휴대용 염소발생장치에서 염소 생산에 따른 에너지 요구 특성

• 영문명: Characteristics of Energy Requirement for Chlorine Production by Portable Chlorine Disinfection Device
• 발행기관: 적정기술학회
• 저자명: 김효현(Hyohyeon Kim) 김지예(Jiye Kim) 이호일(Hoil Lee) 박현종(Hyunjong Park) 강경석(Kyungseok Kan) 윤제용(Jeyong Yoon)
• 간행물 정보: 『적정기술학회지』Vol.2 No.1, 1~6쪽, 전체 6쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2016.07.30

국문 초록

먹는 물의 안전성을 확보하기 위해 적절한 소독은 필수적이며, 이를 위해 염소 소독제가 광범위하게 사용된다. 액화 염소의 경우 보관과 관리상의 어려움이 있어 소규모의 경우 환영 받지 못하며, 대체 기술로 전기화학적 염소 발생 기술이 사용된다. 개발도상국의 경우 먹는 물의 미생물학적 안전성이 취약한 마을이나 가정이 많아 이를 해결하고자 소금 물에 전기를 가하여 염소를 생성하는 휴대용 염소발생장치(Portable Chlorine Disinfection Device)가 최근에 개발되었 다. 하지만 염소를 발생하는 데 요구되는 전기에너지에 대해 조사된 바 없어 안정적인 관리 운영은 물론 휴대용 배터 리, 태양광 패널 적용 등에 어려움이 있다. 본 연구에서는 휴대용 염소발생장치에서 염소소독제 생산량에 따라 요구되는 전기에너지와 전류 효율을 염(소금, NaCl)농도, pH, 전압 특성에 따라 살펴보았다. 주요 결과로는 10-30 g/L 염 농도에서 염소 1 g을 생성하는 데 3-5.5 Wh의 전기에너지가 소모되었고, 이는 180 W 출력 태양패널(약 1.0 m 2 )을 2분 충전함으로써 얻을 수 있는 에너지이다. 또한, 염 농도가 증가할수록 전류 효율이 높아졌으며, 20 g/L 이상의 조건에서 85%의 효율을 보였다. 뿐만 아니라 주어진 염 농도에서 염소 발생량과 전압간의 직선적 관계를 이용하여 간단한 전압 측정을 통해 휴대용 염소발생장치에서 염소 생성량을 예측하는 시스템을 제안하였다.

영문 초록

Disinfection is necessary for ensuring safe drinking water. Among disinfectants, chlorine in liquid form is most popular. However, there are difficulties of storing and handling large volumes of liquid chlorine, especially in developing countries where microbiological safety is severely limited. Electrochlorination system has been suggested as an alternative solution. Recently, a Portable Chlorine Disinfection Device was developed, which can generate chlorine disinfectant by applying a current to salt water. However, its electric energy required for chlorine evolution was not reported even though that is essential for the stable operation and applying portable battery or solar panel as a power source. In this study, we investigated the characteristics of energy requirement and current efficiency for chlorine evolution with respect to the salt concentration(NaCl), pH, and voltage with Portable Chlorine Disinfection Device. The experimental results show that with 10-30 g/L of salt, 3-5.5 Wh of electric energy was used to generate 1 g of chlorine, which means that it can disinfect 1 m 3 of water by charging with 180 W solar panel only for two minutes. Also, current efficiency improved as the salt concentration increased from 3 to 100 g/L, and 85% of current efficiency was shown with more than 20 g/L of salt. In addition, through the linear relationship between chlorine generation and applied voltage, we suggested a system that estimates the formation of chlorine by simply measuring the voltage of the device.

키워드

Drinking water Portable Chlorine Disinfection Electrochlorination Energy consumption Current efficiency