[뉴스프리존,대전=이기종 기자] 한국연구재단(NRF)은 포항공과대학교 기계공학과 이상준 교수가 99% 효율의 높은 증발성능을 지속시킬 수 있는 태양광 기반의 해수담수화용 광열 증발기와 이를 이용한 담수화 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

태양광을 이용한 증발 담수 기술은 태양광을 멤브레인에 조사(照射)해 멤브레인의 광열 반응으로 해수를 증발시킴으로써 식수를 생산해내는 기술이다.

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

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

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 저렴한 각설탕으로 만든 다공성 실리콘 구조로 역대 최고 증발효율과 자정기능을 가진 증발용 광열 멤브레인을 개발했다.

이를 통해 태양광을 이용해 해수나 염수로부터 장기간 안정적이고 많은 양의 식수를 생산해 낼 수 있는 성능을 확인했다.

연구과정을 보면 열 멤브레인의 초친수성 및 열 국부화(heat localization) 특성을 이용해 99% 증발 효율을 얻었다.

또 다공성 매질 내부 유동 활성화 기술을 도입해 멤브레인에 자정(self-cleaning) 기능을 탑재하여 장기간 안정적인 식수 생산을 가능하게 했다.

이 연구결과에 의하면 개발된 멤브레인을 해수에 띄워 태양광을 조사해 해수를 99.997%의 매우 높은 효율로 담수화했고 이 담수된 물은 세계보건기구(WHO)와 미국 환경보건국(EPA)의 식수 기준을 충족했다.

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

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 자연모사혁신기술개발사업 지원으로 수행됐고 에너지 분야 국제학술지인 나노 에너지(Nano Energy)에 7월 28일 게재됐다.