본 학위논문은 담수화 및 자원회수를 포함하여 전략적 수처리를 위한 흐름전극 축전식 탈염(FCDI) 공정의 운전 성능 및 적용 가능성 평가에 대해 고찰한다. 본 연구에서는 FCDI 의 운전 성능과 에너지 소비에 대한 시뮬레이션 모델을 구축하기 위해 초기 이론적 조사를 제시하였다. 구축된 모델을 통해 다양한 조건 하에서 FCDI 의 운전 가능성을 검증하며 다양한 응용 분야에서 그 실용성에 대한 이해를 넓혔다. 또한, biochar 와 ZIF-8/CNT 와 같은 신규 흐름전극물질을 합성하고 FCDI 에 적용함으로써 본 공정의 기초 성능 향상, 중금속 이온 제거율 증대, 폐 리튬이온 배터리 (LIB) 침출수로부터의 선택적 리튬 이온 회수와 같은 목적을 성공적으로 달성하였다. 마지막으로, FCDI 와 광전기화학적 산화(PEC)가 결합된 하이브리드 시스템을 통해 초기 PEC 단계에서의 유기 오염 물질의 산화 및 후단 FCDI 단계에서의 이온성 물질의 탈이온화를 포함하여 포괄적인 수처리를 달성하였다.