햇빛으로 바닷물을 식수로 만드는 기술 더 저렴해진다


DGIST 김성균 교수팀, 친환경 태양광 해수담수화 소재 개발

DGIST에서 개발한 해수담수화 기술. 바닷물을 흡수해 태양광 에너지를 기반으로 물을 증발시키고 염은 배출하는 소재의 개략도(왼쪽). 사용 후 소재를 회수해 단순한 가열, 냉각 과정으로 재생할 수 있다.(오른쪽)[사진=DGIST]

[아이뉴스24 최상국 기자] 햇빛을 이용해 바닷물을 식수로 바꿔주는 해수담수화 기술이 더욱 저렴하고 친환경적으로 진화하고 있다.

14일 대구경북과학기술원(DGIST) 김성균 교수팀은 식용 해조류(한천)와 나무 조직 섬유소(나노 셀룰로오스)에 기반한 태양광 해수 담수화 소재를 개발했다고 발표했다.

자연분해되는 저렴한 소재를 활용해 친환경적인 해수 담수화 기술의 가능성을 보여준 것으로 평가된다.

지구는 표면의 70%가 물에 덮여있는 물이 풍부한 행성이지만 97%가 바닷물로 이루어져 있다. 마실 수 있는 담수는 겨우 3%에 불과하다. 담수의 대부분도 지하수나 빙하로 이루어져 실제 활용 가능한 비율은 매우 적다고 할 수 있다. 특히 환경 오염과 기후 변화, 인구 문제 등으로 전 세계 인구의 약 3분의2가 물 부족 문제를 겪고 있다.

태양광 기반의 물 증발 기술은 환경오염과 기후변화로 점점 심각해지는 물 부족 문제의 지속가능한 해결책이 될 수 있다. 지난 수 년간 우수한 증발 효율을 보이는 다양한 태양광 증발 소자들이 개발되어 왔으나 제작의 어려움과 소자 자체가 가진 잠재적인 환경 오염 문제 등과 같이 해결해야 할 숙제들이 남아 있다.

김성균 교수팀은 기존의 해수 담수화 기술보다 훨씬 단순하고, 태양광 외의 추가적인 에너지가 필요 없는 자연 유래 소재 기반 해수 담수화 소재를 개발해 국제학술지 '해수담수화(Desalination)'에 보고했다.

연구진이 개발한 친환경 태양광 해수 담수화 소재는 자연 유래 소재인 한천과 나노셀룰로오스를 기반으로 하고 있어 환경 문제에서 자유롭다. 특히 한천은 물 흡수 성능이 뛰어나 소재 내부로 물을 잘 전달해 주면서도 담수화 과정 중 내부에 염이 축적되지 않고 능동적으로 염을 배출할 수 있다.

연구팀은 이 소재의 현장 실험 결과 실제 일사 조건에서 제곱미터당 하루 평균 5.95 kg(일사량에 따라 최대 13.3kg)의 담수를 만들어냈다고 밝혔다. 9일 간의 테스트 후에도 소재 내·외부의 소금 농도에는 변화가 없었다.

뿐만 아니라, 자연 유래 소재로 만들어져 사용 후 폐기하면 자연 분해되며 회수, 재생 후 재사용도 가능하다. 4번의 재생 과정에도 효율 저하는 나타나지 않았다고 한다. 소재 단가는 제곱미터 당 0.27달러 에 불과하다.

제조 과정도 매우 단순하고 소형 장치로 제작이 가능하여 가구, 마을 단위의 소형 담수화 설비 구현 가능성을 제시했다고 할 수 있다.

김성균 교수는 “최첨단의 소재 개발도 중요하지만 인간의 일상생활에 반드시 필요하면서도 쉽게 만들고 사용할 수 있는 적정 기술 기반의 소재 개발도 꼭 필요하다” 며 “이번 연구는 자연계에서 쉽게 얻을 수 있는 매우 저렴한 원료인 한천과 셀룰로오스를 이용하고 간단한 방법으로 제작이 가능한 담수화 소재를 개발해 저개발 국가나 외딴 섬의 식수 문제를 해결하려고 노력하였다는데 의미가 있다”고 말했다.

김성균 DGIST 화학물리학과 교수(오른쪽, 교신저자)와 임홍섭 석사과정(1저자) [사진=DGIST]

/최상국 기자(skchoi@inews24.com)







포토뉴스