미래 에너지 압력지연삼투

압력지연삼투 공정에 관한 최첨단 기술에 관하여
 수많은 신재생에너지 기술에 대한 이론적 논의가 이루어진 시기는 20세기이지만, 그것이 현실에 본격적으로 적용되기 시작된 시기는 21세기 이후다. 현장에서의 검증이 동반되지 않은 기술은 대부분 역사의 뒤안길로 사라진다는 점을 상기할 때, 신재생에너지 기술의 실질적인 역사는 20년 남짓에 불과하다 하여도 과언이 아닐 것이다.

신재생에너지 기술의 일종인 압력지연삼투(Pressure Retarded Osmosis, PRO) 역시 1950년대 중반에 최초로 그 개념이 고안되었다. 그러나 기술적 제약, 특히나 멤브레인 기술의 한계 때문에 오랜 시간 잊혀 있다가 2000년대 후반에서야 재조명받기 시작하였다. 이미 상용화 단계에 접어든 태양광 발전이나 풍력 발전 등과 비교해봤을 때 늦은 편이긴 하지만, 몇십 년 동안 기억 속에 잊혀 있었음에도 불구하고 다시 재발견될 정도로 압력지연삼투는 가치가 있는 기술이다. 특히 전력 발전을 위한 자원이 무한하며, 시간에 대한 제약을 받지 않는다는 점이 그러하다. 아직 몇몇 기술적 문제들이 압력지연삼투 공정의 상용화를 막고 있지만, 활발한 연구가 지속적으로 이루어지고 있고 각계의 관심이 높아지고 있다는 점을 감안할 때 조속한 시일 내에 해결될 것이라 확신한다.

이 책은 압력지연삼투 분야의 첫 학술 교과서인 ‘Pressure Retarded Osmosis: Renewable Energy Generation and Recovery’의 한국어 번역판이다. 영문 원서의 저자들 중 일부가 직접 번역에 참여하였으며, 원래 내용을 살리면서도 자연스러운 느낌을 갖도록 하는 데 중점을 두었다. 이 책의 제1장에서는 통제 가능한 신재생에너지원으로서의 압력지연삼투 공정에 대해 소개한다. 제2장에서는 압력지연삼투 공정이 구동될 때 성능에 영향을 미치는 주요 인자인 물 플럭스와 염분 플럭스에 관하여 자세히 다룬다. 제3장에서는 공정의 파라미터와 그에 따라 도출되는 전력 생산에 대한 온도의 영향에 대해 분석한다. 제4장은 담수화 공정에 압력지연삼투 공정을 적용하는 방안에 대해 논의한다. 마지막으로 제5장에서는 압력지연삼투 공정의 의존 가능성, 기술적 지속 가능성 등을 분석하여 하구지역에서의 압력지연삼투 공정의 구현에 대해 분석한다.

1 미래 신재생에너지, 압력지연삼투 공정
1. 서 론
2. 염분차 에너지
3. 압력지연삼투의 개념에 관하여
4. PRO 공정의 발전
5. 해수담수화－PRO 복합 공정
6. PRO 공정의 한계와 극복 방안
7. PRO 에너지 비용
8. 환경 영향
9. 결론 및 고려사항

2 압력지연삼투 공정의 물 플럭스와 염분 플럭스
1. 서 론
2. 모델링(Modelling)
 3. 재료 및 방법
4. 실 험
5. 운전 조건에 따른 염분 플럭스의 영향
6. 특정 염분 플럭스에 대한 이론적인 논의
7. 실제 산업공정 규모의 PRO 공정에 관련하여
8. 결 론

3 압력지연삼투 공정에 수온이 미치는 영향
1. 서 론
2. 멤브레인을 통한 온도 프로파일 모델
3. 용액 온도의 영향에 대한 분석을 위한 기초 이론
4. 유입 및 유도 용액 물질의 화학 작용에 대한 구동 온도의 영향
5. 벌크 용액의 온도가 멤브레인 온도 분포에 미치는 영향
6. 멤브레인 파라미터에 대한 벌크 용액 온도의 영향
7. 유체역학 파라미터에 대한 구동 온도의 영향
8. 특정 소금 플럭스()에 대한 온도의 영향
9. 결 론

4 해수담수화 공정과 압력지연삼투 공정의 복합 공정화
1. 서 론
2. 해수담수화 공정의 에너지 소비
3. SWRO 공정으로부터의 에너지 회수
4. 다단계로 구성된 공정들로부터의 에너지 회수
5. 열 기반 담수화 공정으로부터의 에너지 회수
6. 결 론

5 하구지역에서 압력지연삼투 공정의 구현
1. 서 론
2. 담수와 해수를 혼합한 용액에 대한 이론 퍼텐셜
3. 환경적 제약 조건
4. 염분 구배 에너지의 의존 가능성
5. 에너지 변환 효율
6. 하구지역의 염분 분포가 퍼텐셜에 미치는 영향
7. 주된 당면 과제, 멤브레인 오염
8. 최종 의견 및 미래 전망