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기 술 명
예측 모델을 이용한 해수담수화 방법 및 이를 수행하는 장치
연 구 자
김준하(환경공학부)
등록번호
10-1187416-00-00
출원번호
10-2009-0016089
문 의 처
문희곤062-715-3077hgmoon@gist.ac.kr
발명정보

해수담수화 플랜트에서 축적된 데이터를 기반으로 인공 신경망이나 유전 프로그래밍에 의하여 구축된 예측 모델을 이용하여 에너지 효율을 극대화할 수 있는 해수담수화 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 해수담수화 방법은, (a) 제1 유입원수 운전값과, 제1 생산수 실 유량 및 제1 생산수 실 수질 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 데이터와 학습 알고리즘을 이용하여 예측 모델을 생성하는 단계와, (b) 생산수 목표 유량 및 생산수 목표 수질 중 적어도 하나를 입력 받는 단계와, (c) 유입되는 유입원수 특성을 측정하는 단계와, (d) 측정된 상기 유입원수 특성을 생성된 상기 예측 모델에 대입하여 도출된 생산수 예측 유량 및 생산수 예측 수질 중 적어도 하나와, 상기 생산수 목표 유량 및 상기 생산수 목표 수질 중 적어도 하나를 비교하여 제2 유입원수 운전값을 산출하는 단계 및 (e) 산출된 상기 제2 유입원수 운전값으로 상기 유입원수 특성을 조절하는 단계를 포함한다. 따라서 생산수의 목표 수질 및 목표 수량을 만족시키기 위한 최적의 압력 및 온도 조건을 도출하여 운전함으로써, 압력과 온도 조절을 통해 SWRO 공정의 효율을 최적화할 수 있다.

발명효과

예측 모델을 이용한 해수담수화 방법 및 이를 수행하는 장치에 따르면, 생산수의 목표 수질 및 목표 수량을 만족시키기 위한 최적의 압력 및 온도 조건을 도출하여 운전함으로써, 압력과 온도 조절을 통해 SWRO 공정의 효율을 최적화할 수 있다. 그리고 화력 발전소, 원자력 발전소 또는 증발식/증류식 담수 공정과 SWRO 담수 공정의 하이브리드 형태에 의하여 폐열을 사용할 수 있게 됨으로써 온도 조절을 위한 에너지의 절감 효과를 얻을 수 있다. 또한 유입원수 조건에 따라 목표 수량을 만족시키기 위한 최적의 압력을 도출하여 압력 조절을 함으로써 가변적으로 생산유량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 변동 없이 일정한 압력으로 운전하는 경우에 비하여 불필요한 잉여 압력을 줄일 수 있어서 고압 펌프에 들어가는 에너지를 절감하여 담수 생산 비용을 줄일 수 있다.

대표청구항

(a) 제1 유입원수 운전값과, 제1 생산수 실 유량 및 제1 생산수 실 수질 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 데이터와 학습 알고리즘을 이용하여 예측 모델을 생성하는 단계; (b) 생산수 목표 유량 및 생산수 목표 수질 중 적어도 하나를 입력 받는 단계; (c) 유입되는 유입원수 특성을 측정하는 단계; (d) 측정된 상기 유입원수 특성을 생성된 상기 예측 모델에 대입하여 도출된 생산수 예측 유량 및 생산수 예측 수질 중 적어도 하나와, 상기 생산수 목표 유량 및 상기 생산수 목표 수질 중 적어도 하나를 비교하여 제2 유입원수 운전값을 산출하는 단계; 및 (e) 산출된 상기 제2 유입원수 운전값으로 상기 유입원수 특성을 조절하는 단계를 포함하되, 상기 예측 모델은, 상기 제1 유입원수 운전값이 염색체이고 상기 제1 생산수 실 유량 및 상기 제1 생산수 실 수질 중 적어도 하나가 적합도 함수의 매개 변수인 유전 프로그래밍을 이용하여 학습되고, 상기 제1 유입원수 운전값, 상기 제2 유입원수 운전값 및 상기 유입원수 특성은, 상기 제1 생산수 실 유량을 예측하는 매개 변수로서 온도 보정 인자(TCF), 순 인가 압력(순 인가 압력(NDP) = 수압차(ΔP) - 삼투압(Δπ)) 및 물 수송 계수와, 상기 제1 생산수 실 수질을 예측하는 매개 변수로서 유입원수 내 총 용존성 고형물질(TDS), 온도 보정 인자(TCF) 및 염분 수송 계수를 포함하되, 상기 온도 보정 인자(TCF)는, 하기의 수학식, [수학식] (여기서, U는 상수, T는 유입원수 온도임) 에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 해수담수화 방법.