태양광 활용 바닷물 먹는물로 만든다

태양광 기반의 광열증발기를 이용한 해수담수화 시스템. (좌측 첫 번째) 광열 증발기는 태양광을 조사하면 광열반응을 통해 해수를 빠르게 증발시켜 식수를 생산해낸다. (좌측 두 번째) 개발된 증발기는 태양광 조사 시 99%의 매우 높은 증발효율로 많은 양의 증기를 생산한다. (좌측 세 번째, 네 번째) 태양광 기반 해수담수화 시스템을 제작하여 건물 옥상에 설치한 결과, 3개월간 증발기 면적 1m2 당 25~30 리터의 식수를 안정적으로 생산했다.[포스텍 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 태양광을 이용 별도의 전처리 과정없이 간편하게 해수나 염수로부터 많은 양의 식수를 저렴하고 지속적으로 얻을 수 있는 길이 열렸다.

한국연구재단은 포항공과대학교(포스텍) 이상준 교수 연구팀이 99% 효율의 높은 증발성능을 지속시킬 수 있는 태양광 기반의 해수담수화용 광열증발기와 담수화 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

태양광을 이용한 증발 담수 기술은 태양광을 멤브레인에 조사(照射)하여 멤브레인의 광열 반응으로 해수를 증발시킴으로써 식수를 생산해내는 기술이다.

기존 해수담수화 기술과 달리 무한한 태양광을 사용해 외부로부터 전기나 열에너지 공급이 없고 이산화탄소가 발생하지 않아 경제적이고 환경친화적이다.

하지만 기존 태양광 기반의 증발식 담수화 기술들은 증발효율이 낮아 식수 생산량이 많지 않고 해수 증발시 멤브레인 표면에 소금 결정들이 생성되고 멤브레인이 점점 막힐 수 있어 증발 성능을 지속적으로 유지할 수 없다.

연구팀은 저렴한 각설탕으로 만든 다공성 실리콘 구조로, 역대 최고 증발효율과 자정기능을 가진 증발용 광열 멤브레인을 개발했다. 이를 통해 태양광을 이용해 해수나 염수로부터 장기간 안정적이고 많은 양의 식수를 생산해 낼 수 있는 성능을 확인했다.

또한 다공성 매질 내부 유동 활성화 기술을 도입해 멤브레인에 자정기능을 탑재해 장기간 안정적인 식수 생산을 가능케 했다.

연구팀은 개발된 멤브레인을 해수에 띄워 태양광을 조사(照査), 해수를 99.997%의 매우 높은 효율로 담수했으며, 담수된 물은 WHO의 식수 기준을 만족시켰다.

이상준 교수는 “태양광 기반 담수화 장치를 건물 옥상에 설치하고 3개월간 실험한 결과, 매일 30리터의 매우 높은 담수 생산능력을 보였다”고 설명했다.

이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 자연모사혁신기술개발사업 지원으로 수행됐으며, 에너지 분야 국제학술지 ‘나노에너지’ 7월 28일에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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