해수/심층수

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Ⅰ. 해수 (Seawater)

 

contents_img 해수(바닷물)란 ? 
   ㅇ 바닷물은 96.5% 순수한 물과 30여종의 주요 원소로 구성되었으며, 원소중 99%는 Cl-, Na+, SO42-, Mg2+, Ca2+ , K+ 이 전체 원소의 99.9%를 차지하고 있다
   ㅇ 이러한 원소들은 대부분 하천 등을 흐르는 동안 암석 등 포함된 성분에서 용해되어 바다로 운반된 것이며, 일부는 해저 화산 폭발에 의한 화산 가스가 해수에 녹아 공급된 것이다.

   ㅇ 바다는 지구 표면의 71%를 차지하고 있으며, 태양에너지의 80%가 열에너지로 저장되는 거대한 에너지 저장소로 발전(조력, 조류, 피력, 온도차발전, 기스하이드레이드의 형성을 이용한 해담수화기술, 해양심층수 활용 등 저장된 에너지를 활용하기 하기 위한 많은 기술이 연구개발되고 있다.

(해수 1kg중 주요 성분)

구  분

순수한 물

무기염류

중량 (비율)

965g(96.5%)

35g(3.5%)

주요 성분

 

  염소와 나트륨(85%), 기 타 (15%)

contents_img  

contents_img 표준 해수의 특성
 

 1) 해수의 염분(염도) 
    ㅇ 전세계 바닷물의 평균 염분 농도는 약 35‰(퍼밀)로 이는 바닷물 1000g 속에 약 35g의 염류가 녹아 있는 것을 의미 한다. 
       ※ ‰(퍼밀) : 해수 1㎏ 중에 녹아 있는 고형물질의 총량을 g으로 나타낸 것(g/kg)
  2) 염분 측정방법  
     - 염분을 직접 측정하는 것은 기술상 곤란하여 간적측정 방법이 쓰이는데 일반적으로 염소량(Cl %)을 측정하여 쿠눗센(Knudsen)의 실험식으로 염분S(%)를 구하는 방법이 널리 쓰인다. 일반적인 담수화시설에서의 수질관리는 염분 대신 TDS(Total Dissolved Solids) 또는 전기전도도(conductivity)를 측정하여 수질상태를 관리하고 있다.
       ※ 쿠눗센(Knudsen) 실험식 : 염분(S) = 0.03+1.805×염소량(Cl; chloride)

  3) 염분의 변화 
     - 염분 변화는 일사량과 증발량, 강수량에 의한 담수유입, 조수간만의 차에 따른 해수유입 등에 의해 변할 수 있다. 홍해의 경우 평균 염분 농도가 37∼41‰ 정도로 높은데 이는 아프리카 대륙과 아라비아 반도 사이 건조지대에 위치하고 있어 증발도가 높은 반면 하천이 없어 외부에서 유입되는 담수가 없어 높은 염도를 유지하고 있다. 반면, 아프리카·아시아·유럽의 3개 대륙에 둘러싸여 있는 유럽 지중해의 염분 농도는 38‰ 정도이다.

 (해수의 물리적 성질)

구 분

비 율

구 분

비 율

pH 

약 8.1

비열, 열용량, 표면장력

크다

밀도

1.02~1.04g/㎤

끓는점·녹는점이 

높다. 

해수 TDS

35,000 ~ 45,000mg/ℓ

물질을 잘 녹인다.

 

   

4) 우리나라 주변의 수온과 염분

  

구분

북한 한류수

동해 고유수

쓰시마 난류수

황해 저층냉수

중국대륙 연안수

수온

1~4℃

1℃ 내외

20℃ 이상

10℃ 이하

9.8~28.1℃

염분

34.0~34.1‰

34.0~34.1‰

30.0~34.0 ‰

약 33.5 ‰

30.0 ‰

 

contents_img 표준 해수 성분

 

1) 해수의 화학적 조성 및 농도

 

화학적 조성

농도(mg/kg)

화학적 조성

농도(mg/kg)

Chloride (Cl-)

18,980

Lead (Pb)

0.004~0.005

Sodium (Na+)

10,560

Selenium (Se)

0.004

Sulfate (SO₄2-)

2,560 

Arsenic (As)

0.003~0.024

Magnesium (Mg2+)

1.272

Copper (Cu)

0.001~0.09

Calcium (Ca2+)

400

Tin (Sn)

0.003

Potassium (K+)

380

Iron (Fe)

0.002~0.02

Bicarbonate (HCO₃)

142

Cesium (Cs)

0.002

Bromide (Br)

65

Manganese (Mn)

0.001~0.01

Strontium (Sr)

13

Phosphorous (P)

0.001~0.10

Boron (B)

4.6

Thorium (Th)

≤0.0005

Fluoride (F)

1.4

Mercury (Hg)

0.0003

Rubidium (Rb)

0.2

Uranium (U)

0.00015~0.0016

Aluminum (Al)

0.16~1.9

Cobalt (Co)

0.0001

Lithium (Li)

0.1

Nickel (Ni)

0.0001~0.0005

Barium (Ba)

0.05

Radium (Ra)

8×10-11

Iodide (I)

0.05

Beryllium (Be)

-

Silicate (SiO₂)

0.04~8.6

Cadmium (Cd)

-

Nitrogen (N)

0.03~0.9

Chromium (Cr)

-

Zinc (Zn)

0.005~0.014

Titanium (Ti)

Trace

 

2) 염분비 일정의 법칙 : 염류 성분의 농도는 지역에 따라 다르지만 그 구성 비율은 일정하다. 

 

염 류

화 학 식

염분(g/kg,‰)

염화나트륨

NaCl

27.21

염화마그네슘

MgCl2

3.81

황산마그네슘

MgSO4

1.66

황산칼슘

CaSO4

1.26

황산칼륨

K2SO4

0.86

탄산칼슘

CaCO3

0.12

브롬화마그네슘

MgBr2

0.08

합 계

-

35.00

 

contents_img 하와이 자연에너지연구소(NELHA)의 해수 활용

 

1) 연구개발 방향 : 바다에 저장된 태양에너지를 활용하는 OTEC 기술 적용

 (1) 해양(Ocean)

 (2) 열(Thermal)

 (3) 에너지(Energy)

 (4) 보전(Conversion)

 

2) 해수 활용 방향

 (1) 양식업 및 해양생믈공학

   ① 독특한 온냉 해수공급

   ② 연중무휴 안정적인 해수배급시스템

   ③ 청정하고 순수한 자연

   ④ 폭넓은 온도범위 (4 ~ 28℃)

   ⑤ 연중 양식에 적합한 겨울이 없는 쾌적한 날씨

   ⑥ 얍분의 집중 및 높은 일조량이 식물의 성장을 가속화 함

 (2) 해양 심층 수산물

   ① 생수(광천수)

   ② 식용 소금

   ③ 식용 소금 스프레이

   ④ 목용용 미용 소금 및 천일염 등

 (3) 열전도 애플리케이션

   ① 산업용 냉각

   ② 에어 컨디셔닝

   ③ 냉각 양식

   ④ 담수 생산

   ⑤ 재생 가능한 에너지 생산

 (4) 에너지 관련 애플리케이션

   ① 열 전도 애플리케이션을 활용한 에너지 생산

   ② 해양에너지전환(OTEC) 애플리케이션

   ③ 조류에서 바이오연료

   ④ 연구 개발 및 데모를 통한 상용화

 

다음페이지에 계속 됩니다. 

 

 

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