사업화 유망기술

가스하이드레이트 형성 원리를 이용한 수처리 공정(해수담수 및 폐수처리) 기술 개발

가스하이드레이트 형성 원리를 이용한 수처리 공정(해수담수 및 폐수처리) 기술 개발

가스하이드레이트 형성원리를 이용한 방법으로 고농도 해수나 오염수에서 깨끗한 물만을 뽑아내는 기술

보유기관 : 한국생산기술연구원       거래조건 : 협의 후 결정

기술개요

수처리 및 자원 회수에 적용가능한 가스 하이드레이트 펠릿의 연속 제조 장치에 관한 기술

특허정보

특허명 특허번호 특허명세서
펠릿 제조장치 및 이를 이용한 수처리 방법 10-2019-0155142
열전달 차단 기능을 구비한 라만 프로브 10-2019-0158306
펠릿 제조장치를 이용한 수처리 방법 10-2021-0024965

기술완성도

TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계

기술개요

- 가스하이드레이트(수소결합을 하는 물분자 내부에 가스분자가 포획된 결정체) 형성원리를 이용한 방법으로 고농도 해수나 오염수에서 깨끗한 물만을 뽑아내는 기술로서, 기존의 방법으로 정화하지 못하는 고농도 오염수를 획기적으로 처리할 수 있는 원천기술에 관련된 기술임

- 수처리 및 자원 회수에 적용가능한 가스 하이드레이트 펠릿의 연속 제조 장치에 관한 것으로서, 1) 가스 하이드레이트 반응기와 펠릿 제조장치가 공간적으로 분리된 구성, 2) 펠릿의 제조시 압축력을 일정하게 제어하는 구성, 3) 펠릿 제조장치의 온도를 독립적으로 제어하는 구성을 발명의 주된 특징으로 함

기존 기술의 문제점

- 염농도 5%이상에서 처리 불가능

- 까다로운 전처리 및 복잡한 공정

- 빈번한 막교체 및 화학약품사용

특징

- 염농도 25%이상에서도 처리가능

- 전처리가 필요없는 단순공정

- 막 및 화학약품 사용 없음

- COD 80,000mg/L의 오염수 조건에서도 이를 처리할 수 있는 세계최고 수준의 특성 확보

적용 분야

- 기존 수처리 기술로 처리할 수 없는 고농도 각종 오염수(염 등 이온성 용존물질, 중금속, 방사능 오염수, 난분해성 폐수 등)를 획기적으로 처리할 수 있으며, 수자원 확보와 동시에 농축공정도 가능하기 때문에 해수 등에 용존된 리튬 등의 자원회수에도 적용 가능

- 특히 해양방류에 직면한 일본 후쿠시마 방사능 오염수 처리에도 적용 가능

- 육지자원의 고갈에 따라 희소금속 성분들의 경제적 가치 상승으로 인해 해수로부터의 자원추출 경제성이 급속도로 가속화되고 있으며, 해수나 폐수로부터 직접 유용 용존물질(리튬, 코발트 등)을 회수하는 기술개발에도 핵심적 역할 기대

- 30조원 이상으로 예상되는 담수화 및 관련된 해외시장에 진출할 기술적기반 마련

- 국내외 산업폐수처리 시장, 셰일가스 수처리 시장, 고농도 해수담수화 시장(중동), 기타 리튬 회수 등 자원회수 시장 진출이 가능한 고부가가치 공정 기술임

시장동향

- 2025년 세계 인구의 절반 가량인 30억명은 물 부족 상태에 직면하고 있어, 깨끗한 물 확보는 국가적인 이슈가 되고 있고, 이를 해결하기 위한 혁신적 수처리 기술 개발에 대한 요구가 있음

- 미국의 비즈니스 저널인「Fortune」은 21세기 물산업이 20세기 석유산업을 추월하는 Blue Gold가 될 것이라고 전망

- 기존의 증발법(에너지 소비 大)과 막분리법(주기적 막 교환 비용 大)의 단점을 극복하는 신개념 해수담수 및 수처리 기술에 대한 필요성 대두

- 오염수를 영상의 온도에서 얼리는 방식(가스하이드레이트 원리 응용)을 이용한 해수담수화 원천 기술을 확보하였고, 바닷물의 염도 보다 10배 이상 높은 고농도 해수 및 각종 오염수로부터 담수 생산 확인

- 고농도 오염조건에서도 기존의 한계점을 극복하는 신개념 수처리 공정기술 및 설비 개발 진행
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