1. Title & Journal

Energy minimization strategies and renewable energy utilization for desalination: A review

Journal: Water Research
 
2. Background of authors

Arun Subramania,*, Mohammad Badruzzamana, Joan Oppenheimera, Joseph G. Jacangeloa,b 

aMWH Americas Inc., 618 Michillinda Avenue, Arcadia, CA 91007, USA
bThe Johns Hopkins University, Baltimore, MD 21205, USA

3. Summary
이 논문은 리뷰논문으로서, 막 기술이 적용된 해수담수화 공정의 에너지 최소화의 방법을 기존공정의 발전방향과 대체에너지의 이용이란 두 가지 측면에서 포괄적인 분석을 모색하고 있다. 기존 공정의 에너지 최소화 측면에서는 Enhanced system design, High efficiency pumping, Energy recovery, Advanced membrane materials, 그리고 Innovative technologies 이란 5가지 소단위 부분으로 나뉘어, 각 관련된 기술들의 소개 및 분류, 역사 및 개발 정도, 장점과 한계성들이 서술 되었고, 현시점과 앞으로의 기술 개발방향을 고려했을 시 더욱더 주목될 만한 기술들에 대한 분석이 수행되었다. 그 중에서도 특히, Advanced membrane materials과 Innovative technologies 부분에서는 다음과 같은 기술들이 새로운 대체 기술 목록에 나열, 요약정리 되었다.

Advanced membrane materials
-Nanocomposite membranes
-Nanotube membranes
-Biomimetic membranes

Innovative technologies
-Forward osmosis
-Ion concentration polarization
-Capacitive deionization
     
한편, 대체에너지를 이용한 해수담수화 공정의 에너지 최소화 방법은 Solar energy (solar thermal processes and solar electromechanical process), Wind energy, Geothermal energy, Hybrid systems, 그리고 Design and implementation of renewable energy systems 이란 5가지 측면에서의 기술 분석 및 평가가 이루어 졌다. 다음 표는 해수담수화에 이용되는 renewable energy resources에 대한 요약 분석이다.

결론부분에서는 위와 같은 기술들 중에서 에너지 절감 측면에서의 구현 장래성을 보았을 때, nanocomposite, nanotube, 그리고 aquaporins같은 biomimetic membrane같은 고도기술의 막 개발이 현시점에서 가장 에너지 절감 실현 가능성이 큰 방향이라고 결론을 짓고 있다. 하지만 이 고도 막 기술 개발에 앞서서 정상운전이나 화학적 세척 조건하의 막 적용이 입증되기 위해서는 현재보다 더욱 더 많은 데이터가 필요하다고 강조한다. 또한 Innovative technology에서 Forward osmosis 기술은 유도용액 회수율을 높이는 부분과 멤브레인 표면에서의 내부농도분극과 무기스케일링, 그리고 파울링 문제의 해결이 요구되고 있다고 저자는 언급한다.

4. Originality & Contribution
 이 논문은 해수담수화 분야에서 에너지 절감을 실현 시킬 수 있는 프로세스 디자인부터 막 재질 그리고 대체에너지까지 다방면의 발전 기술들을 나열하였고, 현시점에서의 장래의 에너지 절감이란 목표달성 아래에 그 기술들의 실현 가능성에 대해 분석 및 방향성을 제시하고 있다.    

5. Reviewer: 정관호 jkh@gist.ac.kr