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해수담수화, 태양광 이용해 효율 높인다

해수로부터 장기간 안정적인 식수 생산 실마리

해수담수화, 태양광 이용해 효율 높인다
태양광 기반의 광열증발기를 이용한 해수담수화 시스템


[산업일보]
태양광을 이용한 증발 담수 기술은 태양광을 멤브레인에 조사(照射)하여 멤브레인의 광열 반응으로 해수를 증발시킴으로써 식수를 생산해내는 기술이다.

기존 해수담수화 기술들과 달리, 태양광을 사용하여 외부로부터 전기나 열에너지 공급이 없고 이산화탄소가 발생하지 않아 경제적이고 환경친화적이다.

기존 태양광 기반의 증발식 담수화 기술들은 증발효율이 낮아 식수 생산량이 많지 않고 해수 증발시 멤브레인 표면에 소금 결정들이 생성되고 시간 경과에 따라 멤브레인이 점점 막힐 수 있어 증발 성능을 지속적으로 유지할 수 없다.

이에, 태양광을 이용하여 별도의 전처리 과정이나 전문가 도움 없이 간편하게 해수나 염수로부터 많은 양의 식수를 저렴하고 지속적으로 얻을 수 있는 길이 열렸다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 이상준 교수(포항공과대학교) 연구팀이 99% 효율의 높은 증발성능을 지속시킬 수 있는 태양광 기반의 해수담수화용 광열 증발기와 이를 이용한 담수화 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 저렴한 각설탕으로 만든 다공성 실리콘 구조로, 역대 최고 증발효율과 자정기능을 가진 증발용 광열 멤브레인을 개발하고, 이를 통해 태양광을 이용하여 해수나 염수로부터 장기간 안정적이고 많은 양의 식수를 생산해 낼 수 있는 성능을 확인했다.

광열 멤브레인의 초친수성 및 열 국부화 (heat localization) 특성을 이용하여 99% 증발 효율을 얻었다. 또한, 다공성 매질 내부 유동 활성화 기술을 도입하여 멤브레인에 자정(self-cleaning) 기능을 탑재하여 장기간 안정적인 식수 생산을 가능하게 하였다.

개발된 멤브레인을 해수에 띄워 태양광을 조사하여 해수를 99.997%의 매우 높은 효율로 담수화하였으며, 담수된 물은 WHO와 EPA의 식수 기준을 만족시켰다.

태양광 기반 담수화 장치를 건물 옥상에 설치하고 3개월간 실험한 결과, 매일 30 liter/m2의 매우 높은 담수 생산능력을 보였다.

연구진은 “결과적으로, 이번에 개발된 증발용 광열 멤브레인은 기존 발표된 증발용 멤브레인 중에서 가장 높은 증발 성능을 가지고 있으며, 장시간 해수를 안정적으로 담수화할 수 있다. 이 기술은 광열 증발기가 가진 한계점을 극복하여 얻은 실용화가 가능한 결과”라고 말했다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

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