에너지기술硏, 탈염 성능 4배 높은 고효율 해수담수화 기술 개발

탄소나노튜브 이용, 국제 학술지에 논문 게재

【대전=뉴시스】김양수 기자 = 기존 활성탄 흐름전극에서의 탈염성능(왼쪽)과 탄소나노튜브를 첨가한 탈염성능 비교 모습. 오른쪽의 탈염성능이 4배 이상 높다.2019.01.16(사진=한국에너지기술연구원 제공) [email protected]

【대전=뉴시스】김양수 기자 = 한국에너지기술연구원은 순천향대학교와 공동으로 높은 전도도를 갖는 '탄소나노튜브기반의 고효율 축전식 해수담수화 기술'을 개발하고 수자원분야 세계 최고 권위지인 '워터 리서치(Water Research)'에 논문으로 발표했다고 16일 밝혔다.

논문 제목은 Flow-electrode capacitive deionization with highly enhanced salt removal performance utilizing high-aspect ratio functionalized carbon nanotubes.
  
축전식 해수담수화는 축전방식을 이용해 바닷물로부터 소금을 정제하는 기술로 해수 속에 포함된 소듐과 염소 이온이 각각 음전극, 양전극으로 이동하면서 최종적으로 담수만 빠져 나온다.

물 부족 현상으로 해수담수화 기술의 중요성이 날로 부각되는 가운데 현재 해수담수화 기술은 해수를 증기로 만들어 담수화하는 다단증류법과 분리막을 이용해 순수한 물을 얻는 역삼투압법이 대표적이나 운전과 설치에 드는 비용이 높은 반면 에너지 효율은 낮아 개선이 필요한 상황이다.

최근 흐름전극을 이용한 축전식 해수담수화 기술도 높은 에너지 효율로 각광받고 있지만 낮은 전도도로 인해 소금이온이 전극물질로 흡착되는 양이 줄어들어 탈염성능이 떨어진다는 단점이 있다.

 이에 따라 공동연구팀은 높은 전도도를 갖는 탄소나노튜브를 화학적으로 처리한 뒤 활성탄 슬러리 전극에 첨가시켜 흐름전극의 전도도를 향상시키는 데 성공했다.

연구팀에 따르면 전극에 첨가된 1㎜ 길이의 탄소나노튜브는 전도성 다리 역할을 수행하며 유체 내에 존재하는 활성탄 입자들을 전기적으로 연결시킨다. 이렇게 연결된 활성탄 입자에 더 많은 소금이온이 흡착됨에 따라 기존 기술 대비 탈염 성능이 4배 이상 늘어났다.

연구 논문의 교신저자 및 주저자인 에너지기술연구원 김동국 박사와 유충열 박사는 "이번에 개발된 고전도성 흐름 전극기술은 기존 축전식 해수담수화 기술의 낮은 전도도로 인한 탈염 성능 저하 문제를 해결할 수 있는 기술"이라고 의미를 부여했다.

또 공동연구진인 순천향대학교 조용현 교수는 "고전도성 흐름전극 기술을 통해 기존의 탈염성능을 4배 이상 향상시켜  고효율·대용량 해수담수화의 가능성을 확인했다"며 "이를 바탕으로 기존의 역삼투압기술이나 다단계증류법을 대체할 새로운 해수담수화 기술의 상용화를 앞당길 것"이라고 밝혔다.

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