1. Title & Journal
Journal: Desalination 261 (2010) 205-211
Title: Pressure retarded osmosis: From the vision of Sidney Loeb to the first prototype installation - Review
Authors: Andrea Achilli, Amy E. Childress
2. Background of authors
Corresponding author: Andrea Achilli
Information: Department of Civil and Environmental Engineering, University of Nevada Reno, Reno, NV 89557, USA
3. Summary
이 논문은 Pressure retarded osmosis(PRO)에 대한 아이디어가 처음 제시되었던 때부터 이 원리를 이용한 최초의 공장이 설립될 때까지의 역사 및 업적을 정리한 내용을 바탕으로 한다.
PRO는 low salinity solution이 막을 통해 high salinity solution으로 투과할 때, hydroturbine을 이용하여 그 permeate을 감압하여 에너지를 얻는다. PRO 시스템은 open-loop와 closed-loop 두 가지 시스템으로 분류할 수 있다.
1950년대에 Pattle은 freshwater와 saltwater를 혼합함으로써 생기는 삼투압으로 에너지를 얻을 수 있다는 개념을 처음으로 제시하였다. 1970년대에 오일가격의 상승으로 PRO는 다시 관심을 받았으며, Loeb은 RO membrane을 이용하여 최초의 PRO 실험을 수행하였다. 1970년대에 수행된 실험들은 PRO의 컨셉을 증명하는데 성공하였으나, 에너지 생산량은 예상보다 낮았다. 그 과정에서 internal concentration polarization(ICP)이 발견되었다. 1980년대에는 PRO 연구가 4개의 다른 그룹에서 수행되었다. ICP와 ECP 모두 삼투압의 효과를 감소시키는 것으로 나타났지만, ICP가 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, Metha는 RO membrane은 PRO 장치에 적합하지 않으며, PRO 에 최적화된 membrane 개발의 필요성을 언급하였다. 1990년대에는 theoretical PRO plant 배열의 기계적 효율 비교에 관한 연구가 진행되었으며, alternating-flow terrestrial PRO가 가장 높은 효율을 보이는 것으로 나타났다. 2000년대에는 McGinnis가 low-grade heat 및, ammonia-carbon dioxide를 기본으로 한 새로운 thermolytic draw solution을 이용하는 시스템을 제안하였다. 한편, 노르웨이의 Statkraft 사는 최초로 prototype PRO installation을 열었으며, 10 kW의 전력을 생산하도록 디자인되었다.
4. Originality & Creativity
Review 논문의 특성상, 특별히 창의적인 부분은 없었으나, PRO 연구의 역사 및 발전사를 한 눈에 알아볼 수 있는 장점이 있었다. 연대별로 정리하면서, 과거 연구와 후기 연구의 연관성을 짚어준 것이 이해를 높였다.
5. Further applications
RO membrane과 module로 PRO 실험을 했을 때, power density가 예상치 보다 낮았으며, 이를 통해 RO membrane과 module은 PRO 시스템에 적합하지 않다는 결론이 내려졌다. PRO가 경제성을 갖기 위해서는, PRO에 특화된 membrane 개발, module 개발 및 프로세스 최적화가 앞으로 지속적으로 요구될 것으로 보인다.
6. Contact
Jihye Kim (Integrated course 1st year)
Environmental Systems Engineering Lab.
Department of Environmental Science & Engineering
Gwangju Institute Science and Technology
1 Oryong-dong Buk-gu Gwangju, 500-712, Korea
Tel : +82-62-970-2461
Fax : +82-62-970-2434
Phone : +82-10-9402-8718
E-mail : hoirain@gmail.com