KR20190061332A - Desalting and power generating hybrid device and method - Google Patents

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Abstract

The present invention is to provide a hybrid apparatus and method for deionization power generation capable of continuous power generation by salinity gradient and seawater desalination by connecting a reverse osmosis module to a rear of an integrated apparatus which links reverse electrodialysis (RED), capacitive deionization (CDI) or electrodialysis (ED), which can simultaneously generate electricity and perform desalination.

Description

탈염발전 하이브리드 장치 및 방법{DESALTING AND POWER GENERATING HYBRID DEVICE AND METHOD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a desalting power generation hybrid device,

본 발명은 탈염발전 하이브리드 장치 및 방법에 관한 것으로, 탈염과 전기 생산이 동시에 가능한 역전기투석(RED, Reverse Electrodialysis)과 축전식탈염(CDI, Capacitive Deionization) 또는 전기투석(ED, Electrodialysis)을 연계한 일체형 장치의 후단에 역삼투모듈을 연계함으로써, 농도차발전 및 해수담수화가 연속적으로 가능한 탈염발전 하이브리드 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a desalting hybrid hybrid apparatus and method, and more particularly, to a desalting hybrid hybrid apparatus and method, which is capable of simultaneous desalting and electricity production, and an integrated electrodialysis (ED) And a reverse osmosis module connected to a rear end of the apparatus, whereby concentration-difference generation and desalination can be continuously performed.

역전기투석(RED)은 농도가 다른 두 유체, 예를 들어 해수와 담수의 혼합 과정에서 발생한 염분차 또는 농도차 에너지를 전기 에너지 형태로 회수하는 것을 말한다.Reverse electrodialysis (RED) refers to the recovery of salinity difference or concentration difference energy generated in the mixing process of two fluids having different concentrations, for example, seawater and fresh water, in the form of electric energy.

보다 구체적으로, 역전기투석(RED)은 해수와 담수를 이용한 염분차로 발전하는 시스템으로서, 해수와 담수의 농도차로 인해 이온이 이온교환막(양이온교환막과 음이온교환막)을 통해 이동하게 되고, 복수개의 이온교환막이 번갈아 배열된 스택(stack)의 양쪽 끝의 전극(양전극, 음전극)간의 전위차를 발생시키며, 전극상에서 산화환원반응을 통하여 전기에너지를 생성하는 장치이다.More specifically, reverse electrodialysis (RED) is a system for generating salinity difference using seawater and fresh water. Because of the difference in the concentration of seawater and fresh water, ions migrate through the ion exchange membrane (cation exchange membrane and anion exchange membrane) And generates a potential difference between the electrodes (positive and negative electrodes) at both ends of the stack in which the exchange membranes are alternately arranged, and generates electrical energy through redox reaction on the electrodes.

즉, 해수(염수)에 용해되어 있는 이온이 이온교환막을 통해 담수로 이동하면서 발생되는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 전환하는 발전방식으로 기존의 풍력, 태양광과 같은 발전 방식과 비교하여 부하 변동이 거의 없고, 이용률이 90% 이상인 발전장치이다.In other words, it is a power generation method that directly converts chemical energy generated by the movement of ions dissolved in seawater (salt water) to fresh water through an ion exchange membrane, into electrical energy. Compared with conventional power generation methods such as wind power and solar power, There is almost no use, and it is a power generation device with utilization rate of 90% or more.

한편, 축전식 탈염(CDI) 공정은 전극에 전위를 인가했을 때 전극 표면에 형성되는 전기이중층에서 발생하는 전기적 인력에 의한 이온들의 흡착 반응을 이용하여 이온을 제거하는 기술이다. On the other hand, the storage ion desorption (CDI) process is a technique for removing ions by utilizing an adsorption reaction of ions by electrical attraction generated in an electric double layer formed on an electrode surface when a potential is applied to the electrode.

보다 구체적으로, 축전식 탈염 공정은 1 ~ 2 볼트(V)의 전극 전위를 인가했을 때 전극 표면에 형성되는 전기이중층에서의 흡착반응으로 유입수 중의 이온 물질들을 제거하고, 흡착된 이온이 전극의 축전용량에 도달하게 되면 전극전위를 0 볼트(V), 또는 반대 전위로 전환하여 흡착된 이온들을 탈착시켜 전극을 재생하게 된다. More specifically, the electrolytic desalination process removes ionic substances in influent water by an adsorption reaction in an electric double layer formed on the electrode surface when an electrode potential of 1 to 2 volts (V) is applied, When the capacity is reached, the electrode potential is switched to 0 volts (V) or the opposite potential to desorb the adsorbed ions to regenerate the electrode.

이와 같은 축전식 탈염 공정은 낮은 전극전위 (약 1~2V)에서 작동하고, 그 결과 에너지 소비량이 다른 탈염 기술에 비해 월등이 낮기 때문에 저 에너지 소모형 차세대 탈염 기술로 평가되고 있다.Such a capacitive desalination process operates at a low electrode potential (about 1 to 2 V) and, as a result, energy consumption is lower than other desalting technologies, and thus it is evaluated as a next generation desalination technology with low energy consumption.

그러나, 이러한 축전식 탈염 공정은 이온이 전극의 축전 용량에 도달하게 되면 전극을 재생하기 위한 탈착 공정이 반드시 필요하기 때문에 연속 운전이 불가능 하였다. However, such an electrochemical desalination process can not be continuously operated because the desorption process for regenerating the electrode is necessary if the ion reaches the electrochemical capacity of the electrode.

또한, 축전식 탈염 공정에서 전극으로 다공성 탄소 전극을 많이 사용하는데, 이 때 급격한 전극 전위의 변화로 인해 전극에 흡착된 이온과 반대 전하의 이온들이 전기이중층으로 이동하면서 구멍에 흡착된 이온들이 모두 탈착되지 못하고 전극 표면에 잔류하게 되어 전극의 흡착 효율을 감소시키는 문제점이 있었다.In addition, porous carbon electrodes are often used as the electrodes in the storage type desalination process. In this case, ions that are opposite in polarity to ions adsorbed on the electrode due to a rapid change in electrode potential move to the electric double layer, And remains on the surface of the electrode to reduce the adsorption efficiency of the electrode.

한편, 전기투석(ED) 공정은 전극에 전위를 인가했을 때 물속에 녹아 있는 화학성분 중 전기적 성질을 갖는 전해질(양(+)이온 또는 음(-)이온)을 선택적으로 투과하는 이온교환막을 이용하여 이온성 물질을 분리하는 막 분리 공정이다.Meanwhile, the electrodialysis (ED) process uses an ion exchange membrane that selectively transmits an electrolyte (positive ion or negative ion) having an electrical property among chemical components dissolved in water when a potential is applied to the electrode Thereby separating the ionic material.

보다 구체적으로, 전극에 전력이 부여됨으로써, 물 속에 녹아 있는 양이온 또는 음이온이 각각의 전극 측으로 이동하게 되며, 그 때문에 이온 농도가 감소하는 탈염실과 이온 농도가 증가하는 농축실이 번갈아 형성된다.More specifically, by applying electric power to the electrodes, the positive ions or the anions dissolved in the water move to the respective electrodes side, so that the desalting chambers, in which the ion concentration decreases, and the concentration chambers, in which the ion concentration increases, are alternately formed.

그러나, 이러한 전기 투석을 이용한 탈염 공정은 전극에 전력을 부여 해야 하므로 에너지를 소비하는 단점이 있다. However, such a desalination process using electrodialysis is disadvantageous in that energy is consumed since electric power must be applied to the electrode.

또한, 역삼투(RO) 공정은 고농도 용액에 포함된 물이 반투과성 막을 통과하여 저 농도 용액으로 이동하며 탈염이 이루어지는 공정으로써, 탈염 과정에서 에너지 비용이 높은 단점이 있다. In addition, the reverse osmosis (RO) process is a process in which water contained in a high concentration solution is passed through a semi-permeable membrane to move to a low concentration solution, and desalting is performed.

이러한 기술들은 현재 새로운 신재생에너지원으로써 다양한 연구보고서와 논문 등이 발표되고 있지만, 역전기투석(RED) 장치 운전 시 발생하는 전기화학적 위치에너지를 축전식탈염(CDI) 또는 전기투석(ED) 운전에 이용하고, 후단에 연계된 역삼투(RO) 공정에 이용함으로써, 탈염 과정에 필요한 에너지를 저감시키면서 동시에 연속적으로 해수 또는 기수를 담수화할 수 있는 연계 시스템은 아직까지 보고된 바 없다.These technologies are currently being presented as a new and renewable energy source, and various research reports and articles have been published. However, the electrochemical potential energy generated in the operation of the reverse electrodialysis (RED) And a reverse osmosis (RO) process associated with the downstream stage, there has been no report on a linkage system capable of continuously desalinating seawater or nodus while reducing the energy required for the desalination process.

본 발명은, 역전기투석(RED) 장치 운전 시 발생하는 전기화학적 위치에너지를 축전식탈염(CDI) 또는 전기투석(ED) 운전에 이용하고, 후단에 연계된 역삼투(RO) 공정에 이용함으로써, 탈염 과정에 필요한 에너지를 저감시키면서 동시에 연속적으로 해수 또는 기수를 담수화 하는 전기 생산과 탈염이 동시에 가능한 탈염발전 하이브리드 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a method and apparatus for electrochemically localizing an electrochemical cell by using electrochemical potential energy generated during a reverse electrodialysis (RED) apparatus operation for CDI or electrodialysis (ED) operation and for use in a reverse osmosis (RO) It is an object of the present invention to provide a desalination hybrid system and method capable of simultaneous electricity generation and desalination for desalination of seawater or nuclides while simultaneously reducing energy required for desalination.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 인접하는 2개의 역전기 투석 발전부가 서로 다른 극성의 전극이 소정 간격으로 떨어져 마주하도록 마련된 복수 개의 역전기 투석 발전부 및 인접하는 2개의 역전기 투석 발전부의 마주하는 한 쌍의 전극 사이 공간을 갖고, 상기 공간으로 제1 고농도 용액이 유입되도록 마련된 탈염부를 포함하고, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유입되고, 제2 고농도 용액 및 제2 저농도 용액이 각각 배출되는 탈염-발전 유닛; 및 탈염-발전 유닛으로부터 배출된 제2 고농도 용액이 유입되고, 탈염-발전 유닛에서 생산된 전기가 공급되는 역삼투 모듈; 을 포함하는, 탈염발전 하이브리드 장치를 제공한다.In order to attain the above object, the present invention is characterized in that two adjacent reverse electrodialysis power generation units are provided such that a plurality of reverse electrodialysis power generation units provided so that electrodes of different polarities face each other at a predetermined interval, A first high concentration solution and a first low concentration solution are introduced respectively and a second high concentration solution and a second low concentration solution are introduced into the space, Respectively; And a reverse osmosis module into which the second high concentration solution discharged from the desalination-electricity generation unit flows and to which electricity produced in the desalination-electricity generation unit is supplied; The present invention also provides a desalination power generation hybrid device comprising:

또한, 역전기투석 발전부는, 제1 전극, 제1 전극과 전기적으로 연결된 제2 전극 및, 제1 및 제2 전극 사이에 배치되며, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유동하는 복수 개의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제1 이온교환막을 포함하는 제1 역전기 투석 발전부; 및 제2 전극과 소정 간격 떨어져 위치한 제3 전극 및 제3 전극과 전기적으로 연결된 제4 전극, 제3 및 제4 전극 사이에 배치되며, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유동하는 복수 개의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제2 이온교환막을 포함하는 제2 역전기투석 발전부를 포함하며, 제2 전극과 제3 전극은 극성이 상이한 것을 포함한다.Also, the reverse electrodialysis power generation unit may include a first electrode, a second electrode electrically connected to the first electrode, and a plurality of second electrodes, disposed between the first and second electrodes, for flowing the first high concentration solution and the first low concentration solution, A first reverse electrodialysis generator including a plurality of first ion exchange membranes for partitioning a flow path; And a fourth electrode electrically connected to the third electrode and the third electrode spaced apart from the second electrode by a predetermined distance, and a third electrode disposed between the third electrode and the fourth electrode, the plurality of first high concentration solution and the first low concentration solution And a second reverse electrodialysis generator including a plurality of second ion exchange membranes for partitioning the flow path, wherein the second electrode and the third electrode have different polarities.

또한, 탈염부는, 제2 전극과 제3 전극의 마주보는 대향면들 사이 공간으로 정의되는 탈염 유로를 갖는 것을 포함한다.The desalting part includes a desalination flow path defined as a space between opposing surfaces of the second electrode and the third electrode.

또한, 역삼투 모듈은, 제2 고농도 용액이 유입되며, 제3 고농도 용액 및 담수를 각각 배출하도록 마련되는 것을 포함한다.Further, the reverse osmosis module includes the second high concentration solution introduced therein, and the third high concentration solution and the fresh water, respectively.

또한, 탈염부는, 제1 고농도 용액이 유동하기 위한 적어도 하나 이상의 탈염 유로 및 농축 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제3 이온교환막을 추가로 포함한다.The desalting part further includes a plurality of third ion exchange membranes for partitioning the at least one desalination flow path and the concentration flow path for the first high concentration solution to flow.

또한, 제1 고농도 용액은 유동 시, 제2 전극과 제3 전극의 마주보는 대향면들 측으로 제1 고농도 용액의 이온성 물질이 이동하는 것을 포함한다.In addition, the first high concentration solution includes the movement of the ionic substance of the first high concentration solution toward the opposing facing sides of the second electrode and the third electrode during the flow.

또한, 역삼투 모듈에서 토출된 제3 고농도 용액 및 탈염-발전 유닛에서 배출된 제2 저농도 용액이 각각 유입되는 제3 역전기 투석 발전부를 추가로 포함한다.The third reverse electrodialysis unit further includes a third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module and a second low concentration solution discharged from the desalination-power generation unit, respectively.

또한, 제3 역전기 투석 발전부에서 생산된 전기는, 역삼투 모듈, 전기충전기 및 전기자동차 중 선택되는 적어도 하나로 공급하도록 마련된, 제2 전기 공급부를 추가로 포함한다.Further, the electricity produced by the third reverse electrodialysis power generation unit may further include a second electricity supply unit adapted to supply at least one selected from the reverse osmosis module, the electric charger, and the electric vehicle.

또한, 제3 역전기 투석 발전부에서 각각 토출된 용액이 유입되도록 마련된 소수력 또는 조류발전 유닛을 추가로 포함한다.In addition, the present invention further includes a small hydrostatic or algae power generation unit in which the solutions discharged from the third reverse electrodialysis power generation unit are respectively introduced.

또한, 소수력 또는 조류발전 유닛에서 생산된 전기는, 역삼투 모듈로 공급하도록 마련된 제3 전기 공급부를 추가로 포함한다.In addition, the electricity generated by the small hydro-power or tidal power generation unit further includes a third electricity supply unit adapted to supply the reverse osmosis module.

또한, 역삼투 모듈에서 토출된 제3 고농도 용액 및 탈염-발전 유닛에서 배출된 제2 저농도 용액이 각각 유입되어, 제3 고농도 용액과 제2 저농도 용액의 삼투압 차에 의해 전기를 생산하도록 마련된 압력지연삼투 모듈을 추가로 포함한다.In addition, the third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module and the second low concentration solution discharged from the desalination-power generation unit are respectively introduced into the first high concentration solution and the second low concentration solution to generate electricity by the osmotic pressure difference between the third high concentration solution and the second low concentration solution, And further includes an osmotic module.

또한, 압력지연삼투 모듈에서 토출된 용액이 유입되도록 마련된 소수력 또는 조류발전 유닛을 추가로 포함한다.Further, the present invention further includes a small hydrostatic or tidal power generation unit in which the solution discharged from the pressure delay osmosis module is introduced.

또한, 제3 역전기 투석 발전부는, 소정간격 이격되게 배치되며, 전기적으로 연결된 산화전극 및 환원전극, 산화전극 및 환원전극 사이에 배치되어 제3 고농도 용액이 유동하는 고농도 유로 및 제2 저농도 용액이 유동하는 저농도 유로를 구획하기 위한 복수 개의 이온교환막을 포함하고, 고농도 유로를 유동하는 제3 고농도 용액의 이온성물질이 복수 개의 이온교환막을 선택적으로 이동함으로써 전기를 생산하며, 산화전극 및 환원전극으로 전해질이 공급되어 산화전극 및 환원전극에서 각각 산화반응 및 환원반응에 의해 기체상 산소와 기체상 수소를 생산하며, 생산된 산소와 수소가 각각 배출되는 산소 배출부 및 수소 배출부를 포함한다.Also, the third reverse electrodialysis power generation unit is disposed to be spaced apart by a predetermined distance, and is disposed between the oxidizing electrode and the reducing electrode, the oxidizing electrode, and the reducing electrode electrically connected to each other and the high concentration flow path in which the third high concentration solution flows and the second low concentration solution And a plurality of ion exchange membranes for partitioning the flowing low-concentration flow path. The ionic material of the third high-concentration solution flowing through the high-concentration flow path selectively transfers the plurality of ion exchange membranes to generate electricity. And an oxygen discharging unit and a hydrogen discharging unit which produce gaseous oxygen and gaseous hydrogen by the oxidation reaction and the reduction reaction respectively at the oxidation electrode and the reduction electrode, respectively, through which the produced oxygen and hydrogen are respectively discharged.

또한, 산소 배출부 및 수소 배출부는, 산소 배출부 및 수소 배출부에서 각각 배출된 산소 및 수소가 산소 저장장치 및 수소 저장장치로 각각 공급되도록 마련된, 산소 공급유로 및 수소 공급유로를 추가로 포함한다.Further, the oxygen discharge section and the hydrogen discharge section further include an oxygen supply passage and a hydrogen supply passage, each of which is provided so that oxygen and hydrogen discharged from the oxygen discharge section and the hydrogen discharge section, respectively, are supplied to the oxygen storage device and the hydrogen storage device .

또한, 역삼투 모듈에서 토출된 제3 고농도 용액 및 탈염-발전 유닛에서 배출된 제2 저농도 용액이 유입되어 전기를 생산하도록 마련된 소수력 또는 조류발전 유닛을 추가로 포함한다.The third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module and the second low concentration solution discharged from the desalination-power generation unit may further flow into the small hydroelectric or tidal power generation unit to generate electricity.

이에 더하여, 본 발명은, 상기에서 서술한 하이브리드 탈염발전 장치의 탈염-발전 유닛으로 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유입되고, 제2 고농도 용액 및 제2 저농도 용액이 각각 배출되는 단계; 탈염-발전 유닛으로부터 배출된 제2 고농도 용액이 유입되고, 탈염-발전 유닛에서 생산된 전기가 역삼투 모듈로 공급되는 단계; 를 포함하는 탈염발전 방법을 제공한다.In addition, the present invention is characterized in that the first high concentration solution and the first low concentration solution are respectively introduced into the desalination-power generation unit of the above-described hybrid desalting power generator, and the second high concentration solution and the second low concentration solution are respectively discharged; The second high-concentration solution discharged from the desalination-type power generation unit flows into the reverse osmosis module, and electricity generated in the desalination-type power generation unit is supplied to the reverse osmosis module; And a desalting and generating method.

본 발명에 따르면, 탈염-발전 유닛의 제1 및 제2 발전부에서 에너지를 생산하며, 이 때 생산되는 에너지는 탈염부에 사용함으로써, 추가적인 에너지를 사용하지 않고, 해수 및 기수의 전기화학적 탈염을 통해 연속적으로 담수를 생산할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the first and second power generation units of the desalination-power generation unit produce energy, and the energy produced at this time is used for the desalination unit, whereby the electrochemical desalination of seawater and nuclide It is possible to continuously produce fresh water.

또한, 탈염을 위해 후단에 연계된 역삼투 모듈에 필요한 전기를 탈염-발전 유닛에서 공급하고, 탈염발전 유닛에서의 배출수는 기존 해수담수화 역삼투 공정에 공급되는 농도보다 낮게 유지되기 때문에, 역삼투 모듈의 소모 에너지를 최소화할 수 있을 뿐 아니라 생산된 담수를 음용수로 활용하거나 기타 생활 용수로 활용할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the electricity required for the reverse osmosis module connected to the downstream end is supplied from the desalination-power generation unit for desalination and the effluent water in the desalination power generation unit is kept lower than the concentration supplied to the existing seawater desalination reverse osmosis process, It is possible to minimize the consumed energy of the fresh water and to use the produced fresh water as drinking water or other living water.

또한, 탈염-발전 유닛의 전기를 생산하기 위한 각각의 캐소드 전극과 애노드 전극의 전기회로를 독립적으로 연결함으로써, 장치 일부에 문제가 생겨도 연속적인 운전을 유지함과 동시에 유지보수가 용이하다.Further, by independently connecting the cathode electrode and the anode electrode of the desalination-electricity generating unit to each other for producing electricity, even if a problem occurs in a part of the apparatus, continuous operation is maintained and maintenance is easy.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈염발전 하이브리드 장치의 개략도 이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈염-발전 유닛의 구성도 이다.
도 7 내지 도 13은 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 탈염발전 하이브리드 장치의 구성도이다.1 is a schematic diagram of a desalination power generation hybrid apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 to FIG. 6 are schematic diagrams of a desalination-power generation unit according to an embodiment of the present invention.
7 to 13 are schematic diagrams of a desalination power generation hybrid apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, the same or corresponding reference numerals are given to the same or corresponding reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each constituent member shown in the drawings are exaggerated or reduced .

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명은 역전기투석(RED) 장치 운전 시 발생하는 전기화학적 위치에너지를 축전식탈염(CDI) 또는 전기투석(ED) 운전에 이용하고, 후단에 연계된 역삼투(RO) 공정에 이용함으로써, 탈염 과정에 필요한 에너지를 저감시키면서 동시에 연속적으로 해수 또는 기수를 담수화 하는 전기 생산과 탈염이 동시에 가능한 하이브리드 시스템에 관한 것이다.The present invention utilizes the electrochemical potential energy generated during the operation of a reverse electrodialysis (RED) apparatus in a CDI or ED operation and in a reverse osmosis (RO) process connected downstream, The present invention relates to a hybrid system capable of simultaneous electricity generation and desalination for reducing desalination process energy while simultaneously desalinating seawater or nuclides.

예시적인 본 발명의 탈염발전 하이브리드 장치에 의하면, 탈염발전 유닛의 제1 및 제2 역전기 투석 발전부에서 에너지를 생산하며, 이 때 생산되는 에너지는 탈염부 및 후단에 연계된 역삼투모듈에 사용함으로써, 에너지 소모를 감소시키면서, 해수 및 기수의 전기화학적 탈염을 통해 연속적으로 담수를 생산할 수 있는 효과가 있다.According to the exemplary desalination hybridization apparatus of the present invention, the first and second reverse electrodialysis power generation units of the desalting power generation unit produce energy, and the energy produced at this time is used for the desalination unit and the reverse osmosis module connected to the downstream stage Thereby, it is possible to continuously produce fresh water through electrochemical desalination of seawater and nautical water while reducing energy consumption.

특히, 탈염발전 하이브리드 장치의 후단에 농도차 발전 장치, 소수력 및 조력 발전장치 등을 연계하여 생산된 전기를 역삼투모듈에 사용함에 따라 추가적인 에너지를 사용하지 않고, 염수, 해수 및 기수의 탈염을 통해 연속적으로 담수를 생산할 수 있는 효과가 있다.Particularly, since the electricity generated by connecting the concentration generator, the small hydro power and the tidal power generator to the downstream of the desalination power generation hybrid device is used for the reverse osmosis module, the desalination of salt water, seawater, There is an effect that continuous fresh water can be produced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈염발전 하이브리드 장치의 개략도, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈염발전 유닛의 구성도, 도 7 내지 도 13은 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 탈염발전 하이브리드 장치의 구성도이다. FIG. 1 is a schematic diagram of a desalting power generation hybrid apparatus according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 6 are schematic diagrams of a desalination power generation unit according to an embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 2 is a configuration diagram of a desalination power generation hybrid apparatus according to an embodiment.

먼저, 본 명세서에서는 역전기투석 발전부에서 일반적으로 각각의 이온교환막 사이에, 내부의 유로 간격을 유지하기 위해 배치되는 스페이서 및 가스켓 등은 설명의 편의를 위해 생략하였다.First, in this specification, spacers, gaskets, and the like disposed between the respective ion exchange membranes in the reverse electrodialysis power generation section for maintaining the internal flow path spacing are omitted for convenience of explanation.

이하, 도 1 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 탈염발전 하이브리드 장치 (10)를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a dechlorination hybrid device 10 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 13.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 탈염발전 장치(10)는 인접하는 2개의 역전기 투석 발전부(100,200)가 서로 다른 극성의 전극이 소정 간격으로 떨어져 마주하도록 마련된 복수 개의 역전기투석 발전부 및 인접하는 2개의 역전기투석 발전부(100,200)의 마주하는 한 쌍의 전극(102,201) 사이 공간을 갖고, 상기 공간으로 제1 고농도 용액이 유입되도록 마련된 탈염부(300)를 포함하고, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유입되고, 제2 고농도 용액 및 제2 저농도 용액이 각각 배출되는 탈염-발전 유닛(1000) 및 탈염-발전 유닛(1000)으로부터 배출된 제2 고농도 용액이 유입되고, 탈염-발전 유닛에서 생산된 전기가 공급되는 역삼투 모듈(2000)을 포함한다.1, the hybrid desalination power generation apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of reverse electrodialyzed power generation units 100 and 200, each of which has a plurality of electrodes A desalting unit 300 having a space between a pair of opposing electrodes of the electrodialyzed electricity generating unit and two opposing electrodialysis power generating units 100 and 200 and allowing the first high concentration solution to flow into the space, , And the desulfurization-power generation unit (1000) in which the first high-concentration solution and the first low-concentration solution are respectively introduced and the second high-concentration solution and the second low-concentration solution are respectively discharged, 2 reverse osmosis module 2000 into which high-concentration solution is introduced and electricity supplied from the desalination-electricity generating unit is supplied.

이하에서는, 역전기투석 발전부가 2개인 경우를 예로 들어 설명하지만, 후술할 제1 역전기투석 발전부(100)와 제2 역전기투석 발전부(200)가 교번하여 복수 개 마련될 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the case where the reverse electrodialysis power generating unit is two will be described as an example, but a plurality of the first reverse electrodialysis generator 100 and the second reverse electrodialysis generator 200 to be described later may be alternatively provided I must understand.

일 예로, 제1 역전기투석 발전부(100), 탈염부(300), 제2 역전기투석 발전부(200), 탈염부(300), 제1 역전기투석 발전부(100), 탈염부(300), 제2 역전기투석 발전부(200)의 순서로 배열될 수 있다.For example, the first reverse electrodialysis generator 100, the desalting unit 300, the second reverse electrodialysis generator 200, the desalting unit 300, the first reverse electrodialysis generator 100, The first reverse electrodialyzer 300, and the second reverse electrodialysis generator 200 in this order.

상기 탈염-발전 유닛(1000)은, 인접하는 2개의 역전기투석 발전부(100, 200) 사이에 마련된 탈염부(300)를 포함한다.The desalination-power generation unit 1000 includes a desalination unit 300 provided between two adjacent reverse electrodialyzation generators 100 and 200.

또한, 상기 탈염-발전 유닛(1000)은, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유입되고, 제2 고농도 용액 및 제2 저농도 용액이 각각 배출될 수 있다.In the desalting and power generation unit 1000, the first high-concentration solution and the first low-concentration solution may be respectively introduced, and the second high-concentration solution and the second low-concentration solution may be respectively discharged.

또한, 탈염-발전 유닛(1000)은 인접하는 2개의 역전기투석 발전부(100,200)가 서로 다른 극성의 전극이 소정 간격으로 떨어져 마주하도록 마련될 수 있다.Further, the desalting-electricity generating unit 1000 may be provided such that two adjacent reverse electrodialyzed electricity generators 100 and 200 face each other with electrodes having different polarities at predetermined intervals.

특히, 탈염부(300)는 인접하는 2개의 역전기투석 발전부(100,200)의 마주하는 한 쌍의 전극 사이 공간을 갖고, 상기 공간으로 제1 고농도 용액이 유입되도록 마련될 수 있다.In particular, the desalination unit 300 may have a space between a pair of opposing electrodes of the two reverse electrodialysis power generating units 100 and 200, and the first high concentration solution may be introduced into the space.

이에 더하여, 탈염-발전 유닛(1000)으로부터 배출된 제2 고농도 용액은 역삼투 모듈(2000)로 유입될 수 있다.In addition, the second high concentration solution discharged from the desalination-power generation unit 1000 may be introduced into the reverse osmosis module 2000.

이 때, 탈염-발전 유닛에서 생산된 전기는 역삼투 모듈(2000)로 공급될 수 있다.At this time, the electricity generated by the desalination-electricity generating unit may be supplied to the reverse osmosis module 2000.

먼저, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 탈염-발전 유닛(1000)을 상세하게 설명한다.First, referring to Figs. 2 to 6, the desalination-power generation unit 1000 will be described in detail.

본 발명의 탈염-발전 유닛(1000)은, 제1 역전기투석 발전부(100), 제2 역전기투석 발전부(200) 및 탈염부(300)를 포함한다.The desalination-power generation unit 1000 of the present invention includes a first reverse electrodialysis unit 100, a second reverse electrodialysis unit 200, and a desalination unit 300.

보다 구체적으로, 본 발명의 제1 역전기투석 발전부(100)는 제1 전극(101), 제1 전극(101)과 전기적으로 연결된 제2 전극(102) 및, 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 사이에 배치되며, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유동하는 복수 개의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제1 이온교환막(110)을 포함한다.More specifically, the first reverse electrodialyzer 100 of the present invention includes a first electrode 101, a second electrode 102 electrically connected to the first electrode 101, a first electrode 101, And a plurality of first ion exchange membranes (110) disposed between the second electrodes (102) for partitioning a plurality of flow paths through which the first high concentration solution and the first low concentration solution respectively flow.

여기서, 제1 역전기투석 발전부(100)로 유입되는 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액은, 복수 개의 제1 이온교환막(110)에 의해 구획된 제1 유로(120) 및 제2 유로(130)로 각각 유입될 수 있다.Here, the first high-concentration solution and the first low-concentration solution introduced into the first reverse electrodialysis generator 100 are separated into a first flow path 120 and a second flow path 120 which are partitioned by the plurality of first ion exchange membranes 110, 130, respectively.

또한, 본 발명의 제2 역전기투석 발전부(200)는 제2 전극(102)과 소정 간격 떨어져 위치한 제3 전극(201)및 제3 전극(201)과 전기적으로 연결된 제4 전극(202), 제3 전극(201) 및 제4 전극(202) 사이에 배치되며, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유동하는 복수 개의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제2 이온교환막(210)을 포함한다.The second reverse electrodeposits generator 200 may further include a third electrode 201 and a fourth electrode 202 electrically connected to the third electrode 201 spaced apart from the second electrode 102 by a predetermined distance, , A plurality of second ion exchange membranes (210) disposed between the third electrode (201) and the fourth electrode (202) for partitioning a plurality of flow paths through which the first high concentration solution and the first low concentration solution respectively flow do.

여기서, 제2 역전기투석 발전부(200)로 유입되는 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액은 복수 개의 제2 이온교환막에 의해 구획된 제3 유로(220) 및 제4 유로(230)로 각각 유입될 수 있다.Here, the first high concentration solution and the first low concentration solution introduced into the second reverse electrodialyzation generator 200 are supplied to the third flow path 220 and the fourth flow path 230 partitioned by the plurality of second ion exchange membranes, respectively Can be introduced.

특히, 제2 전극(102)과 제3 전극(201)은 극성이 상이할 수 있다.In particular, the second electrode 102 and the third electrode 201 may have different polarities.

이에 더하여, 탈염부(300)는 제2 전극(102)과 제3 전극(201)의 마주보는 대향면들 사이 공간으로 정의되는 탈염 유로(310)를 포함한다.In addition, the desalination unit 300 includes a desalination channel 310 defined as a space between opposing surfaces of the second electrode 102 and the third electrode 201.

또한, 탈염부(300)에서 제1 고농도 용액은 유동 시, 제2 전극(102)과 제3 전극(201)의 마주보는 대향면들 측으로 제1 고농도 용액의 이온성 물질이 이동할 수 있다.When the first high concentration solution flows in the desalination unit 300, the ionic substance of the first high concentration solution may move toward the opposing surfaces of the second electrode 102 and the third electrode 201.

여기서, 상기 이온성 물질은 양이온성 물질 및 음이온성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 양이온성 물질은 나트륨 이온(Na+)일 수 있으며, 상기 음이온성 물질은 염소 이온(Cl-) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the ionic material may include a cationic material and an anionic material. For example, the cationic material may be sodium ion (Na +), and the anionic material may be chloride ion (Cl-), but is not limited thereto.

이하, 본 문서에서는, 제1 전극은 제1 애노드 전극, 제2 전극은 제1 캐소드 전극, 제3 전극은 제2 애노드 전극, 제4 전극은 제2 캐소드 전극인 것을 예로 들어 설명한다.In the following description, the first electrode is a first anode electrode, the second electrode is a first cathode electrode, the third electrode is a second anode electrode, and the fourth electrode is a second cathode electrode.

먼저, 본 발명의 탈염-발전 유닛(1000)의 탈염부(300)는, 축전식탈염(CDI) 공정 또는 전기투석(ED) 공정을 이용할 수 있으므로, 각각의 일 실시예에 대해서 나누어 설명하기로 하며, 동일한 기술이 적용되는 부분의 설명은 생략하기로 한다.First, since the desalination unit 300 of the desalination-power generation unit 1000 of the present invention can utilize a condensation desalination (CDI) process or an electrodialysis (ED) process, each of the embodiments will be described separately And description of portions to which the same technology is applied will be omitted.

이하에서는 먼저, 후술할 탈염부(300)가 축전식탈염(CDI) 공정을 적용한 일 실시예에 대해 설명한다.In the following, an embodiment in which a dechlorination unit 300 to be described later applies a condensation desalination (CDI) process will be described.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 역전기투석 발전부(100)는 제1 애노드 전극(101), 제1 애노드 전극(101)과 전기적으로 연결된 제1 캐소드 전극(102) 및, 제1 애노드 전극(101)과 제1 캐소드 전극(102) 사이에 배치되며, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제1 이온교환막(110)을 포함한다Referring to FIG. 2 again, the first reverse electrodialyzer 100 of the present invention includes a first anode electrode 101, a first cathode electrode 102 electrically connected to the first anode electrode 101, 1 includes a plurality of first ion exchange membranes 110 disposed between the anode electrode 101 and the first cathode electrode 102 for partitioning the flow path of the first high concentration solution and the first low concentration solution

여기서, 제1 이온교환막(110)은 각각 복수 개의 양이온 교환막(111)과 음이온 교환막(112)를 포함한다.Here, the first ion exchange membrane 110 includes a plurality of cation exchange membranes 111 and anion exchange membranes 112, respectively.

보다 구체적으로, 소정 간격 이격되게 배치된 제1 애노드 전극(101)과 제1 캐소드 전극(102) 사이에 배치된 양이온 교환막(111)과 음이온 교환막(112)에 의해 제1 유로(120)와 제2 유로(130)가 구획될 수 있다.More specifically, the cation exchange membrane 111 and the anion exchange membrane 112, which are disposed between the first anode electrode 101 and the first cathode electrode 102, The two flow paths 130 may be partitioned.

상기 제1 유로(120) 및 제2 유로(130)로 제1 고농도 용액 및 제1 저농도 용액이 각각 유입되어 제2 고농도 용액 및 제2 저농도 용액이 각각 배출될 수 있다.The first high concentration solution and the first low concentration solution may be respectively introduced into the first flow path 120 and the second flow path 130 to discharge the second high concentration solution and the second low concentration solution, respectively.

이에 더하여, 본 발명의 제2 역전기투석 발전부(200)는 제2 애노드 전극(201), 제2 애노드 전극(201)과 전기적으로 연결된 제2 캐소드 전극(202) 및, 제2 애노드 전극(201)과 제2 캐소드 전극(202) 사이에 배치되며, 제2 고농도 용액과 제2 저농도 용액의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제2 이온교환막(210)을 포함한다.In addition, the second reverse electrodialysis generator 200 of the present invention includes a second anode electrode 201, a second cathode electrode 202 electrically connected to the second anode electrode 201, and a second anode electrode 201 and the second cathode electrode 202 and includes a plurality of second ion exchange membranes 210 for partitioning flow paths of the second high concentration solution and the second low concentration solution.

여기서, 제2 이온교환막(210)은 각각 복수 개의 양이온 교환막(211)과 음이온 교환막(212)을 포함한다.Here, the second ion exchange membrane 210 includes a plurality of cation exchange membranes 211 and anion exchange membranes 212, respectively.

보다 구체적으로, 소정 간격 이격되게 배치된 제2 애노드 전극(201)과 제2 캐소드 전극(202) 사이에 배치된 양이온 교환막(211)과 음이온 교환막(212)에 의해 제3 유로(220)와 제4 유로(230)가 구획될 수 있다.More specifically, the cation exchange membrane 211 and the anion exchange membrane 212 disposed between the second anode electrode 201 and the second cathode electrode 202, which are spaced apart from each other by a predetermined distance, The four flow paths 230 may be partitioned.

상기 제3 유로(220) 및 제4 유로(230)로 제1 고농도 용액 및 제1 저농도 용액이 각각 유입되어 제2 고농도 용액 및 제2 저농도 용액이 각각 배출될 수 있다.The first high concentration solution and the first low concentration solution may flow into the third flow path 220 and the fourth flow path 230 to discharge the second high concentration solution and the second low concentration solution, respectively.

여기서, 상기 제1 역전기투석 발전부(100)와 제2 역전기 투석 발전부(200)에서는, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각의 제1 및 제3 유로(120,220)와 제2 및 제4 유로(130,230)를 유동할 때, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액의 농도차에 의해 제1 고농도 용액 내에 포함된 이온성 물질이 선택적으로 각각의 제1 이온교환막(110)과 제2 이온교환막(210)을 통과하며 저농도 용액 측으로 이동함에 따라, 제1 및 제2 애노드 전극(101, 201)과 제1 및 제2 캐소드 전극(102, 202)에서 전기가 생산될 수 있다.Here, in the first and second reverse electrodialyzation generators 100 and 200, the first high concentration solution and the first low concentration solution are supplied to the first and third flow paths 120 and 220, The ionic material contained in the first high concentration solution is selectively supplied to the first ion exchange membrane 110 and the second ion exchange membrane 130 by the difference in concentration between the first high concentration solution and the first low concentration solution, Electricity can be produced from the first and second anode electrodes 101 and 201 and the first and second cathode electrodes 102 and 202 as they pass through the second ion exchange membrane 210 and move toward the low concentration solution.

따라서, 상기 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100, 200)에서 배출된 제2 고농도 용액은, 제1 고농도 용액보다 낮은 농도를 갖게 된다.Therefore, the second high concentration solution discharged from the first and second reverse electrodialysis power generators 100 and 200 has a lower concentration than the first high concentration solution.

이와 반대로, 제2 저농도 용액은 제1 저농도 용액보다 높은 농도를 갖게 된다.Conversely, the second low concentration solution has a higher concentration than the first low concentration solution.

한편, 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100,200)에서 전기를 생산하기 위해 공급되는 전극 용액은 전해질을 포함하며 전술한, 제1 저농도 용액 또는 제1 고농도 용액 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 후술할 탈염부(300)의 탈염 유로(310)를 형성하는 제1 캐소드 및 제2 애노드(102,201) 각각의 제2면(102b,201b) 측의 전극용액 또한, 전해질을 포함하며 담수, 순수 또는 이온 전도성이 높은 전해질 용액을 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, the electrode solution supplied for producing electricity in the first and second reverse electrodialysis power generators 100 and 200 may include any one of the first low concentration solution or the first high concentration solution described above including the electrolyte Electrode solution on the side of the second surface 102b, 201b of each of the first cathode and the second anode 102, 201 forming the desalination passage 310 of the desalination part 300 to be described later also contains an electrolyte, Or an electrolyte solution having a high ion conductivity is preferably used.

여기서, 탈염 유로(310)를 형성하는 제1 캐소드 및 제2 애노드(102,201) 각각의 제2면(102b,201b) 측의 전극 용액은 낮은 농도를 갖는 담수, 순수를 공급할 때, 탈염부(300)에서 복수 개의 역전기 투석 발전부(100, 200) 측으로 이동하는 이온성 물질이 확산 현상에 의해 보다 용이하게 이동할 수 있게 된다.The electrode solution on the side of the second surface 102b or 201b of each of the first cathode and the second anode 102 or 201 forming the desalination channel 310 is supplied with the desalination part 300 The ionic material moving toward the plurality of reverse electrodialysis power generators 100 and 200 can be more easily moved by the diffusion phenomenon.

이에 더하여, 본 발명의 탈염부(300)는 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201) 사이에 위치하며, 제1 고농도 용액이 유동하기 위한 탈염 유로(310)를 포함한다.In addition, the desalination unit 300 of the present invention is located between the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 and includes a desalination channel 310 for flowing the first high concentration solution.

특히, 상기 탈염부(300)는 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100,200)에서 생산된 전기에 의해 탈염 공정을 수행하게 된다. In particular, the desalination unit 300 performs a desalination process by electricity generated by the first and second electrodialyzed power generation units 100 and 200.

여기서, 상기 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)은 각각 제1 면(102a,201a) 및 제2 면(102b,201b)을 포함한다.Here, the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 include first and second surfaces 102a and 201a and second surfaces 102b and 201b, respectively.

본 발명의 탈염 유로(310)는 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면(102a와 201a)들 사이 공간으로 정의될 수 있다.The desalination channel 310 of the present invention may be defined as a space between opposing surfaces 102a and 201a of the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201.

여기서, 상기 대향면은 제1 캐소드 전극의 제1면(102a)과 제2 애노드 전극의 제1면(201a)을 의미한다.Here, the opposite surface refers to the first surface 102a of the first cathode electrode and the first surface 201a of the second anode electrode.

즉, 탈염 유로(310)는 제1 캐소드 전극의 제1면(102a)과 제2 애노드 전극의 제1면(201a) 사이 공간으로 정의될 수 있다.That is, the desalination passage 310 may be defined as a space between the first surface 102a of the first cathode electrode and the first surface 201a of the second anode electrode.

보다 구체적으로, 탈염 유로(310)는 제1 고농도 용액이 유동 시, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들(102a와 201a)에 접촉 가능하게 마련될 수 있다.More specifically, the desalination passage 310 is provided so as to be able to contact the opposing surfaces 102a and 201a of the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 when the first high concentration solution flows .

따라서, 상기 제1 고농도 용액이 유동 시, 제1 캐소드 전극의 제1면(102a)과 제2 애노드 전극의 제1면(201a)에 접촉 가능하게 마련될 수 있다.Therefore, when the first high concentration solution flows, the first high concentration solution can be contacted with the first surface 102a of the first cathode electrode and the first surface 201a of the second anode electrode.

이에 더하여, 상기 제1 고농도 용액은 유동 시, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들(102a와 201a) 측으로 제1 고농도 용액의 이온성 물질이 이동할 수 있다.In addition, when the first high concentration solution flows, the ionic material of the first high concentration solution can move toward the opposing surfaces 102a and 201a of the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 have.

또한, 상기 양이온성 물질은 제1 캐소드 전극(102)을 투과하고, 음이온성 물질은 제2 애노드 전극(201)을 투과하여 이동할 수 있다.In addition, the cationic material may pass through the first cathode electrode 102, and the anionic material may move through the second anode electrode 201.

특히, 상기 이온성 물질은 제1 고농도 용액에 포함된, 염분을 포함한 용해물질로써, 일 예로, 상기 양이온성 물질은 나트륨 이온(Na+)일 수 있으며, 상기 음이온성 물질은 염소 이온(Cl-) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Particularly, the ionic substance is a solubilized substance containing salt in the first high concentration solution. In one example, the cationic substance may be sodium ion (Na +), and the anionic substance may be chloride ion (Cl-) But is not limited thereto.

도 3을 참조하면, 상기 탈염부(300)는 제1 캐소드 전극(102) 및 제2 애노드 전극(201) 사이에 배치된 양이온 교환막(311) 및 음이온 교환막(312)을 추가로 포함할 수 있다.3, the desalination unit 300 may further include a cation exchange membrane 311 and an anion exchange membrane 312 disposed between the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 .

상기와 같이 탈염부(300)에 양이온 교환막(311)과 음이온 교환막(312)을 배치함으로써, 탈염부를 통과하며 제1 캐소드 전극(102) 및 제2 애노드 전극(201) 측으로 이동하는 제1 고농도 용액에 포함된 이온성 물질의 선택도를 높여주어 전기적인 효율과 탈염 효율을 동시에 향상시킬 수 있게 된다.The cation exchange membrane 311 and the anion exchange membrane 312 are disposed in the desalination unit 300 as described above so that the first high concentration solution flowing through the desalting unit and moving toward the first cathode electrode 102 and the second anode 201 It is possible to increase the selectivity of the ionic material contained in the electrode and improve the electrical efficiency and the desalination efficiency at the same time.

한편, 상기 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면(102a와 201a)은 다공성일 수 있다.The facing surfaces 102a and 201a of the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 may be porous.

즉, 상기 제1 캐소드 전극의 제1면(102a)과 제2 애노드 전극의 제1 면(201a)는 다공성으로 형성될 수 있다.That is, the first surface 102a of the first cathode electrode and the first surface 201a of the second anode electrode may be formed to be porous.

따라서, 상기 다공성으로 형성된 각각의 제1면(102a,201a) 측으로, 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100,200)에서 생산된 전기에 의해 탈염 유로(310)를 유동하는 제1 고농도 용액의 이온이 이동함으로써, 탈염 공정이 수행될 수 있다.Therefore, the first high concentration solution flowing through the desalination channel 310 by the electricity generated by the first and second reverse electrodialic generator units 100 and 200 is supplied to each of the first surfaces 102a and 201a formed in the porous structure By the movement of the ions, a desalting process can be performed.

여기서, 탈염 유로(310)에서 제1 고농도 용액의 탈염 공정이 수행된 후 제2 고농도 용액이 배출될 수 있다.Here, after the desalination process of the first high concentration solution is performed in the desalination passage 310, the second high concentration solution may be discharged.

상기 제2 고농도 용액은, 제1 고농도 용액 보다 낮은 농도를 갖게 된다.The second high concentration solution has a lower concentration than the first high concentration solution.

일 예로, 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100, 200)와 탈염부(300)로 제1 고농도 용액으로써 3.5wt%의 해수가 유입되고, 제1 저농도 용액으로써 0.05wt%의 담수가 각각 유입되면, 제1 및 제2 역전기 투석 발전부(100, 200)에서 배출된 제2 저농도 용액은 제1 저농도 용액보다 높은 농도인 1.0wt%의 기수로 배출될 수 있다.For example, 3.5 wt% of seawater is introduced as the first high concentration solution into the first and second reverse electrodialysis power generation units 100 and 200 and the desalination unit 300, and 0.05 wt% of fresh water is used as the first low concentration solution The second low concentration solution discharged from the first and second reverse electrodialysis power generators 100 and 200 may be discharged at a concentration of 1.0 wt% higher than the concentration of the first low concentration solution.

이 때, 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100, 200)와 탈염부(300)에서 배출된 제2 고농도 용액은 제1 고농도 용액보다 낮은 농도인 2.0 ~2.5wt%의 희석된 해수로 배출될 수 있다. At this time, the second high concentration solution discharged from the first and second reverse electrodialysis power generation units 100 and 200 and the desalination unit 300 is diluted with 2.0 to 2.5 wt% Can be discharged.

또한, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)은 발전부(100, 200) 측과 탈염부(300) 측을 향하는 양면이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.In addition, the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 may be formed of materials having different sides toward the power generation units 100 and 200 and the desalination unit 300, respectively.

여기서, 제1 캐소드 전극(102)의 제1면(102a)은 탈염부(300) 측을 향하고, 제2면(102b)은 발전부 측, 즉 제1 역전기 투석 발전부(100) 측을 향한다.Here, the first surface 102a of the first cathode electrode 102 faces the desalination part 300 side, and the second surface 102b faces the power generation part side, that is, the first reverse electrodialysis power generation part 100 side I'm headed.

또한, 제2 애노드 전극(201)의 제1면(201a)은 탈염부(300) 측을 향하고, 제2면(201b)은 발전부 측, 즉 제2 역전기 투석 발전부(200) 측을 향한다.The first surface 201a of the second anode 201 faces the side of the desalination unit 300 and the second surface 201b of the second anode 201 faces the power generation unit side, I'm headed.

보다 구체적으로, 상기 제1 캐소드 전극(102)은 제1 역전기투석 발전부(100) 측을 향하는 제2면(102b)과 탈염부(300) 측을 향하는 제1면(102a)이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.More specifically, the first cathode 102 has a second surface 102b facing the first reverse electrodialyser 100 and a first surface 102a facing the desalting unit 300, And may be formed of a material.

또한, 상기 제2 애노드 전극(201)은 제2 역전기투석 발전부(200) 측을 향하는 제2면(201b)과 탈염부(300) 측을 향하는 제1면(201a)이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.The second anode 201 has a second surface 201b facing the second reverse electrodialysis unit 200 and a first surface 201a facing the desalination unit 300, .

따라서, 상기 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201) 각각의 제1면(102a 및 201a)과 제2면(102b 및 201b)은 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.Accordingly, the first surfaces 102a and 201a and the second surfaces 102b and 201b of the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 may be formed of different materials.

또한, 본 발명의 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)은 다공성 전극을 포함할 수 있다.In addition, the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 of the present invention may include a porous electrode.

보다 구체적으로, 상기 다공성 전극은 구조체와 집전체를 포함할 수 있다.More specifically, the porous electrode may include a structure and a current collector.

일 예로, 상기 다공성 전극의 구조체의 형상은 폼(Foam), 메쉬(Mesh), 스폰지 (sponge), 펠트(Felt), 크로스(Cloth), 다공성 하이드로젤(hudrogel), 다공성 고분자가 될 수 있으며, 재질은 활성탄, 그라핀, 탄소나노튜브, 탄소나노파이버, 탄소구와 같은 탄소체와 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the structure of the porous electrode may be a foam, a mesh, a sponge, a felt, a cloth, a porous hydrogel, a porous polymer, The material may include at least one selected from the group consisting of carbon materials such as activated carbon, graphene, carbon nanotubes, carbon nanofibers, and carbon spheres and polymers, and combinations thereof, but is not limited thereto.

또한, 상기 다공성 전극의 집전체의 형상은 폼(Foam), 메쉬(Mesh), 스폰지 (sponge), 펠트(Felt), 크로스(Cloth), 포일 (foil)이 될 수 있으며, 재질은 티타늄(Ti), 스테인레스 강(SUS), 백금 (Pt), 은 (Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 그라파이트 (graphite), 그라핀 (graphene) 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The collector of the porous electrode may be a foil, a mesh, a sponge, a felt, a cloth, or a foil. The material of the collector may be titanium (Ti ), At least one selected from the group consisting of stainless steel (SUS), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), graphite, graphene, But is not limited thereto.

이에 더하여, 상기 다공성 전극은 구조체 및 집전체가 일체형으로 형성된 복합체로 형성될 수 있다.In addition, the porous electrode may be formed of a composite in which a structure and a current collector are integrally formed.

일 예로, 다공성 전극의 구조체로서 활성탄을 사용하고, 집전체로 티타늄을 사용할 때, 활성탄을 이용한 다공성 탄소 전극에 집전체로 분쇄된 티타늄 입자 또는 분말을 담지 하거나 이를 화학적 또는 전기화학적으로 결합하여 일체형으로 형성함으로써, 상기 다공성 전극을 복합체로 구현할 수 있다.For example, when activated carbon is used as a structure of the porous electrode and titanium is used as a current collector, titanium particles or powders pulverized as a current collector are supported on a porous carbon electrode using activated carbon or chemically or electrochemically bonded thereto The porous electrode can be realized as a composite.

여기서, 일 예로써, 활성탄과 티타늄을 사용하였으나, 전술한 구조체 및 집전체 중 각각 어느 하나 이상을 이용할 수 있다.Here, as one example, although activated carbon and titanium are used, any one or more of the above-described structures and current collectors may be used.

상기 제1 캐소드 전극 및 제2 애노드 전극 각각의 제1면(102a, 201a)의 적어도 일부는 상기에서 전술한, 구조체일 수 있고, 제2면(102b, 201b)의 적어도 일부는 집전체 일 수 있다. At least a part of the first surfaces 102a and 201a of each of the first cathode electrode and the second anode electrode may be a structure described above and at least a part of the second surface 102b and 201b may be a collector have.

또한, 제1 캐소드 전극 및 제2 애노드 전극 각각의 제1면(102a, 201a)은 상기에서 전술한, 구조체일 수 있고, 제2면(102b, 201b)은 집전체 일 수 있다. In addition, the first surfaces 102a and 201a of the first cathode electrode and the second anode electrode may be the structures described above, and the second surfaces 102b and 201b may be current collectors.

한편, 본 발명은 제1, 제3 및 탈염 유로(120,220,310)로 제1 고농도 용액을 공급하기 위한 제1 공급부(401)를 추가로 포함할 수 있다.The present invention may further include a first supply unit 401 for supplying the first high concentration solution to the first, third, and desalination flow paths 120, 220, and 310.

여기서, 상기 제1 고농도 용액은 염수, 해수, 기수, 비료 용액 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the first high-concentration solution includes, but is not limited to, saline, seawater, nordic acid, fertilizer solution and a mixed solution containing at least one of them.

또한, 제2 및 제4 유로(130,230)로 제1 저농도 용액을 공급하기 위한 제2 공급부(402)를 더 포함할 수 있다.Further, the apparatus may further include a second supply unit 402 for supplying the first and second low-concentration solutions to the second and fourth flow paths 130 and 230.

여기서, 상기 제1 저농도 용액은 하수 방류수, 기수, 담수, 폐수 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 혼합 용액을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the first low-concentration solution may include, but is not limited to, sewage effluent, nuclides, fresh water, wastewater, and a mixed solution containing at least one of them.

여기서, 제1 고농도 용액과 제2 저농도 용액을 탈염-발전 유닛(1000)으로 공급하기 위해 마련된 제1 공급부(401)와 제2 공급부(402)는, 일 예로, 제1 역전기투석 발전부, 제2 역전기투석 발전부, 탈염부로 제1 고농도 용액과 제2 저농도 용액을 공급하기 위한 각각의 공급부로 따로 구비될 수 있다.Here, the first supply unit 401 and the second supply unit 402 provided for supplying the first high concentration solution and the second low concentration solution to the desalination-electricity generation unit 1000 include, for example, a first reverse electrodialysis unit, The second reverse electrodeposition power generation unit, and the desalination unit may be separately provided as respective supply units for supplying the first high concentration solution and the second low concentration solution.

또한, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액은 펌프를 이용하여 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100, 200)와 탈염부(300)로 공급할 수 있다.The first high concentration solution and the first low concentration solution can be supplied to the first and second reverse electrodialysis power generation units 100 and 200 and the desalination unit 300 by using a pump.

또한, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액 내에 포함된 부유물질 등을 처리하기 위해 전처리 장치 등을 추가로 마련하여 전처리 한 후 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100, 200)와 탈염부(300)로 공급할 수 있다.In addition, a pretreatment device or the like is additionally provided to treat the first high concentration solution and the suspended substances contained in the first low concentration solution, and then the first and second reverse electrodialysis power generators 100 and 200 and the desalination part (300).

상기와 같은 구성으로 이루어진 탈염-발전 유닛(1000)은, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 각각의 캐소드 전극과 애노드 전극이 반전된 형태를 포함할 수 있으며, 이때 각각의 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 배치되는 양이온 교환막과 음이온 교환막의 배치 또한 적절하게 변경될 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, the desalination-power generation unit 1000 having the above-described configuration may include a configuration in which each of the cathode electrode and the anode electrode is inverted. In this case, The arrangement of the anion exchange membrane and the anion exchange membrane disposed between the anion exchange membrane and the anion exchange membrane may be appropriately changed.

한편, 상기와 같은 구성으로 이루어진 탈염-발전 유닛(1000)을 이용하여 전기 생산과 탈염이 동시에 진행되는 공정을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, a process of simultaneously conducting electricity production and desalination using the desalination-electricity generation unit 1000 having the above-described structure will be described.

먼저, 다시 도 2를 참조하면, 각각의 제1 및 제2 공급부(401,402)를 통해 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100,200)로 유입되고, 제1 고농도 용액이 탈염 유로(310)로 유입되면, 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100,200)에서 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액의 농도차에 의해 전위차가 발생하게 된다.Referring to FIG. 2 again, the first high concentration solution and the first low concentration solution are introduced into the first and second reverse electrodialysis power generation units 100 and 200 through the first and second supply units 401 and 402, respectively, When a high concentration solution flows into the desalination passage 310, a potential difference is generated in the first and second reverse electrodialysis power generators 100 and 200 by the difference in concentration between the first high concentration solution and the first low concentration solution.

이에 따라, 제1 및 제2 애노드 전극(101,201)과 제1 및 제2 캐소드 전극(102, 202)에서 전자의 흐름이 발생한다.Accordingly, electrons flow from the first and second anode electrodes 101 and 201 and the first and second cathode electrodes 102 and 202, respectively.

상기와 같은 전자의 흐름은, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들 사이 공간으로 정의되는 탈염 유로(310)에 전위가 인가됨을 의미한다.The flow of electrons as described above means that a potential is applied to the desalting channel 310 defined as a space between opposing faces of the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201.

따라서, 인가된 전위에 의해, 탈염 유로(310)를 유동하는 제1 고농도 용액 내 이온성 물질이 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들 측으로 이동하게 된다.Accordingly, the ionic material in the first high concentration solution flowing through the desalination passage 310 is moved toward the opposite facing surfaces of the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 by the applied potential .

이 때, 이동하는 각각의 이온성 물질은 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)을 투과하여, 역전기투석 발전부 측으로 각각 이동한다.At this time, each of the moving ionic materials passes through the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 and moves toward the back electrodialysis power generation unit.

여기서, 이온성 물질의 일부는 각각의 전극(102,201)을 투과할 수 있고, 나머지 일부는 전극(102,201)에 흡착될 수 있다.Here, a part of the ionic substance may be permeable to each of the electrodes 102 and 201, and the remaining part thereof may be adsorbed to the electrodes 102 and 201.

전술한 바와 같이, 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)은 다공성 구조의 다공성 전극을 포함하므로, 이온성 물질이 각각의 전극(102,201)에 흡착될 수 있으며, 이에 따라 탈염 공정, 즉 담수화 공정이 이루어 질 수 있다.As described above, since the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 include a porous electrode having a porous structure, the ionic material can be adsorbed to the respective electrodes 102 and 201, , I.e., a desalination process can be performed.

상기와 같이 구성된 탈염-발전 유닛(1000)의 탈염부(300)는 탈염을 위한 추가적인 전극이 필요하지 않으므로, 보다 컴팩트한 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.Since the desalination unit 300 of the desalination-power generation unit 1000 configured as above does not require additional electrodes for desalination, a more compact apparatus can be realized.

또한, 탈염부(300)에 인가되는 전위는 제1 및 제2 역전기 투석 발전부(100,200)에서 생산된 전기이므로, 추가적인 에너지를 사용하지 않고 담수를 생산할 수 있는 효과가 있다.Since the electric potential applied to the desalination unit 300 is generated by the first and second electrodialyzed electricity generating units 100 and 200, it is possible to produce fresh water without using additional energy.

다음으로, 탈염부(300)가 전기투석(ED) 공정을 적용한 일 실시예에 대하여 설명한다.Next, an embodiment in which the desalting unit 300 applies an electrodialysis (ED) process will be described.

특히, 앞서 전술한 탈염-발전 유닛(1000)의 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.Particularly, the same components as those of the desalination-power generation unit 1000 described above will not be described.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 탈염부(300')는 제1 고농도 용액이 유동하기 위한 적어도 하나 이상의 탈염 유로(330) 및 농축 유로(340)를 구획하기 위한 복수 개의 제3 이온교환막(320)을 추가로 포함한다.Referring to FIG. 6, according to another embodiment of the present invention, the desalination unit 300 'includes at least one desalination flow path 330 for flowing the first high concentration solution, and a plurality The third ion-exchange membrane 320 is provided.

보다 구체적으로, 본 발명의 탈염부(300)는 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)의 마주보는 대향면들 사이 공간으로 정의되며, 제1 고농도 용액이 유동하기 위한 적어도 하나 이상의 탈염 유로(330) 및 농축 유로(340)를 포함한다.More specifically, the desalination unit 300 of the present invention is defined as a space between opposite facing surfaces of the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201, and at least one And includes the desalination passage 330 and the concentrating passage 340.

본 발명의 탈염부(300')는, 탈염 유로(330) 및 농축 유로(340)를 구획하기 위한 복수 개의 제3 이온교환막(320)을 포함한다.The desalination unit 300 'of the present invention includes a plurality of third ion exchange membranes 320 for partitioning the desalination flow path 330 and the concentration flow path 340.

여기서, 상기 제3 이온교환막(320)은 복수 개의 양이온 교환막(321)과 음이온 교환막(322)을 포함한다.Here, the third ion exchange membrane 320 includes a plurality of cation exchange membranes 321 and anion exchange membranes 322.

특히, 상기 탈염부(300')의 탈염 유로(330)에서는 제1 및 제2 역전기투석 발전부(100,200)에서 생산된 전기에 의해 탈염 공정을 수행하게 된다. Particularly, in the desalination passage 330 of the desalting part 300 ', the desalination process is performed by the electricity generated by the first and second reverse electrodialysis power generators 100 and 200.

보다 구체적으로, 제1 역전기투석 발전부(100) 및 제2 역전기투석 발전부(200)의 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201)에 생산된 전기에 의해, 제1 고농도 용액의 이온성 물질이 각각 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201) 측으로 이동하며 탈염 유로(330) 및 농축 유로(340)에서 탈염 및 농축이 이루어질 수 있다.More specifically, by electricity generated in the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 of the first reverse electrodialysis generator 100 and the second reverse electrodialysis generator 200, Ionic substances in the high concentration solution move toward the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 respectively and desalination and concentration can be performed in the desalination flow path 330 and the concentration flow path 340.

즉, 이온성 물질은 선택적으로, 양이온 교환막(321)과 음이온 교환막(322)을 통과하여 제1 캐소드 전극(102)과 제2 애노드 전극(201) 측으로 이동하며 탈염 또는 농축 될 수 있다.That is, the ionic material selectively passes through the cation exchange membrane 321 and the anion exchange membrane 322 and moves toward the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201, and can be desalinated or concentrated.

상기 이온성 물질 중, 양이온성 물질은 제1 캐소드 전극(102) 측으로, 음이온성 물질은 제2 애노드 전극(201) 측으로 이동함에 따라 제1 고농도 용액이 유동하는 탈염부(300')는 복수 개의 제3 이온교환막(320)에 의해 탈염 유로(330)와 농축 유로(340)로 나뉘어 질 수 있다.As the cationic material migrates toward the first cathode electrode 102 and the anionic material migrates toward the second anode electrode 201, the desalting unit 300 'through which the first high concentration solution flows flows through the ion- The third ion exchange membrane 320 can be divided into the desalination channel 330 and the concentration channel 340.

보다 구체적으로, 탈염부(300')로 유입된 제1 고농도 용액의 이온성 물질은, 제1 캐소드 전극(102) 및 제2 애노드 전극(201)에 생산된 전기에 의해 양이온성 물질이 제1 캐소드 전극(102) 측으로 이동하며 양이온 교환막(321)을 통과한다.More specifically, the ionic material of the first high concentration solution introduced into the desalination unit 300 'is supplied to the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201 by the electricity produced by the first cathode electrode 102 and the second anode electrode 201, Moves to the cathode electrode 102 side and passes through the cation exchange membrane 321.

이와 동시에, 음이온성 물질이 제2 애노드 전극(201) 측으로 이동하며, 음이온 교환막(322)을 통과하게 된다.At the same time, the anionic material moves toward the second anode electrode 201 and passes through the anion exchange membrane 322.

이 때, 양이온성 물질은 음이온 교환막(322)을 통과하지 못하고, 음이온성 물질은 양이온 교환막(321)을 통과하지 못하므로, 제3 이온교환막에 의해 구획되는 탈염부(300')의 유로는, 탈염 유로(330)와 농축 유로(340)를 형성하여 탈염 유로(330)에서는 탈염 즉, 담수화가 이루어져 기수 또는 담수가 배출되고, 농축 유로(340)에서는 농축된 농축수가 배출된다. At this time, since the cationic material does not pass through the anion exchange membrane 322 and the anionic material does not pass through the cation exchange membrane 321, the channel of the desalination unit 300 ', which is partitioned by the third ion exchange membrane, The desalination passage 330 and the concentrating passage 340 are formed to desalinate or desalinate in the desalination passage 330 so that noble or fresh water is discharged and concentrated water is discharged from the concentrating passage 340.

여기서, 상기와 같이 탈염부(300')가 전기투석(ED) 공정인 경우, 앞서 전술한 다공성 전극을 이용하지 않고, 일반적으로 역전기 투석 장치에 사용되는 전극을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, when the desalination unit 300 'is an electrodialysis (ED) process, the electrode used in the reverse electrodialysis apparatus may be used instead of the porous electrode. However, no.

한편, 본 발명의 탈염발전 장치(10)는, 탈염-발전 유닛(1000) 후단에 배치된 역삼투 모듈(2000)을 포함한다.Meanwhile, the desalination power generation apparatus 10 of the present invention includes a reverse osmosis module 2000 disposed at a downstream end of the desalination-power generation unit 1000.

보다 구체적으로, 역삼투 모듈(2000)은, 탈염-발전 유닛(1000)에서 배출된 제2 고농도 용액이 유입되어 제3 고농도 용액 및 담수를 각각 배출할 수 있다.More specifically, the reverse osmosis module 2000 can discharge the second high-concentration solution discharged from the desalination-power generation unit 1000 and discharge the third high-concentration solution and the fresh water, respectively.

상기 역삼투 모듈(2000)은, 탈염-발전 유닛(1000)에서 배출된 제2 고농도 용액이 유입되는 제2 고농도 용액 유입부(미도시)와 제3 고농도 용액 및 담수가 각각 배출되는 제3 고농도 용액 배출부(미도시) 및 담수배출부(미도시)를 포함할 수 있다.The reverse osmosis module 2000 includes a second high concentration solution inlet (not shown) into which the second high concentration solution discharged from the desalting and developing unit 1000 flows, and a third high concentration solution outlet A solution discharge unit (not shown) and a fresh water discharge unit (not shown).

상기 역삼투 모듈(2000)은, 탈염-발전 유닛(1000)에서 배출된 제2 고농도 용액을 고압으로 유입시키기 위한 고압펌프(403)를 추가로 포함할 수 있다.The reverse osmosis module 2000 may further include a high-pressure pump 403 for introducing the second high-concentration solution discharged from the desalination-power generation unit 1000 to a high pressure.

특히, 상기 고압펌프(403)는 전단의 탈염-발전 유닛(1000)에서 생산된 전기를 이용하여 구동시킬 수도 있다.In particular, the high-pressure pump 403 may be driven using electricity generated by the desalination-power generation unit 1000 at the upstream stage.

또한, 상기 탈염-발전 유닛(1000)에서 생산된 전기는, 고압펌프(403) 외에도 에너지가 필요한 공정에 사용될 수 있다.In addition, the electricity generated by the desalination-power generation unit 1000 may be used in a process requiring energy in addition to the high-pressure pump 403.

여기서, 탈염-발전 유닛(1000)은, 탈염-발전 유닛(1000)에서 생산된 전기를 후단의 역삼투 모듈(2000)로 공급하기 위한 제1 전기 공급부(1)를 포함한다.Here, the desalination-electricity generation unit 1000 includes a first electricity supply unit 1 for supplying the electricity produced by the desalination-electricity generation unit 1000 to the downstream reverse osmosis module 2000.

상기와 같이 역삼투 모듈(2000)의 제2 고농도 용액 유입부로 공급된 제2 고농도 용액은, 역삼투 모듈(2000) 내부에 마련된 역삼투막에 의해 제2 고농도 용액 내에 포함된 물만 역삼투막을 통과하게 되어 담수가 담수배출부로 배출될 수 있다. The second high concentration solution supplied to the second high concentration solution inlet of the reverse osmosis module 2000 passes through the reverse osmosis membrane only through water contained in the second high concentration solution by the reverse osmosis membrane provided in the reverse osmosis module 2000, Can be discharged to the fresh water discharge portion.

이 때, 제2 고농도 용액 내에 포함된 물이 제거된 제3 고농도 용액이 제3 고농도 용액 배출부를 통해 역삼투 모듈(2000)에서 배출될 수 있다.At this time, the third high concentration solution from which the water contained in the second high concentration solution has been removed may be discharged from the reverse osmosis module 2000 through the third high concentration solution discharge portion.

즉, 상기 제3 고농도 용액은 제2 고농도 용액 보다 높은 농도를 갖을 수 있다. 일 예로, 제2 고농도 용액이 2.0~2.5wt%의 농도를 갖는 희석된 해수라고 한다면, 역삼투 모듈(2000)에서 배출된 제3 고농도 용액은 4.0~5.0wt%의 농도를 갖는 농축수 일 수 있다.That is, the third high concentration solution may have a higher concentration than the second high concentration solution. For example, if the second high concentration solution is diluted sea water having a concentration of 2.0 to 2.5 wt%, the third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module 2000 may be concentrated water having a concentration of 4.0 to 5.0 wt% have.

여기서, 역삼투 막은, 용액 내에 포함된 이온성물질은 통과시키지 않고 물만 통과시키는 반투막으로써, 종래에 3.0~3.5wt% 해수 조건에서 사용되어 오는 막도 사용할 수 있지만, 전단의 탈염발전 하이브리드 유닛으로부터 공급되는 희석된 해수 농도, 즉 2.0~2.5wt%에 적합한 용도로 제작된 막을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.Here, the reverse osmosis membrane is a semi-permeable membrane which allows only water to pass without passing the ionic substance contained in the solution. It is also possible to use a membrane that has been conventionally used at 3.0 to 3.5 wt% of seawater. However, It is more preferable to use a membrane prepared for an application suitable for the diluted seawater concentration, that is, 2.0 to 2.5 wt%.

이에 더하여, 상기 역삼투 모듈(2000)은, 에너지 회수 장치(ERD, Energy Recovery Device)를 추가로 포함함으로써, 역삼투 모듈(2000)에서 배출된 제3 고농도 용액의 일부 에너지를 회수하여 역삼투 모듈(2000)에 필요한 전력 소비량을 절감할 수 있다.In addition, the reverse osmosis module 2000 further includes an energy recovery device (ERD) to recover some energy of the third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module 2000, (2000) can be reduced.

한편, 본 발명의 탈염발전 하이브리드 장치(10)는, 역삼투 모듈(2000) 후단에 제3 역전기투석 발전부(3000)를 추가로 포함할 수 있다.Meanwhile, the desalting hybrid generator 10 of the present invention may further include a third reverse electrodialysis generator 3000 at the downstream of the reverse osmosis module 2000.

보다 구체적으로, 제3 역전기투석 발전부(3000)는, 역삼투 모듈(2000)에서 토출된 제3 고농도 용액과 탈염-발전 유닛(1000)에서 배출된 제2 저농도 용액이 각각 유입될 수 있다.More specifically, the third high-concentration solution discharged from the reverse osmosis module 2000 and the second low-concentration solution discharged from the desalination-power generation unit 1000 can be respectively introduced into the third reverse electrodialyzation generator 3000 .

여기서, 제3 역전기투석 발전부(3000)는, 앞서 전술한 제1 역전기투석 발전부 또는 제2 역전기투석 발전부와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.Here, the components of the third reverse electrodialyser generator 3000 that are the same as those of the first reverse electrodialysis generator or the second reverse electrodialysis generator described above will not be described.

상기 제3 역전기투석 발전부(3000)는, 소정 간격 이격되게 배치되며, 전기적으로 연결된 산화전극 및 환원전극, 산화전극 및 환원전극 사이에 배치되어 제3 고농도 용액이 유동하는 고농도 유로 및 제2 저농도 용액이 유동하는 저농도 유로를 구획하기 위한 복수 개의 이온교환막을 포함하고, 고농도 유로를 유동하는 제3 고농도 용액의 이온성물질이 복수 개의 이온교환막을 선택적으로 이동함으로써 전기를 생산할 수 있다.The third reverse electrodialyzation generator 3000 includes a high concentration flow path disposed between the oxidizing electrode and the reducing electrode, the oxidizing electrode and the reducing electrode electrically connected to each other and spaced apart from each other by a predetermined distance to flow the third high concentration solution, And a plurality of ion exchange membranes for partitioning the low concentration channel through which the low concentration solution flows, and the ionic substance of the third high concentration solution flowing through the high concentration channel can selectively generate electricity by moving the plurality of ion exchange membranes.

여기서, 산화전극 및 환원전극은 일 예로, 앞서 전술한 제1 역전기투석 발전부의 제1 전극 및 제2 전극을 의미할 수 있다.Here, the oxidizing electrode and the reducing electrode may be, for example, a first electrode and a second electrode of the first reverse electrodialysis generator described above.

이에 더하여, 산화전극 및 환원전극으로 전해질이 공급되어 산화전극 및 환원전극에서 각각 산화반응 및 환원반응에 의해 기체상 산소와 기체상 수소를 생산하며, 생산된 산소와 수소가 각각 배출되는 산소 배출부(3001) 및 수소 배출부(3002)를 포함할 수 있다.In addition, an electrolyte is supplied to the oxidizing electrode and the reducing electrode to produce gaseous oxygen and gaseous hydrogen by an oxidation reaction and a reduction reaction at the oxidizing electrode and the reducing electrode, respectively, (3001) and a hydrogen discharge unit (3002).

보다 구체적으로, 유입된 제3 고농도 용액 및 제2 저농도 용액에 의해 상기와 같이 생산된 전기에 의해, 제3 역전기투석 발전부(3000)의 산화전극 및 환원전극 부분에서는, 공급된 전극용액, 즉 전해질 용액이 산화전극에서 산화반응 과정 중에 기체상 산소를, 환원전극에서 환원반응에 의해 기체상 수소를 생산할 수 있다.More specifically, in the oxidizing electrode and the reducing electrode portion of the third reverse electrodialyzing generator 3000, by the electricity produced as described above by the introduced third high concentration solution and the second low concentration solution, That is, the electrolytic solution can produce gaseous hydrogen during the oxidation reaction in the oxidation electrode and gaseous hydrogen by the reduction reaction in the reduction electrode.

즉, 생산된 산소와 수소는 산소 배출부(3001) 및 수소 배출부(3002)에서 배출될 수 있다.That is, produced oxygen and hydrogen can be discharged from the oxygen discharge portion 3001 and the hydrogen discharge portion 3002.

여기서, 상기 산화전극 및 환원전극은 각각의 전극으로 상기 전극 용액 즉, 전해질 용액을 각각 공급하기 위한 전극용액 공급부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. Here, the oxidation electrode and the reduction electrode may further include an electrode solution supply unit (not shown) for supplying the electrode solution, that is, the electrolyte solution, to the respective electrodes.

또한, 제3 역전기투석 발전부(3000)는, 유입된 제3 고농도 용액과 제2 저농도 용액의 농도차에 의해 제3 고농도 용액 내 포함된 양이온과 음이온이 선택적으로 이온교환막을 통과함에 따라 전극에서 전기가 생산된 후, 제4 고농도 용액과 제3 저농도 용액이 각각 배출될 수 있다.In addition, the third reverse electrodialyzed electricity generating unit 3000 may be configured such that the positive and the negative ions included in the third high concentration solution selectively pass through the ion exchange membrane due to the difference in the concentrations of the introduced third high concentration solution and the second low concentration solution, The fourth high concentration solution and the third low concentration solution can be discharged respectively.

여기서, 제4 고농도 용액은 제3 고농도 용액 보다 낮은 농도를 갖을 수 있고, 제3 저농도 용액은 제2 저농도 용액보다 높은 농도를 갖을 수 있다.Here, the fourth high concentration solution may have a concentration lower than that of the third high concentration solution, and the third low concentration solution may have a higher concentration than the second low concentration solution.

일 예로, 제3 고농도 용액이 4.0~5.0wt%의 농도를 갖는 농축수이고, 제2 저농도 용액이 1.0wt%의 농도를 갖는 기수라면, 제3 역전기투석 발전부(3000)에서 배출된 제4 고농도 용액은 2.5~3.5wt%의 농도를 갖는 희석수일 수 있고, 제3 저농도 용액은 2.0~2.5wt%의 농도를 갖는 기수일 수 있다.For example, if the third high concentration solution is a concentrated water having a concentration of 4.0 to 5.0 wt% and the second low concentration solution is a radix having a concentration of 1.0 wt%, the third reverse electrodeposition generator 3000 4 The high concentration solution may be a diluent having a concentration of 2.5 to 3.5 wt%, and the third low concentration solution may be an odd number having a concentration of 2.0 to 2.5 wt%.

상기와 같이, 제3 역전기투석 발전부(3000)에서 생산된 전기는 역삼투 모듈(2000)로 공급될 수 있다.As described above, the electricity generated by the third reverse electrodialysis unit 3000 can be supplied to the reverse osmosis module 2000.

이에 더하여, 제3 역전기투석 발전부(3000)는 후단에 전기충전기(3300)를 마련하여 생산된 전기를 전기충전기(3300)로 공급할 수도 있고, 생산된 전기를 전기자동차(3400)에 공급할 수도 있다.In addition, the third reverse electrodialyzing and power generating unit 3000 may be provided with an electric charger 3300 at the rear end thereof to supply the produced electricity to the electric charger 3300 or to supply the produced electricity to the electric car 3400 have.

따라서, 상기 제3 역전기 투석 발전부(3000)는 역삼투 모듈(2000), 전기충전기(3300) 및 전기자동차(3400) 중 선택되는 적어도 하나로 전기를 공급하기 위한 제2 전기 공급부(2)를 추가로 포함할 수 있다.Therefore, the third reverse electrodialyzation generator 3000 may include a second electricity supply unit 2 for supplying electricity to at least one of the reverse osmosis module 2000, the electric charger 3300, and the electric vehicle 3400 May be further included.

이에 더하여, 제3 역전기투석 발전부(3000)는, 산소 배출부(3001) 및 수소 배출부(3002)에서 각각 배출된 산소 및 수소를 저장하는 산소 저장장치(3100) 및 수소 저장장치(3200)가 각각 추가로 마련될 수 있다.In addition, the third reverse electrodialyzation generator 3000 includes an oxygen storage device 3100 and a hydrogen storage device 3200 for storing the oxygen and hydrogen discharged from the oxygen discharge portion 3001 and the hydrogen discharge portion 3002, respectively. May be additionally provided.

또한, 제3 역전기투석 발전부(3000)는, 산소 저장장치(3100) 및 수소 저장장치(3200)와 각각 유체 이동 가능하게 연결되어 상기 산소 및 수소가 산소 저장장치(3100) 및 수소 저장장치(3200)로 각각 공급되도록 마련된 산소 공급유로 및 수소 공급유로를 추가로 포함할 수 있다. The third reverse electrodialyzation generator 3000 is also connected to the oxygen storage device 3100 and the hydrogen storage device 3200, respectively, so that the oxygen and hydrogen are stored in the oxygen storage device 3100 and the hydrogen storage device 3200. [ And an oxygen supply channel and a hydrogen supply channel that are respectively supplied to the hydrogen supply channel 3200 and the hydrogen supply channel.

따라서, 산소저장장치(3100)에 저장한 산소는 예를 들어, 순산소연소 등에 사용함으로써, 전기를 생산할 수 있게 되고, 이 때 생산된 전기는 전기를 공급하도록 마련된 제4 전기 공급부(4)에 의해 다시 역삼투 모듈(2000)로 공급할 수 있다.Therefore, the oxygen stored in the oxygen storage device 3100 can be used to produce electricity, for example, by using pure oxygen combustion or the like. At this time, the generated electricity is supplied to the fourth electricity supply unit 4 To the reverse osmosis module (2000).

또한, 산소저장장치(3100)에 저장한 산소와 수소저장장치(3200)에 저장한 수소는 연료전지자동차에 공급하여 이용할 수 있다.The oxygen stored in the oxygen storage device 3100 and the hydrogen stored in the hydrogen storage device 3200 may be supplied to the fuel cell vehicle.

한편, 본 발명의 탈염발전 장치 하이브리드 (10)는, 상기 역삼투 모듈(2000)에서 토출된 제3 고농도 용액 및 탈염-발전 유닛(1000)에서 배출된 제2 저농도 용액이 유입되어 전기를 생산하도록 마련된 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)을 추가로 포함할 수 있다.In the meantime, the desalination power generation apparatus hybrid 10 of the present invention is configured such that the third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module 2000 and the second low concentration solution discharged from the desalination- And may further include a small hydroelectric or algae power generation unit 4000 provided.

보다 구체적으로, 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)은 역삼투 모듈(2000) 후단에 추가로 배치되어 전기를 생산할 수 있다. More specifically, the small hydroelectric or tidal power generation unit 4000 may be further disposed at the downstream end of the reverse osmosis module 2000 to produce electricity.

상기 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)은, 역삼투 모듈(2000)에서 배출된 제3 고농도 용액과 탈염-발전 유닛(1000)에서 배출된 제2 저농도 용액의 유속과 유량을 이용하여 상기 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)으로 유입시켜 전기를 생산할 수 있다.The small hydro-power or algae power generation unit 4000 is connected to the third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module 2000 and the second low concentration solution discharged from the desalination- Power generation unit 4000 to generate electricity.

여기서, 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)은, 혼합기(Mixer,4100)를 추가적으로 구비함으로써, 역삼투 모듈(2000) 및 탈염-발전 유닛(1000)에서 배출된 제3 고농도 용액과 제2 저농도 용액을 상기 혼합기(4100)에서 혼합하여 배출된 용액을 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)으로 유입시킴으로써, 전력 생산량을 높일 수 있다.The small hydrostatic or tidal power generation unit 4000 further includes a mixer 4100 so that the third high concentration solution and the second low concentration solution discharged from the reverse osmosis module 2000 and the desalination- The mixed solution discharged from the mixer 4100 can be introduced into the small hydro power or the tidal power generation unit 4000 to increase the power generation amount.

즉, 역삼투 모듈(2000) 및 탈염-발전 유닛(1000)에서 배출되는 제3 고농도 용액과 제2 저농도 용액은 고농축 용액이므로, 따로 배출하게 되면 환경문제가 발생할 수 있으나, 상기와 같이 소수력 또는 조류 발전 유닛(4000)으로 이를 유입시켜 활용함으로써, 발전량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.That is, since the third high concentration solution and the second low concentration solution discharged from the reverse osmosis module 2000 and the desalination-electricity generation unit 1000 are highly concentrated solutions, environmental problems may occur if they are discharged separately. However, There is an effect that power generation can be improved by introducing it into the power generation unit 4000 and utilizing it.

상기와 같이, 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)은, 생산된 전기를 전단의 역삼투 모듈(2000)로 공급하기 위한 제3 전기 공급부(3)를 추가로 포함한다.As described above, the small hydro-power or algae power generation unit 4000 further includes a third electricity supply part 3 for supplying the produced electricity to the upstream reverse osmosis module 2000.

따라서, 생산된 전기는 역삼투 모듈(2000)로 공급하여 줌으로써, 역삼투 모듈(2000)에서 사용되는 전기를 내부적 시스템으로 해결함으로써, 외부에서 공급되는 전기를 최소화 할 수 있게 된다.Accordingly, by supplying the generated electricity to the reverse osmosis module 2000, the electricity used in the reverse osmosis module 2000 is solved by the internal system, so that the electricity supplied from the outside can be minimized.

한편, 본 발명의 탈염발전 하이브리드 장치(10)는, 역삼투 모듈(2000) 후단에 압력지연삼투 모듈(5000)을 추가로 포함할 수 있다.Meanwhile, the desalting hybrid type hybrid device 10 of the present invention may further include a pressure delayed osmosis module 5000 at a downstream end of the reverse osmosis module 2000.

보다 구체적으로, 역삼투 모듈(2000)에서 토출된 제3 고농도 용액 및 탈염-발전 유닛(1000)에서 배출된 제2 저농도 용액이 각각 유입되어, 제3 고농도 용액과 제2 저농도 용액의 삼투압 차에 의해 전기를 생산할 수 있다.More specifically, the third high-concentration solution discharged from the reverse osmosis module 2000 and the second low-concentration solution discharged from the desalination-power generation unit 1000 flow into the osmotic pressure difference between the third high-concentration solution and the second low- Can produce electricity.

여기서, 압력지연삼투 모듈(5000)로 유입되는 제2 저농도 용액은, 압력지연삼투 모듈(5000) 전단에 마련된 전처리 장치를 통과하여 전처리 후 압력지연삼투 모듈(5000)로 유입될 수 있다.Here, the second low-concentration solution flowing into the pressure delay osmosis module 5000 may be introduced into the pressure-delayed osmosis module 5000 after passing through the pretreatment device provided at the upstream side of the pressure delay osmosis module 5000.

즉, 압력지연삼투 모듈(5000) 내에 배치된 반투과성 막을 사이에 두고 제3 고농도 용액과 제2 저농도 용액이 각각 유입되면, 제2 저농도 용액에 포함된 물이 제3 고농도 용액 측으로 이동하게 되고, 이동된 물에 의해 제3 고농도 용액 측의 유량이 증가함에 따라, 증가된 유량 및 위치에너지를 이용하여 전기 에너지로 생산할 수 있게 된다.That is, when the third high concentration solution and the second low concentration solution are introduced respectively through the semi-permeable membrane disposed in the pressure delay osmosis module 5000, the water contained in the second low concentration solution moves to the side of the third high concentration solution, As the flow rate on the side of the third high concentration solution is increased by the water, the electric energy can be produced by using the increased flow rate and potential energy.

따라서, 압력지연삼투 모듈(5000)에서 생산된 전기를, 앞서 전술한 전기충전기(3300) 및 전기자동차(3400)로 공급할 수 있다.Therefore, the electricity produced by the pressure delay osmosis module 5000 can be supplied to the electric charger 3300 and the electric vehicle 3400 described above.

여기서, 생산된 전기는 압력지연삼투 모듈(5000)에 연결 구비된 저5 전기 공급부(5)에 의해 생산된 전기를 전기충전기(3300) 및 전기자동차(3400)로 공급할 수 있다.Here, the produced electricity can supply the electricity produced by the low-level electricity supply unit 5 connected to the pressure-delayed osmosis module 5000 to the electric charger 3300 and the electric vehicle 3400.

한편, 앞서 전술한 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)은 상기 제3 역전기 투석 발전부(3000)에서 토출된 용액이 유입되도록 마련되어, 전력을 생산할 수 있다.Meanwhile, the above-described small-hydro-power or algae power generation unit 4000 can generate power by being supplied with the solution discharged from the third reverse electrodialyzation generator 3000.

보다 구체적으로, 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)은 상기 제3 역전기 투석 발전부(3000)의 후단에 연결 구비되어, 제3 역전기 투석 발전부에서 배출된 제3 저농도 용액이 유입되어 전기를 생산할 수 있다.More specifically, the small hydrostatic or tidal power generation unit 4000 is connected to the rear end of the third reverse electrodialysis generator 3000, and the third low concentration solution discharged from the third reverse electrodialysis power generation unit flows into the low- Can be produced.

따라서, 제3 전기공급부(3)에 의해 상기 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)에서 생산된 전기를 역삼투 모듈(2000)로 공급할 수 있게 된다.Therefore, the third electricity supply unit 3 can supply the electricity generated by the small hydroelectric power generation unit 4000 to the reverse osmosis module 2000.

이에 더하여, 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)은 압력지연삼투 모듈(5000)에서 토출된 용액이 유입되어 전기를 생산할 수 있다.In addition, the small hydrostatic or tidal power generation unit 4000 can introduce the solution discharged from the pressure delay osmosis module 5000 to produce electricity.

보다 구체적으로, 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)은 상기 압력지연삼투 모듈(5000)의 후단에 연결 구비되어, 압력지연삼투 모듈에서 배출되는 제4 저농도 용액과 제5 고농도 용액이 각각 유입되어 전기를 생산할 수 있다.More specifically, the small hydrostatic or tidal power generation unit 4000 is connected to the rear end of the pressure delay osmosis module 5000 so that the fourth low concentration solution and the fifth high concentration solution, which are discharged from the pressure delay osmosis module, Can be produced.

따라서, 제3 전기공급부(3)에 의해 상기 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)에서 생산된 전기를 역삼투 모듈(2000)로 공급할 수 있게 된다.Therefore, the third electricity supply unit 3 can supply the electricity generated by the small hydroelectric power generation unit 4000 to the reverse osmosis module 2000.

여기서, 상기 압력지연삼투 모듈(5000)은 압력교환기(PX, Pressure Exchanger,5100)를 추가로 포함함으로써, 상기 압력지연삼투 모듈(5000)에서 배출된 제5 고농도 용액이 압력교환기(5100)를 통과하여 소수력 또는 조류발전 유닛(4000)으로 공급될 수 있다.Here, the pressure-delayed osmosis module 5000 further includes a pressure exchanger (PX) 5100, so that the fifth high-concentration solution discharged from the pressure-delayed osmosis module 5000 passes through the pressure exchanger 5100 And may be supplied to the small hydroelectric or algae power generation unit 4000.

특히, 상기 압력교환기(5100)는, 제1 공급부(401)에서 제1 고농도 용액을 공급하여 이를 역삼투 모듈(2000)로 공급함으로써, 역삼투 모듈(2000)에서 손실된 압력을 일부 보상할 수 있게 된다.Particularly, the pressure exchanger 5100 supplies the first high concentration solution from the first supply unit 401 and supplies the first high concentration solution to the reverse osmosis module 2000 to partially compensate the pressure lost in the reverse osmosis module 2000 .

상기와 같이 역삼투 모듈(2000)로 제1 고농도 용액을 공급할 때, 부스터 등의 장치를 이용하여 공급할 수 있다. When the first high concentration solution is supplied to the reverse osmosis module 2000 as described above, it can be supplied using a device such as a booster.

상기와 같이 구성된 본 발명의 탈염발전 하이브리드 장치(10)는 전기를 생산함과 동시에 탈염이 지속적으로 가능할 수 있으며, 외부의 전기를 사용하지 않고 내부적 시스템 만을 이용하여 담수를 생산할 수 있는 효과가 있다.The desalting apparatus 10 of the present invention having the above-described structure can produce desalination and desalination at the same time as it produces electricity, and is capable of producing fresh water using only the internal system without using external electricity.

본 발명은 또한, 탈염발전 하이브리드 방법을 제공한다.The present invention also provides a desalination power hybrid method.

예를 들어, 상기 탈염발전 하이브리드 방법은, 전술한 탈염발전 하이브리드 장치(10)를 통한 발전 방법에 관한 것이다.For example, the desalination power generation hybrid method is related to a power generation method using the desalting power generation hybrid apparatus 10 described above.

따라서, 후술하는 탈염발전 하이브리드 장치에 대한 구체적인 사항은 앞서 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.Therefore, the above-described contents can be applied to the details of the deodorization hybrid device to be described later.

본 발명의 탈염발전 하이브리드 방법은, 탈염발전 하이브리드 장치의 탈염-발전 유닛으로 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유입되고, 제2 고농도 용액 및 제2 저농도 용액이 각각 배출되는 단계를 포함한다.The method for desalting and developing hybrid according to the present invention includes the steps of introducing a first high-concentration solution and a first low-concentration solution into a desalination-power generation unit of a desalting power generation hybrid unit, respectively, and discharging a second high-concentration solution and a second low- .

또한, 탈염-발전 유닛으로부터 배출된 제2 고농도 용액이 유입되고, 탈염-발전 유닛에서 생산된 전기가 역삼투 모듈로 공급되는 단계를 포함한다.Further, the second high-concentration solution discharged from the desalting-electricity generating unit is introduced, and the electricity generated by the desalting-electricity generating unit is supplied to the reverse osmosis module.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The foregoing description of the preferred embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration and various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.

10: 탈염발전 하이브리드 장치
1000: 탈염-발전 유닛
100: 제1 역전기 투석 발전부
200: 제2 역전기 투석 발전부
300: 탈염부
2000: 역삼투 모듈
3000: 제3 역전기 투석 발전부
4000: 소수력 또는 조류발전 유닛
5000: 압력지연삼투 모듈10: Hybrid device for desalting power generation
1000: desalination-power generation unit
100: First reverse electrodialysis generator
200: Second reverse electrodialysis power generation section
300: desalination part
2000: Reverse osmosis module
3000: Third reverse electrodialysis power generation unit
4000: Small hydro or algae power generation unit
5000: Pressure Delay Osmosis Module

Claims (16)

인접하는 2개의 역전기 투석 발전부가 서로 다른 극성의 전극이 소정 간격으로 떨어져 마주하도록 마련된 복수 개의 역전기 투석 발전부 및 인접하는 2개의 역전기 투석 발전부의 마주하는 한 쌍의 전극 사이 공간을 갖고, 상기 공간으로 제1 고농도 용액이 유입되도록 마련된 탈염부를 포함하고, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유입되고, 제2 고농도 용액 및 제2 저농도 용액이 각각 배출되는 탈염-발전 유닛; 및
탈염-발전 유닛으로부터 배출된 제2 고농도 용액이 유입되고, 탈염-발전 유닛에서 생산된 전기가 공급되는 역삼투 모듈; 을 포함하는, 탈염발전 하이브리드 장치.Two adjacent reverse electrodialysis power generation units have a space between a pair of opposing electrodes of a plurality of reverse electrodialysis power generation units provided so that electrodes of mutually different polarities face each other at a predetermined interval, A desalting-power generating unit including a desalting unit provided to allow the first high-concentration solution to flow into the space, the first high-concentration solution and the first low-concentration solution being introduced respectively, and the second high-concentration solution and the second low-concentration solution being respectively discharged; And
A reverse osmosis module into which the second high concentration solution discharged from the desalination-type power generation unit flows, and electricity generated from the desalination-type power generation unit is supplied; Wherein the desalting power generation hybrid device comprises: 제 1 항에 있어서,
역전기투석 발전부는,
제1 전극, 제1 전극과 전기적으로 연결된 제2 전극 및, 제1 및 제2 전극 사이에 배치되며, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유동하는 복수 개의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제1 이온교환막을 포함하는 제1 역전기 투석 발전부; 및
제2 전극과 소정 간격 떨어져 위치한 제3 전극 및 제3 전극과 전기적으로 연결된 제4 전극, 제3 및 제4 전극 사이에 배치되며, 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유동하는 복수 개의 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제2 이온교환막을 포함하는 제2 역전기투석 발전부를 포함하며,
제2 전극과 제3 전극은 극성이 상이한 탈염발전 하이브리드 장치.The method according to claim 1,
The reverse electrodialysis power-
A first electrode, a second electrode electrically connected to the first electrode, and a plurality of electrodes arranged between the first and second electrodes for partitioning a plurality of flow paths through which the first high concentration solution and the first low concentration solution respectively flow, A first reverse electrodialysis generator including an ion exchange membrane; And
A second electrode, a fourth electrode electrically connected to the third electrode and a third electrode spaced apart from the second electrode by a predetermined distance, and a third electrode disposed between the third electrode and the fourth electrode, And a plurality of second ion exchange membranes for partitioning the first ion exchange membrane and the second ion exchange membrane,
And the second electrode and the third electrode have different polarities. 제 2 항에 있어서,
탈염부는, 제2 전극과 제3 전극의 마주보는 대향면들 사이 공간으로 정의되는 탈염 유로를 갖는 탈염발전 하이브리드 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the desalination part has a desalination flow path defined as a space between opposing surfaces of the second electrode and the third electrode facing each other. 제 1항에 있어서,
역삼투 모듈은, 제2 고농도 용액이 유입되며, 제3 고농도 용액 및 담수를 각각 배출하도록 마련된 탈염발전 하이브리드 장치.The method according to claim 1,
The reverse osmosis module is configured to introduce the second high concentration solution and discharge the third high concentration solution and fresh water, respectively. 제 2 항에 있어서,
탈염부는, 제1 고농도 용액이 유동하기 위한 적어도 하나 이상의 탈염 유로 및 농축 유로를 구획하기 위한 복수 개의 제3 이온교환막을 추가로 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.3. The method of claim 2,
The desalination part further comprises a plurality of third ion exchange membranes for partitioning at least one desalination flow path and a concentration flow path for the first high concentration solution to flow. 제 3항 또는 5항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 고농도 용액은 유동 시, 제2 전극과 제3 전극의 마주보는 대향면들 측으로 제1 고농도 용액의 이온성 물질이 이동하는 탈염발전 하이브리드 장치.4. The method according to claim 3 or 5,
Wherein when the first high concentration solution flows, the ionic substance of the first high concentration solution moves toward the opposing surfaces of the second electrode and the third electrode. 제 1항에 있어서,
역삼투 모듈에서 토출된 제3 고농도 용액 및 탈염-발전 유닛에서 배출된 제2 저농도 용액이 각각 유입되는 제3 역전기 투석 발전부를 추가로 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a third reverse electrodialyzer unit into which the third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module and the second low concentration solution discharged from the desalination and power generation unit flow respectively. 제 7항에 있어서,
제3 역전기 투석 발전부에서 생산된 전기는, 역삼투 모듈, 전기충전기 및 전기자동차 중 선택되는 적어도 하나로 공급하도록 마련된, 제2 전기 공급부를 추가로 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the electricity generated by the third reverse electrodialysis unit is further supplied to at least one of the reverse osmosis module, the electric charger, and the electric vehicle. 제 7항에 있어서,
제3 역전기 투석 발전부에서 각각 토출된 용액이 유입되도록 마련된 소수력 또는 조류발전 유닛을 추가로 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.8. The method of claim 7,
Further comprising a small hydrostatic or algae power generation unit in which a solution discharged from each of the third reverse electrodialysis power generation units is introduced. 제 9항에 있어서,
소수력 또는 조류발전 유닛에서 생산된 전기는, 역삼투 모듈로 공급하도록 마련된 제3 전기 공급부를 추가로 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the electricity generated by the small hydroelectric or tidal power generation unit further comprises a third electricity supply adapted to supply to the reverse osmosis module. 제 1항에 있어서,
역삼투 모듈에서 토출된 제3 고농도 용액 및 탈염-발전 유닛에서 배출된 제2 저농도 용액이 각각 유입되어, 제3 고농도 용액과 제2 저농도 용액의 삼투압 차에 의해 전기를 생산하도록 마련된 압력지연삼투 모듈을 추가로 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.The method according to claim 1,
A third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module and a second low concentration solution discharged from the desalination and power generation unit are respectively introduced into the first high concentration solution and the second low concentration solution to generate electricity by osmotic pressure difference between the third high concentration solution and the second low concentration solution, Further comprising a desulfurization-power generation hybrid device. 제 11항에 있어서,
압력지연삼투 모듈에서 토출된 용액이 유입되도록 마련된 소수력 또는 조류발전 유닛을 추가로 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.12. The method of claim 11,
Further comprising a small hydrostatic or tidal power generation unit to which the solution discharged from the pressure delay osmosis module is introduced. 제 7항에 있어서,
제3 역전기 투석 발전부는,
소정간격 이격되게 배치되며, 전기적으로 연결된 산화전극 및 환원전극,
산화전극 및 환원전극 사이에 배치되어 제3 고농도 용액이 유동하는 고농도 유로 및 제2 저농도 용액이 유동하는 저농도 유로를 구획하기 위한 복수 개의 이온교환막을 포함하고,
고농도 유로를 유동하는 제3 고농도 용액의 이온성물질이 복수 개의 이온교환막을 선택적으로 이동함으로써 전기를 생산하며,
산화전극 및 환원전극으로 전해질이 공급되어 산화전극 및 환원전극에서 각각 산화반응 및 환원반응에 의해 기체상 산소와 기체상 수소를 생산하며, 생산된 산소와 수소가 각각 배출되는 산소 배출부 및 수소 배출부를 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.8. The method of claim 7,
The third reverse electrodialyzed power generation unit,
An oxidizing electrode and a reducing electrode electrically connected to each other at a predetermined interval,
And a plurality of ion exchange membranes disposed between the oxidation electrode and the reducing electrode for partitioning the high concentration flow path through which the third high concentration solution flows and the low concentration flow path through which the second low concentration solution flows,
The ionic material of the third high concentration solution flowing in the high concentration channel generates electricity by selectively moving the plurality of ion exchange membranes,
An electrolyte is supplied to the oxidation electrode and the reduction electrode to produce gaseous oxygen and gaseous hydrogen by an oxidation reaction and a reduction reaction respectively at the oxidation electrode and the reduction electrode, Wherein the desalting power generation hybrid unit comprises: 제 13항에 있어서,
산소 배출부 및 수소 배출부는, 산소 배출부 및 수소 배출부에서 각각 배출된 산소 및 수소가 산소 저장장치 및 수소 저장장치로 각각 공급되도록 마련된, 산소 공급유로 및 수소 공급유로를 추가로 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.14. The method of claim 13,
The oxygen discharge section and the hydrogen discharge section are each provided with an oxygen supply passage and a hydrogen supply passage which are provided so as to be supplied respectively to the oxygen storage device and the hydrogen storage device with oxygen and hydrogen respectively discharged from the oxygen discharge section and the hydrogen discharge section, Hybrid device. 제 1항에 있어서,
역삼투 모듈에서 토출된 제3 고농도 용액 및 탈염-발전 유닛에서 배출된 제2 저농도 용액이 유입되어 전기를 생산하도록 마련된 소수력 또는 조류발전 유닛을 추가로 포함하는 탈염발전 하이브리드 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a third high concentration solution discharged from the reverse osmosis module and a small hydrographic or tidal power generation unit adapted to generate electricity by flowing the second low concentration solution discharged from the desalination -generation unit. 제 1항에 따른 하이브리드 탈염발전 장치의 탈염-발전 유닛으로 제1 고농도 용액과 제1 저농도 용액이 각각 유입되고, 제2 고농도 용액 및 제2 저농도 용액이 각각 배출되는 단계;
탈염-발전 유닛으로부터 배출된 제2 고농도 용액이 유입되고, 탈염-발전 유닛에서 생산된 전기가 역삼투 모듈로 공급되는 단계; 를 포함하는 탈염발전 방법.The first high-concentration solution and the first low-concentration solution are respectively introduced into the desalination-power generation unit of the hybrid desalination generation apparatus according to claim 1, respectively, and the second high-concentration solution and the second low-concentration solution are discharged respectively;
The second high-concentration solution discharged from the desalination-type power generation unit flows into the reverse osmosis module, and electricity generated in the desalination-type power generation unit is supplied to the reverse osmosis module; And the desalting and generating method.
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