표제지
초록
목차
제1편 서론 13
제1장 세계적인 물 부족 현상 13
제2장 해수담수화의 필요성 14
제2편 전력망 연동형 해수담수화 플랜트 17
제1장 전력망 연동형 해수담수화 플랜트의 개요 17
제2장 사례조사 19
가. 사례조사(Kings island) 19
나. Optimal time-dependent operation of seawater reverse osmosis, Amin Ghobeity, Alexander Mitsos, Desalination in Press 22
제3장 제안하는 전력망 연동형 해수담수화 플랜트 30
제3편 전력망 연동형 해수담수화 플랜트의 운영 방법 33
제1장 해수담수화 테스트 베드 개요 33
가. 기장 해수담수화 플랜트 33
나. 추자도, 우도 해수담수화 플랜트 36
제2장 기장군 해수 조사 39
제3장 전력망연동형 해수담수화 플랜트의 운전(가격신호에 기인한 운전) 42
제4장 전력망해수담수화 플랜트의 운전(전력 가격 및 물수 요량에 기인한 운전) 51
제5장 전력망 연동형 해수담수화 플랜트의 운전(CO₂배출량에 기반한 운전방법) 54
가. 우도지역 전력사용 현황 55
나. 풍력단지 + ESS Hybrid 60
제6장 전력망 연동형 해수담수화 플랜트의 운전(해수온도 및 운전 압력의 변화에 따라 운전(VFD(Variable frequency drive))설치를 통한 에너지 절감)) 63
제4편 전력망 연동형 해수담수화 플랜트 시뮬레이션? 65
제1장 IMSDesign(Integrated membrane solution design 2011) 65
가. Recovery ratio에 따른 에너지 소모량 변화 66
나. Recovery ratio에 따른 에너지 소모량 변화(에너지 회수장치 사용 시) 72
다. 온도의 변화에 따른 에너지 소모량 변화 77
제2장 Desalination economic evaluation program(DEEP-4) 81
제5편 전력망 연동형 해수담수화 플랜트의 경제성 검토 89
제1장 1인 1일당 급수량 변화 90
제2장 수돗물 생산원가 및 판매요금 현황 91
제3장 해수담수화 플랜트의 장점 93
제1절 가뭄대비 93
제2절 환경에 미치는 영향 최소화 93
제3절 신성장동력 94
제4절 전력망 연동을 통한 전력자원 사용의 효율화 94
제4장 해수담수화 플랜트의 경제성 분석 95
제1절 해수담수화 플랜트 투자비 및 운전비 분석 95
제2절 담수판매로 얻을 수 있는 이익 분석 97
제3절 가뭄대비로 얻을 수 있는 이익 분석 100
제5장 해수담수화 생산원가와 상수도 수돗물 생산 금액에 따른 경제성 비교 101
제6장 해수담수화 플랜트의 기타 비용 변화에 따른 민감도 분석 102
제6편 해수담수화의 산업현황 105
제1장 해수 담수화의 역사 105
제2장 해수담수화의 개요 107
제3장 열을 이용한 기존 담수화 기법 109
제1절 증발법 109
제2절 다단 플래쉬방식(MSF : Multiple-stage Flash Distillation) 111
제4장 막을 이용한 해수담수화 기법 114
제1절 막 분리 개요 114
제2절 역삼투막법 116
제5장 주요 담수화 설비의 종류별 특징 118
제6장 하이브리드(Hybrid)해수담수화 플랜트 119
제7장 차세대 해수담수화 기술 121
제1절 MVR(Mechanical Vapor Recompression : MVR) 방식 121
제2절 전기흡착법 123
제3절 정삼투 124
제8장 해수담수화 관련 산업현황 128
제1절 국내현황 128
제2절 국외현황 131
제6편 결론 140
Reference 144
ABSTRACT 146
표 1. 핵심변수의 최저치와 최고치 23
표 2. 모델상수 23
표 3. 공칭운전조건 24
표 4. 전력가격 절감 29
표 5. Trends of desalination technology development 31
표 6. 16 Inch membrane spec 35
표 7. 추자도 해수담수화 운영비용 37
표 8. 우도 해수담수화 운영비용 38
표 9. 기장 해수 수질 모니터링 (일반 항목) 측정 자료 41
표 10. 산업용 병중 고압전력, B, 선택3 요금 42
표 11. 장치별 전력사용량 46
표 12. PFD(Process Flow Diagram)에 따른 각 구간의 값 47
표 13. Recovery rate에 따른 전력소모량 48
표 14. IPCC 탄소배출계수(CARBON EMISSION FACTOR:CEF) 58
표 15. IPCC 가이드 라인에 따른 제주 발전기별 CO₂ 배출량 58
표 16. VFD 설치의 경제성평가 인자 63
표 17. 기장 해수 수질 모니터링 (이온 항목) (한국화학융합시험연구원 의뢰) 65
표 18. 입력 기본 data 66
표 19. Recovery ratio에 따른 에너지 소모량(Hydranautics SWC4-"16 membrane) 68
표 20. Recovery ratio에 따른 에너지 소모량(Hydranautics SWC5-"16 membrane) 69
표 21. Recovery ratio에 따른 에너지 소모량(Hydranautics SWC6-"16 membrane) 70
표 22. Pressure/Work exchanger 73
표 23. Turbocharger 73
표 24. Recovery ratio에 따른 에너지 소모량(Hydranautics SWC4-"16 membrane + turbo charger) 74
표 25. Recovery ratio에 따른 에너지 소모량(Hydranautics SWC4-"16 membrane +Pressure/work exchanger) 75
표 26. Recovery ratio에 따른 에너지 소모량(Hydranautics SWC4-"16 membrane) 78
표 27. 연도별 상수도 보급 현황 90
표 28. 수돗물 생산원가 및 판매 요금 현황 92
표 29. 해수담수화 설비의 경제성 평가의 주요 인자 95
표 30. 해수담수화 플랜트 경제성 분석을 위한 인자 96
표 31. 사업단 상세기획 조사/분석자료 - 한국종합엔지니어링(2007) 부지공사 산정 용역 보고서 97
표 32. 계절별 시간별 전력요금 98
표 33. 해수담수화 생산원가와 상수도 수돗물 생산 금액에 따른 경제성 비교 101
표 34. 해수담수화 플랜트 민감도 분석을 위한 인자 102
표 35. 공극의 크기에 따른 용도 115
표 36. 주요 담수화 설비의 종류별 특징 118
표 37. 증발방식에 따른 에너지 경제성(증발량/steam 양)비교 122
표 38. 플랜트 제어 시스템 주요 업체의 시장 및 기술 동향 135
그림 1. 전 세계적인 물 부족 현상 14
그림 2. 지구상의 물의 분포 15
그림 3. 해수담수화비용 전체구조(2006년), 사전기획보고서 16
그림 4. 담수화 플랜트의 용량 증가 추이 17
그림 5. Kimgs island 19
그림 6. Disel reduction and GHE emission savings 21
그림 7. RO 공정 22
그림 8. 최적운전 스케줄 : 균일한 전력가격분포 25
그림 9. 최적운전 스케줄 : 최대부하시 완만한 가격상승분포 25
그림 10. 최적운전 스케줄 : 최대부하시 급격한 가격상승분포 26
그림 11. 최적운전 스케줄 : 최대부하시 완만한 가격상승분포, OFF 모드 허용 27
그림 12. 최적운전 스케줄 : 최대부하시 급격한 가격상승분포, OFF 모드 허용 27
그림 13. 최적운전 스케줄 : 균일가격분포, OFF 모드 허용 28
그림 14. 최적운전 스케줄 : 최대부하시 완만한 가격상승분포, OFF 모드 허용 28
그림 15. 최적운전 스케줄 : 최대부하시 급격한 가격상승분포, OFF 모드 허용 29
그림 16. 전력망 연동형 해수담수화 플랜트 개념도 30
그림 17. 10MIGD Test-bed 전경도 33
그림 18. 10MIGD Test-bed Process Flow Diagram 34
그림 19. 우도 해수담수화 플랜트 개요 36
그림 20. 우도 해수담수화 플랜트 37
그림 21. 부산 해수 채수 지점 39
그림 22. 산업용 병중 고압전력 B, 선택3 요금 42
그림 23. Recovery rate 곡선 43
그림 24. 속도변화에 따른 시스템과 펌프헤드 용량 곡선 44
그림 25. 전력 가격 신호에 기반한 운전 49
그림 26. 전력가격에 연동하여 운전시 운영비용(봄,가을) 49
그림 27. 전력가격에 연동하여 운전시 운영비용(여름) 50
그림 28. 전력가격에 연동하여 운전시 운영비용(겨울) 50
그림 29. 계절별 물 사용량 51
그림 30. 전력 가격 및 물수요량에 기인한 운전(1) 52
그림 31. 전력 가격 및 물수요량에 기인한 운전(2) 53
그림 32. 제주도 전력사용량 55
그림 33. 제주도 발전 비율 구성 56
그림 34. 풍력단지를 이용한 ESS용량에 따른 CO₂ 발생량 59
그림 35. 풍력단지+ESS Hybrid를 이용한 ESS용량에 따른 CO₂ 발생량 60
그림 36. 전력사용량에 따른 CO₂ 발생량(년도별'09~'19) 61
그림 37. CASE1의 경우 ESS 설치용량에 따른 CO₂ 절감량 62
그림 38. CASE2의 경우 ESS 설치용량에 따른 CO₂ 절감량 62
그림 39. Total saving cost & energy 64
그림 40. '2008~2009년 온도변화와 TDS변화(월평균) 64
그림 41. Flow diagram(Single stage system) 66
그림 42. Recovery ratio당 전력소모량 71
그림 43. Turbo charger 72
그림 44. Work exchanger(Dweer type) 72
그림 45. 시스템 구성도 73
그림 46. Recovery ratio당 전력소모량(ERD 설치시) 76
그림 47. Flow diagram(Single stage system) 77
그림 48. 온도 변화에 따른 에너지 소모량(Hydranautics SWC4-"16 membrane) 79
그림 49. 포항, 부산(기장), 통영 지역의 해수온도(국립수산과학원 위성 해양 정보 시스템) 79
그림 50. 수온변화에 따른 에너지 소비량 변화(Hydranautics SWC4-"16 membrane) 80
그림 51. Desalination economic evaluation program main page 81
그림 52. DEEP Simulation 화면 81
그림 53. Water cost($/㎥) / Discount rates 82
그림 54. Water cost($/㎥) / RO feed pressure 82
그림 55. Water cost($/㎥) / Interest rate 83
그림 56. Water cost($/㎥) / Fuel escalation 83
그림 57. Water cost($/㎥) / Water capacity(㎥/d) 84
그림 58. 유지비 변동에 따른 이득 103
그림 59. 전력요금 변동에 따른 이득 103
그림 60. 담수판매단가 변동에 따른 이득 104
그림 61. 에너지원에 따른 담수화 방법의 분류 108
그림 62. MED 개념도 109
그림 63. 다단 플래쉬 방식 111
그림 64. 막의 종류와 여과 범위 114
그림 65. 삼투압 및 역삼투압의 원리 117
그림 66. 역삼투 해수담수화 처리 공정 117
그림 67. 세계최초 하이브리드 해수담수화 플랜트(Fujairah plant in UAE) 120
그림 68. MVR(Mechanical Vapor Recompression : MVR) 방식 121
그림 69. 증발법과 MVR방식의 에너지 소모량 123
그림 70. 전기흡착법 개요 124
그림 71. 정삼투 방식의 개요 126
그림 72. 해외 담수화 플랜트 보유량 132
그림 73. Global contracted Sea water desalination plant 136
그림 74. Global contracted capacity by seawater RO plant size 137
그림 75. 해수담수화 플랜트 연평균 성장율(내용없음) 12
그림 76. 국가별 해수담수화 설비 용량 138
그림 77. 대륙별 해수담수화 플랜트 설비 용량 138