경북대학교는 박현웅 에너지공학부 교수와 물산업융복합연구소 김성훈 연구교수팀이 태양광을 이용한 '해수 탈염 충·방전 시스템'을 개발했다고 29일 밝혔다.
이 시스템은 해수로부터 깨끗한 물을 얻는 동시에 전기에너지를 생산·저장할 수 있으며, 다양한 고농도 염폐수 처리에도 활용 가능하다.
현재 상용화되고 있는 해수 탈염법은 해수를 끓이는 전통적인 '증발식'과 삼투압(Osmosis) 원리를 역으로 이용한 '역삼투압(Reverse Osmosis)식' 등이 있다. 이 방식은 탈염된 담수를 생산하는 만큼, 소금 등이 농축된 물(농축수)이 부수적으로 발생한다. 농축수(Brine)는 일종의 고농도 염폐수로 다양한 환경생태학적인 문제를 일으킬 수 있다.
연구팀이 개발한 '해수 탈염 충·방전 시스템'은 태양광을 전기에너지로 변환하고 이를 이용해 해수에 있는 여러 양이온과 음이온을 분리한다. 분리된 이온 중 염화이온(Cl-)은 폐수를 정화하는 데 사용되고, 나트륨이온(Na+)은 나트륨배터리를 충전하는 데 사용된다. 이후, 충전된 나트륨배터리는 산소, 물, 이산화탄소로부터 각각 과산화수소, 수소가스, 개미산을 합성하는 데 사용된다.
이 시스템은 해수를 담수로 만들고 폐수를 정화하며 전기에너지를 저장할 수 있는 미래 기술이다. 해수뿐 아니라 해수 담수화 과정에서 발생하는 해수 농축수와 폐배터리 재활용 공정에서 배출되는 망초(황산나트륨) 등 다양한 고농도 염폐수 처리도 가능하다.
박현웅 교수는 “이번에 개발한 기술은 현재 비단 해수 담수화 뿐만 아니라, 석탄·천연가스 추출, 리튬 채굴, 배터리 재활용 과정에서 배출되는 다양한 고농도 염폐수에 보편적으로 적용할 수 있어 고농도 염폐수의 활용가치를 높일 것으로 기대된다”고 밝혔다.
한국연구재단의 STEAM 연구사업과 세종과학펠로우십 지원으로 수행된 이번 연구결과는 최근 JCR 분야 상위 0.1% 국제학술지인 '에너지 환경 과학(Energy & Environmental Science)' 표지논문으로 게재됐다.
대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
