"외딴 섬 식수 걱정 끝"..친환경·초저가 태양광 해수담수화 장치 개발

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[아시아경제 김봉수 기자] 국내 연구진이 천연 물질로 만든 태양광 해수 담수화 장치를 개발했다. 값 싸고 단순한 구조로 돼 있어 외딴 섬 마을 등의 식수 문제 해결에 도움이 될 수 있다는 지적이다.

대구경북과학기술원은 김성균 화학물리학과 교수팀이 자연유래 소재인 한천과 나노셀룰로오스로 만들어진 태양광 해수 담수화 소재를 개발했다고 14일 밝혔다. 자연 분해가 가능하고 소재 비용이 저렴할 뿐 아니라 사용 후 재생이 가능하고 에너지원으로 태양광을 사용하여 보다 친환경적인 해수 담수화 기술의 가능성을 확인했다.

지구는 표면의 70%가 물에 덮여있는 물이 풍부한 행성이지만 97%가 바닷물로 이루어져 있다. 생명체의 생존 및 음용에 적합한 정도의 물인 담수는 전체 물의 겨우 3%를 차지한다. 담수의 대부분도 지하수나 빙하로 이루어져 실제 활용 가능한 비율은 매우 적다고 할 수 있다. 또한, 최근 환경 오염과 기후 변화, 인구 문제 등으로 전 세계 인구의 약 2/3이 물 부족 문제를 겪고 있어 생존 및 음용에 적합한 물의 확보가 필요한 실정이다.

물 부족 문제의 최적의 해결방안은 해수 담수화 기술인데, 현재까지 상용화된 담수화 기술은 대형의 설비 구축과 운영에 많은 비용과 에너지가 필요하고 담수화 부산물인 소금 생성도 장기적인 운영에 큰 문제가 된다. 따라서 물 부족 문제가 심각한 저개발국가나 외딴 섬 지역에 적합하지 않다.

사진 왼쪽 : 해수를 흡수하여 태양광 에너지를 기반으로 물을 증발시키고 염은 배출하는 소재의 개략도 사진 오른쪽 : 사용 후 소재를 회수하여 단순한 가열, 냉각 과정으로 재생할 수 있음을 보여줌

연구팀은 기존의 해수 담수화 기술보다 훨씬 단순하고, 태양광 외의 추가적인 에너지가 필요 없는 자연 유래 소재 기반 해수 담수화 소재를 개발했다. 자연 유래 소재인 한천과 나노셀룰로오스로 만들어 소재의 환경 문제에서 자유롭다. 특히, 한천은 물 흡수 성능이 뛰어나 소재 내부로 물을 잘 전달해 주면서도 담수화 과정 중 내부에 염이 축적되지 않고 능동적인 염 배출이 이루어짐을 확인했다.

실험 결과 실제와 똑같이 햇빛이 쬐는 조건에서 단위 면적(㎡)당 일 평균 5.95 kg(일사량에 따라 최대 13.3kg)의 담수 제조가 가능함을 확인했다. 9일 간의 테스트 후에도 소재 내·외부의 소금 농도에는 변화가 없었다. 특히 자연 유래 소재로 만들어져 사용 후 폐기하면 자연 분해되어 환경 문제에서 자유롭고 회수, 재생 후 재사용도 가능하다. 4번의 재생 과정에도 효율 저하는 나타나지 않았으며, 소재 단가는 ㎡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.

김 교수는 “최첨단의 소재 개발도 중요하지만 인간의 일상생활에 반드시 필요하면서도 쉽게 만들고 사용할 수 있는 적정 기술 기반의 소재 개발도 꼭 필요하다”며 "자연계에서 쉽게 얻을 수 있는 매우 저렴한 원료인 한천과 셀룰로오스를 이용하고 간단한 방법으로 제작이 가능한 담수화 소재를 개발해 저개발 국가나 외딴 섬의 식수 문제를 해결하는데 도움이 될 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 'Desalination'에 지난달 15일 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr

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오래전 보도된 뉴스인데.. 현재 비가 오지 않아 전국이 가뭄때문에 곤란을 겪고 있고.. 그래서 일부 지역에선 기우제까지 지내고 있죠..

 

그런 가운데 워낙 전국이 바짝 말라 있는 상황인지라 산불도 자주 나고 있고요..

 

한국은 삼면이 바다인지라.. 내륙 이외 지역에선 접할 수 있는 물은 많을 수 있겠지만.. 그 물을 식수로.. 농업용수로.. 공업용수로 쓸 수가 없죠.. 그외 보를 만들어 가두는 경우도 있지만.. 원천량이 적다면 물이 흘러가지 않는 한.. 결국 썩게 됩니다. 오래 가둬둘 수 없는 것이죠.

 

거기다.. 작은 섬에선 비가 오지 않는다면 식수까지도 구할 방법이 없습니다.

 

그런 물걱정을 해결해주는게 해수 담수화 기술입니다.

 

이전에 해수 담수화기술이라고 한다면.. 필터를 통해 역삼투 방식(RO)으로 생산하는 방법이 있는데.. 필터가격이 높고.. 유지비가 높은게 특징입니다.

 

그외에 해수를 담수화할려면 해수를 가열하여 수증기로 바꾼 뒤.. 식혀 발생하는 물방울등을 모으는 증류방식도 있을텐데.. 역시나 가열하는 과정에서 에너지 소비가 꽤 있죠..

 

위의 기술의 경우 증류방식이긴 한데.. 연구팀이 개발한 소재를 바닷물이 담긴 용기에 띄우면.. 소재가 바닷물을 빨아들인 뒤.. 태양광에 의해 달궈져 물을 증발시키고.. 소금을 투과되지 않은 채.. 그대로 다시 바닷물에 배출하는 방식으로 담수를 생산한다고 합니다.

 

에너지원은 태양광 하나 뿐.. 증발되는 수증기를 가둬 식히면 담수가 되죠.. 소재가 저렴하면서도 썩는 친환경재질이라.. 빨리 상용화가 되었음 좋겠네요..