[표지] 1
제출문 2
요약문 3
SUMMARY 5
CONTENTS 7
목차 8
제1장 서론 13
제1절 연구의 개요 13
1. 염분차발전 13
2. KIER RED 염분차발전 17
3. RED 염분차발전 개발 방향 20
제2절 연구개발의 필요성 21
1. 기술적 측면 21
2. 경제 산업적 측면 26
3. 정책/공공 인프라 측면 29
4. 연구원의 임무 및 전략 부합성 측면 32
제2장 연구개발 목표 및 내용 33
제1절 연구 목표 33
1. 최종 목표 33
2. 최종 성과물의 개요 34
제2절 연구 내용 및 평가 방법 35
1. 연구내용 (Stage-3 (1차년도 : 2021, TRL : 5)) 35
2. 평가방법 (Stage-3 (1차년도 : 2021, TRL : 5)) 36
제3장 연구 결과 및 토론 37
제1절 주요 연구 결과 37
1. 농축염수이용 기초 평가 37
2. 1kW급 RED 단위 스택 44
3. 농축염수이용 RED 스택 장기안정성 평가 48
4. RED 염분차발전 전력변환 61
제2절 연구 결과의 활용 방안 67
1. 제주형 현안 해결형 사업 67
2. 저탄소 친환경 담수화 기술개발사업 68
3. 탄소중립형 해양에너지기술 개발사업 68
제4장 결론 69
[뒷표지] 71
〈표 1-1〉 기존 재생에너지 대비 역전기투석 기반 염분차발전 장점 15
〈표 1-2〉 모듈용 단위 스택 성능 평가 18
〈표 1-3〉 기존 재생에너지 대비 역전기투석 기반... 26
〈표 3-1〉 해수농축수 성분 농도 (이온전도도 91mS/cm) 39
〈표 3-2〉 농축염수와 지하수 이온 성분 분석 결과 40
〈표 3-3〉 25일간 연속 운전 이후 막 성능 변화 정리 44
〈표 3-4〉 해수 수질 모니터링 결과 55
[그림 1-1] PRO와 RED의 기술비교 14
[그림 1-2] 이탈리아 트리파니 지역에 설치된 1kW급 염분차발전 파일럿플랜트 16
[그림 1-3] 일본에서 운영중인 RED 파일럿 시스템 17
[그림 1-4] 제주도 용암해수산업단지 내 염분차발전 파일럿플랜트 17
[그림 1-5] 제주도 용암해수산업단지 내 염분차발전 파일럿플랜트 환경조건 18
[그림 1-6] 용암해수의 특징 및 생성원리 19
[그림 1-7] 염분차발전 기술 상용화를 위한 개발방향 20
[그림 1-8] 대용량 단위스택 제작 21
[그림 1-9] 수명시험 설계 절차 22
[그림 1-10] HC 및 LC셀 유입구 spacer의 SEM image 23
[그림 1-11] RED 스택의 전압/전류/전력 특성 24
[그림 1-12] RED 스택-전력변환장치 제어기법 개발 25
[그림 1-13] 해수담수화 연계 염분차발전의 시장잠재량 27
[그림 1-14] 염분차발전 발전단가 (LCOE, Levelized cost of energy)와... 28
[그림 1-15] RE3020 계획 및 이행현황 (2020 기준) 29
[그림 1-16] 한국형 뉴딜 구조와 추진체계 30
[그림 1-17] Global Water availability (FAO) 31
[그림 1-18] KIER의 연구역량계획서 중 "전략목표 3: 고효율... 32
[그림 3-1] 전력 밀도 (a) HC 0.5M NaCl (45 mS/cm) LC: 0.017M NaCl... 38
[그림 3-2] 공급수 변화에 따른 전력밀도 40
[그림 3-3] 측정된 OCV와 RED스택의 정전압 운전에 사용된 전압 값 41
[그림 3-4] 연속운전동안 측정된 초기값 대비 순출력 42
[그림 3-5] 연속운전 동안 RED 스택 내부 압력 변화 43
[그림 3-6] 25일간 연속 운전 이후 양이온교환막 (CEM)과... 43
[그림 3-7] 다단스택 모듈화 및 단일 스택 45
[그림 3-8] 5,000셀 스택 45
[그림 3-9] 1kW급 RED 단위스택 설계 46
[그림 3-10] 원통형 RED 스택 시뮬레이션 결과 46
[그림 3-11] 1kW급 RED 스택 수평 및 수직 설치 47
[그림 3-12] RED 염분차발전 파일럿 플랜트 (a) 다단모듈 (b) 단위스택 48
[그림 3-13] 주기적 유지세정 방법 49
[그림 3-14] 농축염수이용 장기운전 결과 49
[그림 3-15] 이온교환막 분석 결과 51
[그림 3-16] 온사이트 소독공정 개요 52
[그림 3-17] RED 출력 및 온사이트 소독제 생성 결과 53
[그림 3-18] RED 출력 장기 안정성 성능 평가 결과 54
[그림 3-19] RED 운전 전·후의 탄소 전극 표면 이미지 및 라만 분석 결과 56
[그림 3-20] RED 스택 장기운전 안정성 평가 기준 57
[그림 3-21] 해수/담수와 해수/하수방류수 장기운전 결과 비교 58
[그림 3-22] 농축수/담수 장기운전 결과 비교 58
[그림 3-23] RED 스택 열화 시험 설계 59
[그림 3-24] RED 스택 열화 경로 모형 60
[그림 3-25] RED 스택의 분포 적합성 61
[그림 3-26] RED 염분차발전 LCOE 61
[그림 3-27] 운전조건에 따른 RED 출력 커브 62
[그림 3-28] 염분차발전기반 교류전력 공급 시스템 개념도 63
[그림 3-29] 염분차발전 단독운전모드 제어 개념도... 64
[그림 3-30] 염분차발전 계통연계운전모드 제어 개념도 (a) DC/DC 컨버터 제어 블록도,... 64
[그림 3-31] 염분차발전 계통연계운전모드 모의실험 결과... 66
[그림 3-32] 제주도 하수처리장 67
[그림 3-33] 보목하수처리장내 염분차발전 기본 설계[원문불량;p.55] 67
[그림 3-34] RO-RED 연계 공정 68
[그림 3-35] 대용량 RED 염분차발전 플랜트 계획 68