수소 생산을 위한 해수담수 및 고도농축 공정 해석

Abstract

해상 풍력을 이용한 그린 수소 생산 시스템의 핵심 요소로 수전해 공정이 필수적이며, 수전해 공정으로 수소를 생산하기 위해서는 초순수가 요구되어 진다. 이를 위해 해상 플랫폼에서 해수담수화 기술이 사용되지만, 기존 공정에서 발생되는 농축수는 환경 문제를 야기할 수 있다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 고순도 담수의 공급이 가능하며, 농축수의 고도농축이 가능한 해수담수-고도농축 복합공정(Multi effect desalination and adsorption desalination, MEDAD)에 대한 해석 연구를 수행하였다. 해수담수-고도농축 복합공정은 다중효용증발공정과 저온(≤ 40℃)·저압(≤ 10 kPa) 구동이 가능한 흡착식 담수화 공정의 결합을 통해 기존 역삼투(Reverse Osmosis, RO) 기술의 한계인 낮은 담수 회수율을 극복하고, 고도 농축과 고순도 담수 생산을 동시에 달성할 수 있는 공정이다. 이러한 특성으로 인해 기존 담수화 공정에 비해 스케일링 및 파울링 문제와 높은 유지보수 비용을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 해수담수-고도농축 복합공정의 성능을 평가하기 위해 수학적·수치적 해석 모델을 자체개발하였으며, 이 모델을 통해 공급 스팀 압력 및 흡·탈착 시간 등의 다양한 운전 조건에서의 담수 생산량을 평가하였다.