태양광 이용한 해수 담수화 기술 개발…효율 99% 이상

포항공대 연구팀 "운영비 적게 들고 친환경적"

한국연구재단은 포항공과대학교 이상준 교수 연구팀이 높은 효율의 태양광 기반 해수 담수화 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

해수 담수화는 바닷물에서 염분을 제거해 식수·생활용수를 얻어내는 과정이다.

태양광을 이용한 해수 담수화 기술은 외부로부터 전기나 열 에너지를 공급할 필요가 없고 이산화탄소가 발생하지 않아 경제적이고 환경 친화적인 기술로 주목을 받고 있다.태양광을 멤브레인에 쪼여 멤브레인의 광열 반응(빛 에너지를 열 에너지로 바꾸는 반응)을 통해 해수를 증발 시켜 식수를 얻어낼 수 있다.

하지만 기존 기술은 증발 효율이 낮고, 해수가 증발하면서 멤브레인 표면에 생기는 소금 결정 때문에 증발 성능을 지속 유지하기 어려웠다.

연구팀은 저렴한 각설탕을 이용해 다공성 실리콘 구조의 광열 멤브레인을 개발했다.

개발한 광열 멤브레인은 친수성이 높으며, 열 국부화 특성(열이 외부로 빠져나가지 않고 특정 부분에만 한정할 수 있는 성질) 덕분에 표면 온도를 급속히 높일 수 있다.

연구팀은 멤브레인을 바닷물에 띄운 뒤 태양광을 쪼여 해수를 99.997%의 매우 높은 증발 효율로 담수화하는 데 성공했다.

담수화한 물은 세계보건기구(WHO)와 미국 환경보호청(EPA)의 식수 기준을 만족한다고 연구팀은 설명했다.

이상준 교수는 “개발한 태양광 기반 담수화 장치를 건물 옥상에 설치해 3개월 동안 실험한 결과 매일 30ℓ/㎡의 높은 담수 생산 능력을 보였다”며 “태양광을 이용해 운영비도 적게 들고 친환경적”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘나노 에너지'(Nano Energy) 지난 28일 자에 실렸다.

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