태양열로 생수 만든다.. 물 생산량 2배 늘려

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 태양열을 이용해 바닷물이나 하수로부터 먹는 물을 생산할 수 있는 고효율 태양열 막증류 기술을 개발했다. 물 부족 국가나 국내 도서지역, 해외 파병지, 야전군 주둔지 등 물을 구하기 힘든 곳에서 식수 공급용으로 활용이 가능할 것으로 예상된다.

송경근 한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구센터 박사와 최원준 광전소재연구단 박사의 공동 연구팀은 이같은 기술을 개발해 관련 연구 결과가 수자원 분야 국제 저널인 담수화(Desalination)에 소개됐다고 1일 밝혔다.

태양열 막증류 물 생산성 2배 높이다

KIST 연구진이 개발한 Ti/MgF2 태양열 흡수체가 적용된 태양열 막증류 기술의 작동원리를 보여주는 개요도다.

연구팀은 고효율 태양열 막증류 기술을 개발했다. 막증류 기술은 바닷물로부터 먹는 물을 만드는 담수화 기술의 하나다. 바닷물을 가열해 수증기만 통과할 수 있는 소수성 분리막으로 통과시켜 모은 후 응축해 먹는 물을 생산하는 기술이다.

연구팀은 막증류를 위한 열원으로 태양열을 활용하는 '태양열 막증류 기술'의 가장 핵심 기술로 꼽히는 태양열 흡수체를 개발했다. 태양열 흡수체는 태양열을 모아 물을 가열하는 역할을 한다.

연구팀이 개발한 흡수체는 티타늄 금속과 불화마그네슘로 구성됐으며 물 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있는 성능을 갖췄다. 이 흡수체는 태양에너지의 대부분 영역인 0.3∼2.5μm 파장의 태양에너지를 85% 이상 흡수해 물 온도를 80°C 이상으로 가열할 수 있는 성능을 갖고 있다.

실제 막증류를 해본 결과, 9월 맑은 날 기준 10시간 동안 4.78L/m2 의 먹는 물을 생산할 수 있었다. 이는 기존의 상용화된 태양열 흡수체에 비하여 2배 이상 물을 생산해낼 수 있는 성능이다.

물 부족국가에 희망

기판 위에 전자빔 증착방법으로 박막 10층을 교대로 증착해 태양열 흡수제를 제조할 수 있다.

연구팀은 새로운 흡수체가 수십 나노미터 두께의 박막을 증착하는 등 간단한 방식으로 제조할 수 있고, 우수한 성능을 갖추고 있어, 태양열 막증류 외에도 태양열 보일러 등에도 적용할 수 있다고 설명했다. 특히 에너지 인프라가 없는 고립지역에 적용할 수 있어 먹는 물이 부족한 저개발국가나 국내 도서지역에 먹는 물을 공급하는 시설로 적용할 수 있을 것으로 예상했다. 해외 파병지역이나 야전군 주둔지에 먹는 물을 공급하는 군사용 시설로도 활용 가능할 것으로 예상했다.

송 박사는 "이번 연구는 수처리 기술에 소재 기술을 접목해 혁신적인 성과를 창출한 융합연구의 성공적인 사례"라며 "앞으로도 지속적인 융합연구를 통하여 최첨단 소재기술을 적용한 수처리 기술 개발에 매진할 계획"이라고 말했다.

이번 연구를 주도한 KIST 송경근 책임연구원(교신저자)과 제1저자인 KIST 신재원 연구원(박사과정)이 태양열 흡수체(9개 패널, 사이즈 5cm X 5cm)를 통해 막증류 기술로 물이 고효율로 생산되는 과정에 대해 논의하고 있다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr