KR102389951B1 - 해수 농축방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상대적으로 단 시간에 해수를 원하는 수준의 염도로 농축할 수 있어서 농축 해수를 경제적으로 생산할 수 있는 새로운 구성의 증발지 구조 및 이를 이용한 새로운 방식의 해수 농축방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 해수를 자연증발시켜서 농축시키는 증발지에 있어서, 상기 증발지(10)의 바닥에는 흡수성 부재(12)가 설치되어, 상기 증발지(10)로 급수된 해수가 자연증발되어 농축되면 상기 흡수성 부재(12)가 농축된 해수에 염장되어, 농축된 해수를 외부로 배출시킨 다음 증발지(10)에 해수를 새로 급수시키면 새로 급수된 해수의 염도가 상기 염장된 흡수성 부재(12)에 의해 상승되는 것을 특징으로 하는 증발지 구조 및 이를 이용한 해수 농축방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 해수를 자연증발시켜서 농축시키는 증발지에 있어서, 상기 증발지(10)의 바닥에는 흡수성 부재(12)가 설치되어, 상기 증발지(10)로 급수된 해수가 자연증발되어 농축되면 상기 흡수성 부재(12)가 농축된 해수에 염장되어, 농축된 해수를 외부로 배출시킨 다음 증발지(10)에 해수를 새로 급수시키면 새로 급수된 해수의 염도가 상기 염장된 흡수성 부재(12)에 의해 상승되는 것을 특징으로 하는 증발지 구조 및 이를 이용한 해수 농축방법이 제공된다.
Description
본 발명은 증발지 구조 및 이를 이용한 해수 농축방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상대적으로 단 시간에 해수를 원하는 수준의 염도로 농축할 수 있는 새로운 구성의 증발지 구조 및 이를 이용한 해수 농축방법에 관한 것이다.
일반적으로 천일염을 생산하는 염전은 해수를 저장하는 저수지와, 저수지로부터 해수를 공급받아 해수를 자연증발시켜서 농축시키는 증발지와, 증발지에서 농축된 해수를 추가로 증발시켜서 소금결정을 만드는 결정지로 구성된다.
천일염은 해수를 이러한 염전에서 점차적으로 농축시켜서 생산되는데, 통상적으로 해수가 염도 23~25% 정도로 농축되었을 때부터 소금이 결정화되며, 해수를 염도 23~25% 정도로 농축시키기 위해서는 22~23일 정도의 상당히 긴 시간이 소요되고, 최종적으로 천일염을 얻기 까지는 대략 25일 정도가 소요된다.
이와 같이 해수를 농축시키는데, 상당히 긴 시간이 소요되므로 천일염의 생산성이 상당히 낮으며, 천일염의 생산성을 높이기 위해서는 상대적으로 넓은 면적의 증발지가 요구되는데, 이러한 요소들로 인해 천일염의 경제성은 상당히 낮은 수준이다.
본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 제안된 것으로서, 상대적으로 단 시간에 해수를 원하는 수준의 염도로 농축할 수 있어서 농축 해수를 경제적으로 생산할 수 있는 새로운 구성의 증발지 구조 및 이를 이용한 새로운 방식의 해수 농축방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따르면, 해수를 자연증발시켜서 농축시키는 증발지에 있어서, 상기 증발지(10)의 바닥에는 흡수성 부재(12)가 설치되어, 상기 증발지(10)로 급수된 해수가 자연증발되어 농축되면 상기 흡수성 부재(12)가 농축된 해수에 염장되어, 농축된 해수를 외부로 배출시킨 다음 증발지(10)에 해수를 새로 급수시키면 새로 급수된 해수의 염도가 상기 염장된 흡수성 부재(12)에 의해 상승되는 것을 특징으로 하는 증발지 구조가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 흡수성 부재(12)는 천, 부직포, 스펀지, 로프, 직조매트 중에서 어느 하나로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 흡수성 부재(12)는 코어매트(coir mat), 황마매트, 아바카매트(abaca mat) 중에서 어느 하나로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 바닥에 흡수성 부재가 깔린 증발지에 해수를 급수하는 제1단계; 상기 증발지에 급수된 해수를 자연증발시켜서 소요되는 수준으로 농축시키고, 상기 흡수성 부재가 농축된 해수에 염장되도록 하는 제2단계;
상기 제2단계에서 농축된 해수를 외부로 배출시키는 제3단계; 해수를 상기 증발지에 새로 급수하는 제4단계; 상기 제4단계에서 새로 급수된 해수를 자연증발시켜서 소요되는 수준으로 농축시키는 제5단계; 및 상기 제5단계에서 농축된 해수를 외부로 배출시키는 제6단계;를 포함하며, 상기 제4단계에서는 새로 급수된 해수의 염도가 상기 제2단계에서 농축된 해수에 염장된 흡수성 부재에 의해 상승되는 것을 특징으로 하는 해수 농축방법이 제공된다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 증발지에 흡수성 부재를 깔고, 일차적으로 해수를 농축시켜서 흡수성 부재를 농축 해수로 염장시킨 다음, 증발지에 해수를 급수함으로써 증발지에 급수된 해수의 염도가 농축 해수로 염장된 흡수성 부재에 의해 상승된다. 이와 같이 증발지로 급수된 해수의 염도가 별도의 자연증발과정을 거치지 않고 자동적으로 상승되므로 해수를 상대적으로 빨리 농축시킬 수 있다.
따라서 상대적으로 단시간에 해수를 소요되는 수준의 염도로 농축시킬 수 있으므로 좀 더 경제적으로 농축 해수를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증발지의 사진
도 2는 상기 실시예에서 사용된 흡수성 부재 사진
도 2는 상기 실시예에서 사용된 흡수성 부재 사진
먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어지는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.
아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 발명의 설명 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1, 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 사진이다. 본 발명은 해수를 농축시키기 위한 증발지에 관한 것으로서, 도시된 바와 같이, 증발지(10)에는 흡수성 부재(12)가 설치된다. 통상적으로 증발지는 바닥에 비닐장판이나 타일 등이 깔리는데, 본 발명에 의한 증발지(10)는 이러한 통상의 증발지에 흡수성 부재(12)가 추가로 설치되는 것이다.
상기 흡수성 부재(12)는 증발지에 급수된 해수를 흡수할 수 있는 소재로 이루어지는데, 흡수성 부재(12)는 소재 자체가 흡수성을 가지거나 또는 조직에 형성된 기공을 통해 흡수성을 가지는 다양한 종류의 소재로 이루어진다. 이러한 흡수성 부재(12)는 사용가능한 종류가 특별히 한정되지 않으나, 사용이 바람직한 몇 가지를 예시하면, 천, 부직포, 스펀지, 로프(rope), 직조매트 등을 예로 들 수 있다. 상기 로프는 볏짚, 코코넛 껍질, 마, 바나나껍질. 옥수수대, 보릿대 등의 식물성 섬유나 합성섬유로 이루어진 것이고, 직조매트로는 상기와 같은 로프나 천이나 부직포 등으로 직조된 것이다.
이러한 흡수성 부재(12)는 증발지(10) 바닥에 깔리는데, 흡수성 부재(12)가 천이나 부직포 등의 비교적 얇은 시트로 이루어지는 경우에는 천이나 부직포를 편편하게 펼쳐서 깔기 보다는 여러 겹으로 접거나 주름지게 깔아서 후술하는 바와 같이, 천이나 부직포가 해수를 상대적으로 많이 흡수하여 염장될 수 있도록 한다. 그리고 흡수성 부재(12)로 로프가 사용되는 경우에는 로프를 말거나 구부려서 로프가 증발지(10) 바닥을 전체적으로 덮을 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이, 흡수성 부재(12)로 사용가능한 종류가 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 흡수성 부재(12)로 직조매트가 사용된다. 흡수성 부재(12)로 직조매트를 사용하면 흡수성 부재(12)를 증발지(10)에 설치하기도 용이할 뿐만 아니라, 매트의 두께가 상당히 두툼하여 농축된 해수를 충분히 흡수하여 효과적으로 염장되기 때문이다.
흡수성 부재(12)로 특히 사용이 바람직한 직조매트로는 코코넛껍질로 만든 코어매트(coir mat), 황마((jute))로 만든 황마매트, 마닐라삼으로 만든 아바카매트(abaca mat) 등을 예로 들 수 있다. 이러한 종류의 흡수성 매트들은 인체에 무해하고 환경오염을 일으키지 않으므로 환경친화적이며, 흡습성 및 강도가 강하며, 침수하여도 잘 부패되지 않는 장점을 가진다.
본 발명에 의한 증발지(10)는 바닥에 이러한 흡수성 부재(12)가 깔려 있기 때문에 이러한 증발지(10)에서 해수를 자연증발시켜서 농축시키면, 농축된 해수가 흡수성 부재(12)에 흡수되어 흡수성 부재(12)가 염장된다.
이와 같이 흡수성 부재(12)가 염장된 상태이므로 농축된 해수를 외부로 배출시키고, 증발지(10)에 새로 해수를 급수하면, 새로 급수된 해수와 농축된 해수로 염장된 흡수성 부재(12) 사이에 일종의 삼투현상이 발생되어 새로 급수된 해수와 흡수성 부재(12) 사이에 염도의 균일화가 진행되어 흡수성 부재(12)의 염도는 낮아지는 대신에 해수의 염도는 상승된다.
이와 같이 농축된 해수로 염장된 흡수성 부재(12)에 의해 새로 급수된 해수 염도가 자연증발에 의하지 않고 자동적으로 상승되므로 해수를 소요되는 수준의 염도로 농축시키는데 걸리는 시간이 단축된다. 즉, 해수를 좀 더 신속하게 농축시킬 수 있는 것이다.
이하에서, 이러한 구성의 증발지를 이용하여 해수를 농축하는 방법에 대해 살펴본다.
1) 제1단계
저수지에 저장된 해수를 양수하여 흡수성 부재(12)가 깔린 증발지(10)에 급수한다. 이때 도 1 및 도 2에 게시된 바와 같이, 증발지(10)에 깔린 흡수성 부재(12)의 상단부가 조금 노출될 정도로 해수를 급수한다. 본 실시예에서는 흡수성 부재(12)가 코어매트로 이루어진 것으로 예시되었다.
2) 제2단계
증발지(10)로 급수된 해수를 자연증발시켜서 농축시킨다. 해수가 농축됨에 따라 흡수성 부재(12)는 농축된 해수에 염장된다. 농축된 해수로 천일염을 제조하는 경우에는 20일 정도 자연증발시켜서 해수를 염도 24~25%로 농축시킨다.
3) 제3단계
증발지(10)의 농축된 해수를 외부로 배출시킨다. 증발지(10)의 농축된 해수가 배출시키더라도 흡수성 부재(12)는 농축된 해수에 염장된 상태가 유지된다.
4) 제4단계
증발지(10)에 해수를 새로 급수한다. 본 단계에서도 흡수성 부재(12)의 상단부가 조금 노출될 정도로 해수를 급수한다.
증발지(10)에 해수를 새로 급수하면 앞에서도 언급한 바와 같이, 새로 급수된 해수와 농축된 해수로 염장된 흡수성 부재(12) 사이에 일종의 삼투현상이 발생되어 염장된 흡수성 부재(12)의 염도가 낮아지는 대신에 해수의 염도가 상승된다. 실험에 의하면, 흡수성 부재(12)가 24~25% 염도로 농축된 해수로 염장된 경우에 염도 2~2.3%의 해수를 급수하면 해수의 염도가 18~22% 정도로 자동적으로 상승된다.
5) 제5단계
증발지(10)로 급수된 해수를 자연증발시켜서 원하는 염도로 농축시킨다. 천일염 또는 천일식제조소금을 생산하는 경우에는 해수를 24~25%의 염도를 가지도록 농축시킨다.
제4단계에서 새로 급수된 해수의 염도가 염장된 흡수성 부재(12)에 의해 상승된 상태이므로 상대적으로 짧은 시간에 해수를 원하는 염도로 농축시킬 수 있다.
상기 제1단계에서는 해수를 염도 24~25%로 농축시킬 때 20일 정도 소요되었으나, 제4단계에서는 해수가 증발지(10)로 급수되면서 염도가 자동적으로 18~22%로 높아진 상태이므로 20일 보다 상당히 짧은 시간에 해수를 염도 24~25%로 농축시킬 수 있는 것이다. 실험에 의하면 염도 18~22%의 해수를 2~5일 정도 자연증발시키면 해수를 염도 24~25%로 농축시킬 수 있다.
6) 제6단계
상기 제5단계에서 농축된 해수를 외부로 배출시킨다.
한편, 증발지(10)에서 배출된 농축 해수는 천일염 또는 천일식제조소금, 액상 소금의 원료 또는 수소제조용 전해질 등 다양한 용도로 사용되는데, 사용되는 용도에 따라 적절한 방법으로 후처리된다.
예를 들어 농축 해수로 천일염 또는 천일식제조소금을 만드는 경우에는 농축 해수를 추가적으로 자연증발시켜서 소금을 석출시킨다. 그리고 농축 해수의 불순물을 여과하여 제거시켜서 액상 소금의 원료로 사용하거나 또는 수소제조용 전해질로 사용한다.
7) 제4단계~제6단계 반복
상기 제4단계~제6단계를 반복하여 농축 해수를 반복적으로 생산한다.
실험예 1
6m×1m 면적의 증발지 바닥에 코어매트를 깔고, 염도 2%의 해수 200ℓ를 급수하여 자연증발시켜서 해수를 농축시키되, 매일 해수를 50~100ℓ씩 보충하면서20일 동알 해수를 농축시켰다. 남은 농축 해수는 100ℓ 였으며, 염도는 24% 이였다.
농축 해수를 외부로 배출시키고, 증발지에 염도 2%의 해수 200ℓ를 새로 급수하였다. 증발지에 급수된 해수의 염도를 측정한 결과 해수의 염도는 20% 이였다. 이와 같이 새로 급수된 해수의 염도가 20%로 상승된 것은 농축 해수로 염장된 코어매트에 의한 것임을 짐작할 수 있다.
이어서 해수를 3일 동안 자연증발시켜서 농축시킨 다음, 농축 해수의 염도를 측정하였다. 농축 해수의 염도는 24% 이였다. 농축 해수를 결정지로 보내서 3일 동안 추가로 자연증발시켜서 천일염을 수확하였다.
이와 같이 실험예 1에서는 해수를 3일 동안 자연증발시켜서 염도 24%의 농축 해수를 제조하였으며, 농축 해수를 추가로 3일 더 자연증발시켜서 최종적으로 6일 만에 천일염을 수확하였다. 본 실험예와 같이 3일 간격으로 해수 농축과 소금 결정이 반복적으로 이루어 질 경우 3일 간격으로 소금이 생산이 가능하게 된다.
본 발명을 이용하면 평균적으로 3~5일 정도면 천일염을 수확할 수 있는데, 통상적으로 천일염 수확에 25일 정도 소요된다는 점을 고려할 때 본 발명을 이용하면 상당히 짧은 시간에 천일염을 수확할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (4)
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- 삭제
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- 해수를 농축시키는 방법에 있어서,
바닥에 흡수성 부재가 깔린 증발지에 해수가 급수되는 제1단계;
상기 증발지에 급수된 해수가 자연증발되어 목표 수준의 염도로 농축되고, 상기 흡수성 부재가 상기 목표 수준의 염도로 농축된 해수로 염장되는 제2단계;
상기 제2단계에서, 상기 흡수성 부재에 흡수된 염장 해수를 제외한 해수가 외부로 배출되는 제3단계;
새로운 해수가 상기 증발지에 급수된 후 삼투압 작용에 의해 상기 새로운 해수와 상기 염장 해수의 염도가 18~22%의 염도로 평형 상태를 이루는 제4단계;
상기 제4단계에서 상기 18~22%의 염도로 평형상태를 이룬 해수가 자연증발되어 24~25%의 염도로 농축되는 제5단계; 및
상기 제5단계에서 24~25%의 염도로 농축된 해수가 외부로 배출되는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 농축방법.
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