바닷물로 전기와 담수 만든다

[아이뉴스24 정종오 기자] 짠 바닷물에서 전기와 담수를 동시에 만들 수 있는 기술이 나왔다.

국내 연구팀이 역전기투석(전기생산)-역삼투(담수생산) 기술의 융합을 통해 친환경적 담수와 전기 생산이 가능한 핵심기술을 개발했다. 나아가 공정의 핵심 소재인 분리막은 기존 세계 최고수준과 비교했을 때 2배 이상 높여 글로벌 기술 선도 기반도 마련했다.

한국에너지기술연구원(원장 김종남) 해양융복합연구팀 정남조 박사 연구팀은 에너지소모량을 최소화하기 위해 역삼투 모듈의 앞뒤에 역전기투석 발전기를 연계시키는 융합 공정(역전기투석-역삼투-역전기투석)을 개발했다. 이를 통해 100톤/일급 담수생산 실증을 성공적으로 마쳤다. 기존 역삼투 단일 공정과 비교하면 에너지 소모량을 30% 이상 줄였다.

물 부족문제를 해결할 수 있는 대안은 해수담수화 기술이 가장 유망하다. 해수담수화 시장의 78%를 차지하는 역삼투 기술은 담수 생산을 위한 에너지소모량이 많고 공정 이후 배출되는 농축해수가 다시 해안에 방류됨으로써 해수의 염 농도 상승으로 해양 생태계 오염의 원인이 되고 있다.

최적화된 역삼투 공정은 1톤의 담수 생산에 약 3.5kWh의 전기에너지가 소모된다. 이는 담수 생산단가의 약 30%를 차지하며 1.6kg/톤의 이산화탄소를 발생시키는 것과 같다. 2019년 기준 전 세계 1만6천개의 해수담수화 플랜트에서 쏟아내는 농축해수의 양은 하루 1억4천만 톤이다. 세계 담수화 시장 점유율 50% 이상인 중동지역의 해양 오염은 심각하다.

연구팀은 에너지소모량 절감과 농축해수의 친환경 처리라는 해수담수화의 두 가지 기술적 현안을 동시에 해결할 수 있는 ‘100톤/일’급 역전기투석 염분차발전-역삼투 해수담수화 융합 공정을 세계 최초로 단일 플랜트로 실증하는데 성공했다.

이어지는 역삼투 공정을 통해 담수와 함께 배출된 농축해수는 고 밀도의 에너지원으로 저장되고, 후단에 설치된 역전기투석 발전기를 이용해 필요할 때 전기로 전환된다. 최종 배출되는 농축해수의 농도는 해수 수준으로 배출시키는 것을 확인했다.

연구책임자인 정남조 박사는 “중동, 동남아시아, 유럽 등 세계적으로 관심 높은 물-에너지 융합 기술로 대용량 실증의 조기 완료와 정부의 지속적 지원을 통해 글로벌 기술 선도가 가능할 것”이라고 말했다.