전기투석 탈염 (Electrodialysis Desalination)
한 줄 정의: 이온교환막과 전기장을 이용해 물속의 이온성 물질을 선택적으로 이동시켜 염분을 제거하는 분리 공정입니다.
쉽게 풀면
소금물에 전기를 걸어주면 양이온은 음극 쪽으로, 음이온은 양극 쪽으로 이동하려는 성질이 있습니다. 전기투석은 양이온만 통과시키는 막과 음이온만 통과시키는 막을 번갈아 배치하여, 전기장을 걸었을 때 이온들이 특정 칸으로만 빠져나가도록 유도합니다. 그 결과 한쪽 칸에는 염분이 농축되고 다른 쪽 칸에는 염분이 줄어든 물이 만들어집니다.
왜 중요한가
해수나 기수를 담수화하거나 폐수에서 이온성 오염물질을 제거하는 데 활용되며, 압력 기반 막공정과는 다른 원리를 이용하기 때문에 특정 농도 범위나 회수율이 중요한 응용에서 상호 보완적으로 쓰입니다. 특히 저농도 염수의 탈염이나 이온 선택적 분리가 필요한 산업 공정에서 중요하게 다루어집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"Electrodialysis was used to reduce the salinity of brackish groundwater to potable levels."
기수 지하수의 염분을 음용 가능한 수준으로 낮추기 위해 전기투석을 이용했다는 내용입니다.
"The ion-exchange membrane stack in the electrodialysis unit consisted of alternating cation- and anion-selective membranes."
전기투석 장치의 막 적층이 양이온·음이온 선택성 막을 번갈아 배치한 구조로 이루어졌다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
전기투석 장치는 여러 쌍의 양이온교환막과 음이온교환막을 교대로 쌓은 '전기투석 스택' 형태로 구성되며, 두 전극 사이에 직류 전압을 인가해 이온을 이동시킵니다. 탈염 효율은 인가 전압, 막의 이온선택성, 원수의 이온강도 등에 영향을 받으며, 역전기투석은 극성을 주기적으로 바꾸어 막 오염을 줄이는 변형된 방식입니다.
주의할 점
전기투석은 물 자체가 아니라 이온을 이동시키는 방식이므로, 비이온성 오염물질 제거에는 적합하지 않으며 원수의 이온 조성에 따라 성능이 크게 달라질 수 있습니다.