함된 이산화탄소가 메탄 전환됨에 따라 생성, 배출된 메탄을 연소시켜 전기를 생산하기 위해 사용할 수 있다.
메탄연소장치(50)를 통해 생산된 전기는 본 발명에 의해 개시된 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치에서 사용되는 모든 장치의 전기공급원으로 사용된다. 이 때 메탄연소장치(50)에서 메탄 연소에 의해 발생하는 이산화탄소는 다시 가스분리장치(20) 혹은 이산화탄소 저감장치(40)로 유입되어 이산화탄소의 메탄전환반응을 통해 저감할 수 있다. 따라서 메탄연소장치(50)는 본 발명의 자체 전기공급원으로서 운전될 수 있으며, 이를 통해 화석연료 유래의 전기 사용량을 절감하게 되어 화석연료로부터 전기 생산 시 발생하는 이산화탄소양을 저감할 수 있는 잠재력을 가지게 된다. 또한, 메탄연소장치(50)를 통해 생산된 전기를 사용하기 때문에 전력비를 절감할 수 있는 특징이 있다.
이하,실험예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실험예들에 한정되는 것은 아니다.
<실험예>
실험예 1: 전기화학적 폐수처리를 통한 무기성 폐수의 처리
본 실험예는 전기산화반응과 전기응집반응을 이용하여 암모니아성 질소, 질산성 질소, 및 불소를 제거하고자 전자폐수 중 특히, 무기성 폐수에 상기 두 전기반응을 각각 적용한 경우이다. 먼저 전기응집반응을 이용하여 불소를 제거하기 위 해, 양극과 음극 모두 알루미늄 전극을 사용하였으며, 폐수량은 5L, 전극간격은 5 mm, 체류시간은 5분을 적용하였고 처리대상폐수로는 무기성 폐수 원수, lime으로 원수의 pH를 7로 조정한 폐수, NaOH로 원수의 pH를 7로 조정한 폐수 등 세 가지의 폐수를 사용하여 실험을 진행하였으며, 그 결과를 표 1에 보였다.
표 1. 전기응집반응을 이용한 불소 제거 및 수소생산
처리시간
(min)		 pH F-(mg/L) H2(%)
A B C A B C A B C
0 2.09 7 7 336.1 336.1 336.1 0 0 0
5 3.81 8.77 9.66 260.6 11.5 231.2 100 100 100
여기서, A: 무기성 폐수 원수, B: lime으로 무기성 폐수의 pH를 7로 조정한 폐수, C: NaOH로 무기성 폐수의 pH를 7로 조정한 폐수.
표 1에서 볼 수 있듯이, 전기응집반응을 이용할 때, 반응조의 pH를 7로 유지하는 것이 불소 제거 효율에 효과적이며, pH 조정 시 NaOH 보다는 lime을 사용하는 것이 더 효과적이라는 것을 알 수 있다. 하지만, 반응 후의 pH가 약 9까지 상승하는 문제가 발생하여 유입폐수의 pH를 약 3 정도로 조정하여 주입하면 반응 후의 pH가 약 5~7까지 상승하게 되는데, 이 pH 조건에서는 전기응집반응을 통해 생성된 Al(OH)3의 불소제거 효과가 우수하기 때문에 반응조의 pH를 지속적으로 조정하기 보다는 유입폐수의 pH를 3으로 조정하여 주입하는 것이 불소제거 효율에 효과적이라고 할 수 있다. 또한, 반응조의 pH는 전기응집반응에 의해 변화가 심한데, 유입폐수의 pH는 반응조의 pH 보다 변화폭이 작기 때문에 pH 조정용 시약 사용료도 절감 할 수 있다. 전기응집 과정 중에서 발생하는 가스를 가스크로마토그래피로 분석해 본 결과 모두 수소인 것으로 나타났다. 따라서 전기응집반응을 적용하면 불소 제거 및 수소 생산을 효과적으로 수행할 수 있을 것으로 판단된다.
또한, 상기 전기응집반응을 거쳐 처리된 처리수에 여전히 포함되어 있는 암모니아성 질소의 제거가능성을 파악해보기 위하여 화학적 불소제거 처리수에 전기산화반응을 적용하였는데, 전기산화용 전극으로는 티타늄을 모재로 하고 티타늄 옥사이드 등을 코팅한 전극을 사용하였고, 전극간격은 5mm를 유지하였다. 또한, 암모니아성 질소의 제거효율을 증가시키고자 NaCl을 0.3% 주입하여, 실험을 진행한 후 그 결과를 표 2에 보였다.
표 2. 전기산화반응을 이용한 암모니아성 질소 제거.
처리시간
(min)		 pH NH3-N
(mg/L)		 Conductivity
(mS/cm)
0 10.9 172.6 9.54
10 8.2 27.6 9.4
20 5.2 0 9.12
표 2에서 볼 수 있듯이, 시간이 경과함에 따라 pH와 전도도가 떨어지면서 암모니아성 질소는 100% 제거 가능함을 알 수 있다. 따라서 전기응집반응과 전기산화반응을 분리하여 운전하는 경우, 불소 제거와 동시에 고농도의 수소를 생산할 수 있으며, 전기응집 처리 후 처리수는 전기산화반응을 통해 고효율로 암모니아성 질소를 제거할 수 있다.
다른 공정구성을 무기성 폐수에 적용한 다음 실험결과를 표 3에 보였다. 본 실험은 고효율 폐수처리 및 처리시간 단축을 위해 전기응집반응과 전기산화반응을 하나의 반응조 내에서 구현하여 무기성 폐수에 포함된 불소 및 암모니아성 질소를 제거하고자 진행한 것이다. 이를 위해, 반응조 내의 pH는 7, 전기응집용 전극은 알루미늄 판을 전기산화용 전극은 티타늄 모재 위에 티타늄 옥사이드 등을 코팅한 전극을 사용하였다. 반응조 내에서의 각 전극의 구성은 먼저 전기응집반응이 유발될 수 있도록 전기응집용 전극을 배치하여 전기응집반응 영역을 두었으며, 그 이후로 전기산화용 전극을 배치하여 전기산화반응 영역으로 구분하였다. 각 전극의 간격은 5 mm를 유지하였고, 전기응집반응과 전기산화반응을 최대화할 수 있도록 NaOH, H2SO4, 및 NaCl을 첨가한 후 60분 동안 진행하였다.
표 3. 전기응집반응과 전기산화반응을 동시에 적용한 무기성 폐수 처리 결과
처리시간
(min)		 pH Conductivity
(mS/cm)		 NH3-N
(mg/L)		 F(mg/L) H2(%) O2(%)
0 6.91 5.77 183.4 56.3 0 22
20 7.13 5.40 140.1 89.7 10.3
40 7.03 5.07 70 89.9 10.1
60 6.9 4.83 0 1.59 90.1 9.9
결과적으로 표 3에서 볼 수 있듯이, 불소는 97.2%, 암모니아성 질소는 100% 처리 가능한 것으로 나타났으며, 수소는 90.1%, 산소는 9.9%로 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 본 특허에서 개시될 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치는 하나 의 반응조 내에서 전자폐수 중 특히 무기성 폐수에 포함된 오염물질을 동시에 제거할 수 있으며, 이와 더불어 고농도의 수소를 효율적으로 생산할 수 있는 것으로 나타났다.
실험예 2: 가스용해장치를 통한 수소와 이산화탄소의 용해속도
본 실험예는 수소와 이산화탄소를 이산화탄소 저감장치에 유입 시 수소영양성 메탄생성균이 보다 쉽게 이용할 수 있도록 각 가스의 용해도를 높일 수 있도록 구성한 가스용해장치의 효과를 알아보고자 실시하였다. 먼저, 수소와 이산화탄소는 시판되는 것을 구입하여 사용하였으며, 수소영양성 메탄생성균에 의해 소비되어 메탄을 생성하는 이론적인 비율(수소:이산화탄소=4:1)로 혼합하여 사용하였다. 가스용해장치를 제외한 모든 실험조건은 동일하게 구성한 다음, 가스용해장치의 사용 유무에 따른 수소와 이산화탄소의 혼합가스의 용해속도를 측정하였다.
측정결과 가스용해장치를 사용한 경우에는, 706.5 ml/L day의 속도로 혼합가스가 용해되었으나, 가스용해장치를 사용하지 않은 경우에는 188.4 ml/L day의 속도로 가스가 용해되었다. 따라서 가스용해장치를 사용하면 그렇지 않은 경우보다 혼합가스의 용해도가 약 4배 높아지게 되고 이로 인해 수소영양성 메탄생성세균에 의해 보다 쉽게 이용되어 이산화탄소 저감 및 메탄생산 효율이 증가할 것으로 판단된다.
실험예 3: 이산화탄소 저감장치를 사용한 이산화탄소 저감 및 메탄생산
본 실험예는 상기 실험예 2에서의 실험 결과를 바탕으로 이산화탄소 저감장치 사용유무가 이산화탄소 저감 및 메탄 생산 효율에 주는 영향을 파악해보고자 실시하였다. 본 실험예에서는 가스용해장치를 제외한 모든 실험조건은 동일하게 구성하여 실험을 진행하였으며, 수소와 이산화탄소의 혼합비율은 수소:이산화탄소=5:1로 혼합하여 사용하였다. 이상과 같은 실험을 진행한 후 그 결과를 표 4와 표 5에 보였다.
표 4. 이산화탄소 저감 및 메탄생산 효율 (단위: ml/min)

 주입양 배출양 저감양 혹은 생산양
H2 CO2 Total H2 CH4 CO2 Total H2 CH4 CO2 Total
R1 300 60 360 60.7 49.1 3.5 113.3 239.2 49.1 56.7 246.7
R2 200 40 240 76.4 23.6 11.4 111.4 123.5 23.6 28.7 128.6
여기서, R1: 가스용해장치를 사용한 이산화탄소 저감장치,
R2: 가스용해장치를 사용하지 않은 이산화탄소 저감장치
표 5. 이론식과 비교한 이산화탄소 저감 및 메탄생산효율
A B C D E
R1 59.8 49.1 56.7 1.06 0.87
R2 30.9 23.6 28.7 1.08 0.82
여기서, A: 소비된 수소양의 1/4, B: 메탄생산양, C: 소비된 이산화탄소양, D: (소비된 수소양의 1/4)/소비된 이산화탄소양, E: 생산된 메탄양/소비된 이산화탄소양.
수소영양성 메탄생성균이 이산화탄소와 수소를 이용하여 메탄을 생산하는 이 론식은 식 (1)에서 보인 바와 같은데 식 (1)에서 보면, 수소영양성 메탄생성균은 4몰의 수소와 1몰의 이산화탄소를 이용하여 1몰의 메탄과 2몰의 물을 생산한다. 즉, 소비된 수소양의 1/4과 소비된 이산화탄소양, 그리고 생산된 메탄양이 같아야 수소영양성 메탄생성균을 이용한 메탄생산 반응이 이론적으로 성립한다. 이러한 이론식을 바탕으로 이산화탄소 저감장치 운전 결과를 비교하면, 표 5의 D와 E에서 보는 바와 같이 R1과 R2 모두 이론적인 값과 유사하게 반응한 것을 알 수 있다. 따라서 두 반응기 모두 수소영양성 메탄생성균의 메탄생산 반응에 의해 메탄이 생산된 것으로 판단된다. 표 5의 E의 값도 이론상 1에 가까워야 하지만 표에서 보듯이 0.87과 0.82가 나온 것은 실제 메탄생산에 사용된 이산화탄소 이외에 배양액에 용해되어 있는 이산화탄소의 양을 더하여 계산하였기 때문인 것으로 판단된다. 하지만, 표 4의 B에서 보는 바와 같이 메탄생산양은 R1이 R2보다 약 2배 더 많이 생산한 것을 알 수 있다. 즉, R1과 R2 반응기 모두 이론식과 유사하게 수소와 이산화탄소를 사용하여 메탄을 생산하였으나, R1 반응기에 부착된 가스용해장치에 의하여 보다 많은 양의 수소와 이산화탄소가 용해되어 R1 반응기에 배양된 수소영양성 메탄생성균에 의해 더 많이 이용된 것으로 판단되며, 이로 인해 R1에서의 메탄생산량이 R2보다 많은 것으로 판단된다. 만일, 가스용해장치의 효과가 없다고 가정하면, R2 반응기에서의 수소사용량, 메탄생산량, 및 이산화탄소 사용량이 R1과 유사해야 하는데, 표 4와 표 5에서 볼 수 있듯이, 가스용해장치가 부착된 R1 반응조에서 약 2배 정도의 메탄이 더 생산된 것으로 보아 가스용해장치에 의한 수소와 이산화탄소의 용해도 증가에 따른 이산화탄소 저감 및 메탄생산 효율이 증가한 것으로 판단된다. 따라서 가스용해장치를 사용하여 보다 많은 양의 수소와 이산화탄소를 용해하면 더욱 높은 이산화탄소 저감 및 메탄생산효율을 보일 것으로 판단된다.
이상에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실험예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성의 개념도.
도 2는 본 발명의 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치의 개략도.
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기산화용 전극과 전기응집용 전극이 하나의 반응조로 형성된 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치의 공정 개략도.
도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기산화조와 전기응집조가 분리된 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치의 공정 개략도.
도 4는 가스용해장치의 개략도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 메탄연소장치가 구비된 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치 11: 전기응집반응조
12: 전기산화반응조 13: 침전조
14: 분리벽 20: 가스분리장치
30: 가스용해장치 31: 펌프
32: 가스 용해용 노즐 33: 나선홈
34: 와류유도용 캡 35: 가스유입부
40: 이산화탄소 저감장치 41: 교반기
50: 메탄연소장치

Claims (8)

  1. 전자폐수를 전기산화반응과 전기응집반응을 이용하여 폐수 내에 포함된 오염물질을 처리함과 동시에 환원제로 사용되는 수소가스와 그 외 가스를 발생시키는 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치와;
    상기 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치에서 발생된 가스를 고농도의 수소와 그 외 가스로 분리시키는 가스분리장치와;
    상기 가스분리장치에서 분리된 수소와 배가스로부터 분리한 이산화탄소를 용해시켜 이산화탄소 저감장치로 주입할 수 있는 가스용해장치와;
    상기 가스용해장치에서 용해된 수소와 이산화탄소를 메탄생성세균을 이용하여 이산화탄소를 메탄으로 전환시켜 이산화탄소를 저감함과 동시에 메탄을 생산하는 이산화탄소 저감장치를 포함하며,
    상기 가스용해장치는 상기 이산화탄소 저감장치 내의 배양액을 흡입하는 펌프와, 상기 흡입된 배양액을 분사시키는 가스 용해용 노즐 및 수소와 이산화탄소의 혼합가스가 유입되는 가스유입부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이산화탄소 저감장치에서 생산된 메탄을 연소하여 전기를 생산하는 메탄연소장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전자폐수는 무기성 폐수이거나, 암모니아성 질소, 질산성 질소, 혹은 불소 중 어느 하나가 포함되어 있는 폐수 중에서 선택한 것을 특징으로 하는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치.
  4. 제1항에 있어서, 전기화학적 폐수처리 및 수소생산 장치는 전기산화용 전극과 전기응집용 전극이 하나의 반응조에 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 가스용해장치의 가스 용해용 노즐은 내부면에 나선모양의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가스 용해용 노즐의 입구에 와류유도용 캡이 부착된 것을 특징으로 하는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 메탄생성세균은 수소영양성 메탄생성균인 것을 특징으로 하는 전기화학적 폐수처리를 이용한 수소 생산 및 생물학적 이산화탄소 저감 장치.
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