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김성재

1-1-4 Project Director

연구과제 : 나노전기수력학을 이용한 초고농도 염수의 담수화법 개발
연구목표 ○본 과제에서는 초미세 나노 전기수력학적 현상을 이용하여 해수보다 3-4배의 초고농도 염수를 저전력으로 90% 이상 탈염하고, 이에 포함되어 있는 기름 오염물질을 동시에 제거하는 기술을 개발함으로써, 에너지 기술선진국의 우위를 다지는 기틀을 마련하고자 함.
○연구 개발 목표는 다음과 같음.
- 1~2M 농도의 초고농도 염수를 이온농도분극 현상을 이용하여 10Wh/L 미만의 전력 사용량으로 90% 이상 탈염하는 장치 기술을 개발.
- 초고농도 염수에 포함되어있는 미세 유적을 90% 이상 효과적으로 제거하는 기반 기술 개발.
- 단일 미세유체역학장치를 다중화를 통해 병렬화하고 최종적으로 분당 100mL 이상의 처리용량을 갖는 시제품을 제작하여 기술이전의 기틀을 마련하고자함.
연구내용 ○ 1차년도 (‘13.09.~’14.08) : 저가 나노구조물 제작 공정개발 및 단일 탈염기
제작 및 검증
- 나노소자의 미세구조 설계 및 표면전위제어를 통한 초고농도 염수 조건의 동작
- 나노 구조물 형태에 따른 유동장/전기장/이온농도장의 전산모사 분석
- 탈염 특성 분석 및 90% 이상의 탈염도 최대화를 위한 미세구조물 개발
○ 2차년도 (‘14.09.~’15.08) : 탈염기의 성능 및 처리용량 개선 기술 개발
- 초고농도 탈염기의 전력소모량과 탈염도 개선 기술 개발
- 이온농도분극 현상을 이용한 미세 유적 제거 기술 개발
- 박막 장치 집적을 통한 처리용량 극대화 기술 개발
기대효과 ○ 차세대 에너지원에 대한 전 세계적 갈망을 해결해 줄 수 있는 셰일 가스 채굴 과정에 직접적으로 관여하여 환경 재앙을 미연에 방지하는 기술로 활용 가능하므로 이에 대한 지적재산권 형성 및 신산업 창출에 지대하게 기여할 것으로 예상.
○ 본 이온제어 원천 기술은 현재 관심이 높은 에너지 생산형 막분리 공정에서도 새로운 해결책을 제시하는 기반 기술이 될 수 있어 신개념 정수시스템이나 생체 물질 농축기 기술 등으로 적용 가능하며 많은 미네랄 성분을 함유하고 있는 해수에서 다양한 자원을 얻는 water mining과 같은 첨단 해양공학 기술에도 활용될 수 있음.
논문
논문번호 논문제목 년도 단계
3 Experimental Verification of Overlimiting Current by Surface Conduction and Electro-osmotic Flow in Microchannels 2015.03. 2단계
2차년도
2 Sub-10nm Transparent All-Around-Gated Ambipolar Ionic Field Effect Transistor 2015.01. 2단계
2차년도
1 Overlimiting current through ion concentration polarization layer: hydrodynamic convection effects 2014.03 2단계
1차년도
1
특허
번호 산업재산권 명칭 출원/등록국가 출원/등록일자 단계
1 미세 유적 분리 방법 KR 2014-09-12 2단계
2차년도
1
학술대회
번호 발표제목 학술대회명 일자 단계
 
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