Ⅰ. 서 론

현재 한국은 UN(United Nations)이 지정한 물 부족국가로서 산업시설에서 사용하는 발전용수의 공급이 현저히 부족한 실정이다. 한국뿐만이 아니라 전 세계적으로 같은 문제를 갖고 있으며 대표적으로 미국의 화력발전소의 경우에는 에너지 소비량의 계속적인 증가로 인해 발전용수의 사용량 또한 증가되는 문제를 겪고 있다. 화력발전에 사용되는 담수의 소비는 계속적으로 증가할 것이라고 예측되기 때문에 발전용수에 따른 문제는 더욱 커질 것으로 예상된다[1].
한국에서는 근래에 주요 가뭄이 약 5∼6년 주기로 한 번씩 크게 발생되었으며, 가뭄 때마다 식수는 물론이고 발전용수의 공급이 어려워져 막대한 경제적 손실로 이어졌다. 1992년 국토개발연구원에서 경제적인 손실을 산출한 결과, 발전소의 가동률 감소비율이 30[%]인 경우 전국적으로 약 13조 5천억 원의 손실을 추정한 바 있다. 따라서 발전용수 확보가 매우 중요한 시점이다. 화력 발전소 뿐만 아니라 한국의 원자력발전소에서 필요한 발전용수의 부족 실태는 같은 실정이다.
원자력 발전소에서 사용하는 용수량은 그 특성상 정상가동 시와 보수작업 시 등 사용 시기에 따라 차이가 비교적 크게 나타나기 때문에 약 5년간의(1997∼2001)의 실사용 실적을 비교 검토하였다.
원자력 발전 용수사용 현황의 일 기준으로 용수사용량을 용도별로 환산하여 비교하였으며, 생활용수는 지역상수도원을 사용하므로 제외 하고 보수성을 고려하여 용수사용량이 가장 큰 울진원자력발전소의 자료를 적용하여 향후 요구되는 발전사용량을 산출한 결과, 신규 원자력 발전소 증설 시 기존의 발전용수 사용량보다 더 많은 양을 필요할 것이라고 예측되었다[2].
발전시설에서 냉각 등의 목적으로 사용되고 있는 발전용수는 지하수, 하천수, 또는 해수를 정화시켜 사용하고 있다. 발전용수는 경수(Hard water)에 포함되며 다량의 불순물인 칼슘이온(Ca2+)과 마그네슘이온(Mg2+)등을 포함하고 있기 때문에 냉각 시설에 사용하게 되면 배관 내에 스케일(Scale)을 형성한다. 스케일은 발전용수의 순환을 방해하고 냉각효과를 저하시켜 배관의 과열과 관벽이 파열되는 등 많은 문제점을 발생시킨다[3].
이러한 문제점을 해결하기 위하여 현재의 발전시설에서는 화학적인 방법인 이온교환수지 방법을 사용하고 있으나 이러한 방법은 재생과정의 번거로움과 2차 오염물질 발생, 유지 관리의 어려움, 보관 및 운송비용이 증가되는 단점을 발생 시킨다. 또한 친환경에 대한 인식이 확산되고 있는 시점에서 화학적인 방법을 사용한다면 더 큰 문제가 발생할 것이라고 판단된다. 물리적 방법인 역삼투법을 이용할 경우에는 높은 에너지소비와 시간경과에 따라 스케일 억제의 효율이 저하되는 단점을 갖고 있다. 현재는 이러한 단점에도 불구하고 위와 같은 방법 등을 적용하여 발전시설에 사용되는 발전용수를 연수화시켜 공급하고 있다.
본 연구는 물리적, 화학적인 방법으로 발전용수에 공급되는 경도가 높은 원수를 연수화 시키는 과정에서 발생하는 문제점을 보완 및 대체하기 위해 고전압 임펄스를 이용하여 스케일을 제어하고자 한다.
본 논문은 전기 분야의 고전압기술과 환경 분야인 수처리 기술을 접목시킨 학제간 연구이다.
따라서 논문의 구성은 제 1장에서는 서론, 제 2장에서는 현재 이용되어지고 있는 연수화공정의 현황, 고전압임펄스의 기초적인 개념, 스케일 발생의 메커니즘에 대하여 고찰하였고 제 3장에서는 실험에 사용되었던 실험기기의 제원과 실험방법에 대하여 서술하였으며, 제 4장에서는 회분식실험과 연속식실험의 결과를 나타내었으며 마지막으로 제 5장에는 결론은 기술하였다.