태양광 활용 바닷물을 식수로..초고효율 해수담수화 기술 개발

해수로부터 장기간 안정적인 식수 생산 실마리 찾아

태양광 기반의 광열증발기를 이용한 해수담수화 시스템. (왼쪽부터) 1.광열 증발기는 태양광을 조사하면 광열반응을 통해 해수를 빠르게 증발시켜 식수를 생산해낸다. 2.개발된 증발기는 태양광 조사 시 99%의 매우 높은 증발효율로 많은 양의 증기를 생산한다. 3~4.태양광 기반 해수담수화 시스템을 제작하여 건물 옥상에 설치한 결과, 3개월간 증발기 면적 1㎡ 당 25~30 리터의 식수를 안정적으로 생산했다. (사진제공: 포항공대 기계공학과 이상준 교수)© 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 태양광을 이용해 별도의 전처리 과정 없이 간편하게 해수나 염수로부터 많은 양의 식수를 저렴하고 지속적으로 얻을 수 있는 길이 열렸다.

30일 한국연구재단에 따르면 포항공대 이상준 교수 연구팀이 99% 효율의 높은 증발성능을 지속시킬 수 있는 태양광 기반의 해수담수화용 광열 증발기와 이를 이용한 담수화 기술을 개발했다.

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

기존 해수담수화 기술들과 달리 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.

이에 연구팀은 저렴한 각설탕으로 만든 다공성 실리콘 구조로, 역대 최고 증발효율과 자정기능을 가진 증발용 광열 멤브레인을 개발했다.

이를 통해 태양광을 활용 해수나 염수로부터 장기간 안정적이고 많은 양의 식수를 생산해 낼 수 있는 성능을 확인했다.

연구진은 실험을 통해 광열 멤브레인이 물에 대한 친화도가 높고 열 발생 지역에 한정되는 특성을 활용해 99% 증발 효율을 얻었다.

또, 공성 매질 내부 유동 활성화 기술을 도입해 멤브레인에 자정(self-cleaning) 기능을 탑재, 장기간 안정적인 식수 생산을 가능하게 했다.

연구진은 개발된 멤브레인을 해수에 띄워 태양광을 조사해 해수를 99.997%의 매우 높은 효율로 담수화 했으며, 담수된 물은 WHO와 EPA의 식수 기준을 만족시켰다.

이어 태양광 기반 담수화 장치를 건물 옥상에 설치하고 3개월간 실험한 결과, 매일 30 liter/m2의 매우 높은 담수 생산능력을 확인했다.

한편, 이번 연구기술은 에너지 분야 국제학술지인 나노에너지(Nano Energy) 7월 28일자에 게재됐다.

km5030@news1.kr