UNIST, 효율·내구성 높인 태양열 해수 담수화 장치 개발

울산과학기술원(UNIST)은 태양열로 바닷물을 증류해 먹는 물로 바꿔내는 새로운 해수 담수화 장치를 개발했다고 22일 밝혔다.

UNIST에 따르면 에너지화학공학과 장지현 교수 연구팀은 기존보다 태양열을 더 효과적으로 흡수할 수 있는 광 증기 증발 장치를 개발했다.

[울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

이 장치를 1㎡ 크기로 만들 경우 1시간에 1.6㎏ 이상의 담수를 얻을 수 있다.

광 증기 증발 장치는 태양열로 물을 증발시키는 장치다.

바닷물이 장치에 빨려 들어가면 순수한 물은 증기 상태로 나오고, 소금과 같은 염 찌꺼기는 증발 장치에 남게 된다.

증발한 물을 다시 응결시키면 식수로 쓸 수 있다.

연구팀은 다중 반사로 빛의 흡수를 최대화할 수 있도록 장치를 설계하고, 이를 3D 프린팅 기술로 제작했다.

이를 통해 장치의 광 흡수체가 더 많은 빛을 흡수할 수 있게 되면서 얻을 수 있는 담수의 양이 기존보다 10% 정도 증가했다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 광 흡수체의 위쪽은 바닷물을 튕겨 내는 소수성 물질로, 바닷물과 직접 닿는 하부는 친수성 물질로 각각 만들어 염이 쌓이는 것을 방지해 장치 수명도 3배 이상 늘렸다.

개발된 장치의 증기 변환 효율은 90%에 가까웠는데, 연구팀은 광 흡수체 표면에 생긴 증기 박막이 열 손실을 줄였기 때문이라고 설명했다.

장지현 교수는 "기존 탄소 소재 광 흡수체 기반 증발 장치는 태양광의 열을 증기로 바꾸는 효율이 70∼80%에 그치는 한계가 있었다"며 "이번에 개발된 장치는 매우 경제적인 방법으로 전 세계 담수 부족 문제를 해결해 줄 수 있을 것"이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지인 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials)에 4일 자로 공개됐으며, 표지 논문으로 선정돼 정식 출판을 앞두고 있다.

연구는 한국연구재단 중견 연구자 지원 사업과 온사이트 수소충전소를 위한 광전기화학 수소생산기술 및 시스템 개발 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

정재훈기자 jhoon@etnews.com