• 환경영향평가
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• 제27권1호
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• pp.17-32
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• 2018

다양한 수자원 확보 측면에서 해수담수화의 필요성이 증가하고 있으나 해수담수화 시설에서 배출되는 농축수에 대한 환경적 영향에 대한 고찰은 미흡하다. 본 연구에서는 국내 외 사례 조사를 통하여 고염분 농축수로 인한 환경적 영향 및 배출 규제를 고찰하였다. 국내에서는 독성평가 중심의 연구가 진행되었으며 식물플랑크톤, 동물플랑크톤 유생, 녹조구멍갈파래가 고염농축수에 영향을 받는 것으로 관측되었다. 또한 넙치 치사율이 염분 증가에 따라 선형관계를 보였으며 송사리는 60 psu 이상의 농도에서 100% 사망하였다. 국외에서는 독성평가뿐만 아니라 모니터링 사례도 있었으며 이들 사례를 저서생물군집, 연체동물, 극피동물, 어류, 해조 해초류로 분류하여 정리하였다. 전반적으로 농축수가 배출되는 인근지역에서는 종풍부도가 저하되었으며 고염분의 농축수가 해양생물에 영향을 주는 것으로 나타났다. 그러나 이동성이 강한 성어의 경우는 염분에 노출되면 회피하고 염분에 대한 내성을 가진 해양생물들은 고염분의 해수환경에도 생존하였다. 농축수에 대한 규제기준은 염분 한계와 배출구에서의 거리로 표현되는 준수지점으로 제시되고 있었다. 국가별, 해수담수화 시설별로 규제기준에 차이가 있었으며 최근의 경향은 규제기준을 강화하는 추세이다. 특히 california water boards에서는 일일 최대 염분농도가 배출구 주변 100 m 이내에서 주변 염분농도보다 2 psu를 초과하지 못하도록 규정개정을 실시하였다.

• 상하수도학회지
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• 제31권6호
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• pp.599-609
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• 2017

Desalination plants have been recently constructed in many parts of the world due to water scarcity caused by population growth, industrialization and climate change. Most seawater desalination plants are designed with a submarine pipeline for intake and discharge. Submarine pipelines are installed directly on the bottom of the water body if the bottom is sandy and flat. Intake is located on a low-energy shoreline with minimal exposure to beach erosion, heavy storms, typhoons, tsunamis, or strong underwater currents. Typically, HDPE (High Density Polyethylene) pipes are used in such a configuration. Submarine pipelines cause many problems when they are not properly designed; HDPE pipelines can be floated or exposed to strong currents and wind or tidal action. This study examines the optimal design method for the trench depth of pipeline, analysis of on-bottom stability and dilution of the concentrate based on the desalination plant conducted at the Pacific coast of Peru, Chilca. As a result of this study, the submarine pipeline should be trenched at least below 1.8 m. The same direction of pipeline with the main wind is a key factor to achieve economic stability. The concentrate should be discharged as much as high position to yield high dilution rate.

• 멤브레인
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• 제20권3호
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• pp.185-196
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• 2010

현재 우리나라가 세계최고 수준을 보유한 해수담수화기술과 해외 플랜트 수주확대를 위한 정부정책의 필요성에 따라 지속적인 해수담수화 시장 선점을 위한 새로운 핵심기술개발이 중요해지는 시점이다. 본 연구에서는 그 중요성이 부각되고 있는 물산업의 동향, 해수담수화기술의 개요 및 시장현황을 고찰하고, 국가 R&D지원 정책방향 및 기술개발지원현황 자료를 분석하였다. 그 결과 다음과 같은 시사점을 얻을 수 있었다. 기업의 담수플랜트 운전경험 축적을 바탕으로 신뢰성을 확보할 수 있도록 제도적 장치가 필요하며, 원천기술확보를 위한 전략적 R&D지원이 이루어져야 한다. 또한, 담수화 플랜트에 소요되는 핵심기자재에 대한 국산화가 선행되어야 할 것이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.663-664
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• 2016

해수를 이용한 온도차 발전은 심층수와 표층수의 온도 차이를 이용한 암모니아(냉매)를 사용하여 폐쇄적인 액화와 기화를 반복하여 터빈을 돌리는 방식이다. 온도차 발전의 특성상 온도 차이가 클수록 에너지 발전 특성은 좋아진다. 이는 심층수 표층수의 온도차이가 커야 됨을 이야기 한다. 하지만 겨울이 되면 표층수와 심층수의 온도차이가 크지 않아 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 그리고 해수 담수화기술은 지구의 97%를 차지하지만 우리가 먹을 수 없는 바닷물을 담수로 바꾸는 기술로, 해수 담수화기술로 생산된 담수는 선박내의 공업, 식수 등 각종 용수로 사용할 수 있다. 본 논문에서는 현재 문제가 되고 있는 계절에 따른 표층수의 온도 변화를 개선하기 위해 기존에 사용하고 있는 선박용 디젤엔진의 열에너지와 LNG의 냉열 에너지를 사용한 온도차 발전을 위해 LNG 운송 선박을 기준으로 LNG 운송 선박 하이브리드 엔진에 관한 연구와 냉열 에너지를 활용한 해수 냉동법으로 담수화하는 발전 및 담수화를 복합시킨 연구를 제시하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권6호
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• pp.762-766
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• 2017

에너지 회수장치는 역삼투 공정에서 에너지 소모량을 줄이기 위해 사용된다. 그러나 해수담수화 시장에서 소규모 에너지 회수장치(<$100m^3/d$)를 찾기는 쉽지 않다. 우리나라에서 음용수 생산을 위한 역삼투 해수담수화 시설은 대부분 도서지역이나 선박에서 소규모로 운영되고 있다. 즉, 국내에는 소규모 에너지 회수장치 수요가 잠재하고 있다. 본 연구에서는 고압펌프의 현실적인 효율과 국내 전력비 단가 등을 고려하여, 소규모 역삼투 공정의 에너지 소모량을 에너지 회수장치의 적용 여부 및 설치 장소(예: 육상, 도서, 선박)에 따라 비교 분석하였다. 분석 결과, 에너지 회수장치 적용 시 전력비는 1,914.1원/$m^3$ 까지 절감될 수 있고 소규모 시설과 선박에서는 절감효과가 증가되는 것을 확인하였다. 소규모 역삼투 담수화 시설이 대부분을 차지하는 국내 현실과 규모가 작아질수록 에너지 회수장치에 대한 전력비 절감효과가 커지는 본 연구의 결과를 고려한다면, 소규모 에너지 회수장치의 개발 필요성이 크다고 할 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.371-376
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• 2022

액화 천연 가스는 도시가스로 공급되기 위해 기화의 과정을 거치는데 이 때 약 800 kJ/kg의 냉열이 발생한다. 현재 이 에너지는 모두 바다로 버려지고 있어 에너지 재순환 관점에서 보면 아주 심각한 에너지 낭비를 초래하고 있다. 본 연구에서는 이 점에 착안하여 버려지는 액화 천연 가스의 냉열을 활용할 수 있는 해수담수공정을 제안하고 이 공정을 최적화하여 고유 전력 소비와 경제성에 대해 분석하였다. 그 결과 제안된 공정의 에너지 소모량은 -5.2 kWh/m³, 담수생산 단가는 0.148 USD/m³으로 계산되어 현재까지 개발된 어떤 공정보다도 우수함을 확인하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제3권4호
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• pp.253-266
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• 2012

In this work, the effect of hybrid salts precipitation-nanofiltration (SP-NF) process on the scale deposits in thermal and membrane desalination processes has been studied. The analysis was carried out to study the scale formation from the Arabian Gulf seawater in MSF and RO reference processes by changing the percentage of pretreatment from 0 to 100%. Four different SP-NF configurations were suggested. A targeted Top Brine Temperature (TBT) of $130^{\circ}C$ may be achieved if 30% portion is pretreated by SP and/or NF processes. As a rule of thumb, each 1% pretreatment portion increases the reference TBT of $115^{\circ}C$ by $0.6^{\circ}C$. For both MSF and RO, parallel pretreatment of certain percentage of the feed by SP and the rest by NF, showed the lowest scale values. The case showed the best values for sulfate scale prevention and the highest values of increasing the monovalent ions relative to the divalent scale forming ions. Sulfate scale is significant in MSF process while carbonate scale is significant in RO. Salt precipitation was suggested because it is less costly than nanofiltration, but nanofiltration was used here because it is efficient in sulfate ions removal.

• 상하수도학회지
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• 제33권4호
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• pp.281-289
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• 2019

Desalination plants are generally studied with higher operating costs compared to water supply facilities. This study was conducted to reduce the cost of water production and to preserve existing water resources. Therefore, the purpose of this study was to utilize the control valves to increase maximum efficiency, thereby reducing the power of the pumps and operating costs. Specific energy consumption was shown to reduce the process operating power by up to 1.7 times from 6.17 to $3.55kWh/m^3$ based on seawater reverse osmosis 60 bar. In addition, the water intake process was divided into pre, inter, and post-according to the use method of blasting, and the water treatment process was divided into pre, inter, and post blending. In order to reduce power consumption, the blending process was combined to operate the facility, which resulted in the reduction of power consumption in the order post > pre-inter> inter blending.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권9호
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• pp.1094-1100
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• 2014

오폐수처리, 해수담수화 및 식품산업의 경우 증발과정은 필수공정이며, 이는 기본적으로 용액으로부터 용매인 순수한 물성분을 추출하여 점차 용액의 농도를 증가시키는 방식이다. 농축을 위한 방식은 전기투석, 증발식, 막방식 등의 다양한 방법이 사용되고 있으나, 본 연구에서는 여러 산업분야에서 적용되고 있는 증발식을 대상으로 운전방식에 따른 가열열원의 소모량을 이론적으로 분석하고, 이에 근거하여 다단증발식 해수담수화설비의 운전특성을 파악하였다. 본 연구의 결과에 따르면 시스템에서 이용할 수 있는 전체 온도차, 즉 인입해수의 온도와 1단 증발부로 유입되는 해수온도와의 차를 기준으로 증발단의 수를 증가시킬수록 에너지효율이 상승함을 알 수 있었다.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제12권1호
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• pp.73-87
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• 2016

Combining power generation and water production by desalination is economically advantageous. Most desalination projects use fossil fuels as an energy source, and thus contribute to increased levels of greenhouse gases. Environmental concerns have spurred researchers to find new sources of energy for desalination plants. The coupling of nuclear power production with desalination is one of the best options to achieve growth with lower environmental impact. In this paper, we will per-form a sensitivity study of coupling nuclear power to various combinations of desalination technology: {1} thermal (MSF [Multi-Stage Flashing], MED [Multi-Effect Distillation], and MED-TVC [Multi-Effect Distillation with Thermal Vapour Compression]); {2} membrane RO [Reverse Osmosis]; and {3} hybrid (MSF-RO [Multi-Stage Flashing & Reverse Osmosis] and MED-RO [Multi-Effect Distillation & Reverse Osmosis]). The Korean designed reactor plant, the APR1400 will be modeled as the energy production facility. The economical evaluation will then be executed using the computer program DEEP (Desalination Economic Evaluation Program) as developed by the IAEA. The program has capabilities to model several types of nuclear and fossil power plants, nuclear and fossil heat sources, and thermal distillation and membrane desalination technologies. The output of DEEP includes levelized water and power costs, breakdowns of cost components, energy consumption, and net saleable power for any selected option. In this study, we will examine the APR1400 coupled with a desalination power plant in the Kingdom of Saudi Arabia (KSA) as a prototypical example. The KSA currently has approximately 20% of the installed worldwide capacity for seawater desalination. Utilities such as power and water are constructed and run by the government. Per state practice, economic evaluation for these utilities do not consider or apply interest or carrying cost. Therefore, in this paper the evaluation results will be based on two scenarios. The first one assumes the water utility is under direct government control and in this case the interest and discount rate will be set to zero. The second scenario will assume that the water utility is controlled by a private enterprise and in this case we will consider different values of interest and discount rates (4%, 8%, & 12%).