아시아 최초의 '삼투압 발전소': 일본이 해수를 전기로 전환하는 방법 Inside Asia’s first osmotic power plant: How Japan turns saltwater into electricity

Inside Asia’s first osmotic power plant: How Japan turns saltwater into electricity

Japan joins Denmark in proving osmotic power can work at scale.

Japan has brought its first osmotic power plant online in Fukuoka, marking the world’s second such facility and the first in Asia.

The Fukuoka District Waterworks Agency said the plant began operations on August 5 and is expected to produce 880,000 kilowatt-hours a year, power that will be fed to a desalination facility serving the city and neighboring areas.

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세계에서 두 번째 아시아 최초의 삼투압 발전소:

일본이 해수를 전기로 전환하는 방법

일본은 덴마크와 함께 삼투압 발전이 대규모로 가능하다는 것을 증명했습니다.

본은 후쿠오카에 최초의 삼투압 발전소를 가동했는데, 이는 세계에서 두 번째이자 아시아에서는 최초입니다.

후쿠오카 지구 수도국은 이 공장이 8월 5일에 가동을 시작했으며, 연간 88만 킬로와트시의 전력을 생산할 예정이며, 이 전력은 도시와 인근 지역에 서비스를 제공하는 해수담수화 시설에 공급될 것이라고 밝혔습니다.

삼투압 전력을 "날씨나 시간대에 영향을 받지 않고 이산화탄소를 배출하지 않는 차세대 재생 에너지원"이라고 설명하며, 해당 기관은 이 스타트업을 24시간 깨끗한 전기를 향한 한 걸음으로 규정했습니다.

도쿄과학연구소 명예교수인 아키히코 타니오카는 교도통신을 통해 "이 기술을 실용화할 수 있게 되어 매우 감격스럽습니다. 일본뿐 아니라 전 세계로 확산되기를 바랍니다."라고 말했습니다 .

시드니 공과대학의 알리 알타이 박사는 가디언지에 후쿠오카 발전소가 이런 유형의 발전소로는 세계에서 두 번째이며, 일본 가정 약 220가구에 전력을 공급할 것으로 예상된다고 말했습니다.

이 기술은 최근 큰 인기를 얻고 있으며, 2023년에 덴마크 마리아게르에서 세계 최초로 상업적 규모로 설비가 가동된 데 이은 것입니다.

후쿠오카 공장의 작동 방식

삼투압 발전소는 삼투와 동일한 원리를 이용합니다. 즉, 물이 반투막을 통해 농도가 낮은 용액에서 농도가 높은 용액으로 이동합니다. 후쿠오카에서는 반투막 양쪽에 위치한 두 흐름 사이의 염도 기울기를 이용하여 전기를 생산합니다.

한쪽에는 담수를 추출하여 농축 된 해수가 있고 , 다른 한쪽에는 하수 처리 시설에서 처리된 물이 있습니다. 이 막은 물은 통과시키지만 불순물은 차단합니다. 물이 자연스럽게 염도가 높은 쪽으로 이동하면서 압력이 발생하고, 이 압력으로 터빈을 돌리고, 터빈은 발전기를 구동합니다.

교도통신에 따르면, 이 기관은 이러한 접근 방식이 풍력과 태양광의 간헐성을 피하고, 발전 시점에서 이산화탄소를 배출하지 않는다고 강조했습니다.

글로벌 맥락과 현재 장애물

후쿠오카 시설은 덴마크(2023년)에 건설된 첫 번째 공장에 이은 것입니다. 가디언 지에 따르면, 노르웨이와 한국에서 시범 운영을 마친 후, 연구진은 시드니(UTS), 스페인, 카타르에서도 시제품을 개발하고 있습니다 . 아이디어는 간단하지만, 확장은 쉽지 않았습니다.

샌드라 켄티시 교수는 가디언지에 이렇게 말했습니다. "염수와 담수가 섞이면 에너지가 방출되지만, 두 흐름을 발전소 로 펌핑하는 과정에서 그리고 막을 통과하는 마찰 손실로 인해 많은 에너지가 손실됩니다. 즉, 얻을 수 있는 순 에너지는 적습니다."

그녀는 "일본 공장은 담수화 공장에서 담수를 제거한 후 남은 염수인 농축된 해수를 공급원으로 사용한다는 점도 주목할 만하다. 이로 인해 염도 차이가 커지고, 결과적으로 사용 가능한 에너지도 늘어난다"고 덧붙였다.

아이디어에서 배포까지: 간략한 설명과 다음 단계

삼투압 또는 "청색" 에너지의 개념은 수십 년 동안 개발되어 왔습니다. 1954년, RE 패틀(RE Pattle)은 담수와 해수의 혼합에서 에너지를 얻을 수 있는 가능성을 처음으로 이론화했습니다. 1970년대에는 역삼투 담수화의 공동 발명자인 시드니 로브(Sidney Loeb) 교수가 요르단 강과 사해의 자연적 혼합을 관찰한 후 압력 지연 삼투(PR)의 틀을 개발 했습니다 .

주요 장벽 중 하나는 막 비용과 효율성인데, 넓은 표면적과 높은 압력이 필요하고 압력 관련 손실과 마찰 손실이 순이익을 침식하기 때문입니다.

최근의 발전은 이러한 제약을 극복하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 도요보(Toyobo)에서 개발한 중공사막 정삼투막은 염분과 불순물은 걸러내면서 물 분자는 통과시키도록 설계되어 현대식 설비의 전반적인 효율을 향상시킵니다. 이 막은 덴마크에 있는 세계 최초의 완전 가동 삼투 발전소에 사용되었습니다.

동시에, 프랑스 스타트업 Sweetch Energy의 이온 나노 삼투 확산(INOD)과 같은 새로운 접근 방식은 생물학적 원료와 나노 삼투 확산 원리를 사용하여 이온 선택성을 높이고 손실을 줄이며, 더욱 확장 가능한 청색 에너지 포집을 지향합니다.

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