국내 연구진이 기존보다 2배 이상 빠르게 바닷물을 담수로 바꿀 수 있는 기술을 개발했다.
포항공과대학 기계공학과 이상준 교수연구팀은 5볼트(V) 이하의 낮은 전압으로 전기가 흐를 때 발생하는 열을 활용해 기존보다 2배 빠르게 바닷물을 담수로 전환하는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
지구 전체에서 물이 차지하는 양은 70%에 달하지만 마실 수 있는 담수는 2.5%에 불과하다. 이 때문에 바닷물을 담수로 바꾸는 기술은 인류가 직면한 핵심과제 중 하나다. 기본적으로 담수화 기술은 바닷물을 증발시켜 순수한 물을 분리하는 것인데 최근에는 태양열을 이용해 물만 선택적으로 가열하는 '계면증발'(ISG1) 기술이 활발히 연구되고 있다. 이 기술은 빠른 증발 속도가 장점이지만, 주야간 성능 차이가 심하고 날씨에 따라 효율이 크게 달라지는 한계가 있다.
이에 연구팀은 저전압의 전기가 흐를 때 발생하는 열을 이용하는 '줄(Joule) 가열' 방식을 결합해 시간·날씨에 의한 영향을 줄임과 동시에 효율적으로 증발량을 늘리는 기술을 개발했다. 이를 이용하면 낮에는 태양열, 밤에는 전기열을 이용해 하루종일 안정적으로 담수를 생산할 수 있다.
연구팀은 이번 연구의 핵심이 빠른 증발과 함께 높은 내구성을 확보할 수 있는 소재의 증발기라고 설명했다. 연구팀이 사용한 소재는 구멍이 촘촘한 수세미 형태의 '유리질 탄소 스펀지'로 높은 내구성과 내열성을 지녔다. 여기에 '티올'(thiol)이라는 화학물질을 덧입혀 물 흡수력을 높였고 전기가 잘 흐를 수 있도록 전기저항을 낮췄다.
그 결과, 증발기 표면 온도는 물이 끓기 직전인 98℃까지 빠르게 도달해 순수한 물의 경우 시간당 205㎏/㎡의 수분을 증발시키는데 성공했다. 이는 기존 세계 최고 기록보다 2배 이상 높은 수치다. 또 농도 3.5%의 바닷물에서도 시간당 18㎏/㎡를 처리하며 전례없는 담수화 성능을 입증했다.
이 기술이 지닌 강점은 '안전성'과 '실용성'이다. 이 교수는 "이번 연구는 계면증발식 담수화가 직면한 성능 한계를 뛰어넘은 혁신"이라며 "날씨나 낮밤에 상관없이 일정한 성능을 유지할 수 있기 때문에 사막이나 해안지역 등 물 부족 지역에서 활용도가 높다"고 설명했다. 이어 "이번에 활용된 급속 고온 가열 전략은 담수화뿐만 아니라 살균이나 공기 중 물 포집 등 다양한 분야에서도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 공학분야 국제학술지 '커뮤니케이션즈 엔지니어링'에 9월 26일자에 게재됐다.
Copyright @ NEWSTREE All rights reserved.
