태양열로 바닷물→먹는 물…UNIST "세계 담수 부족 해결"

태양광 열을 증기로 바꾸는 효율 90% 가까이 달성

장치 내구성 3배 이상 향상…3D 프린팅으로 쉽게 제조

식수난 겪고 있는 개발도상국에 큰 도움 줄 듯

[서울=뉴시스] 오동현 기자 = 국내 연구진이 태양열로 바닷물을 증류해 먹는 물로 바꿔내는 새로운 해수 담수화 장치를 개발하는데 성공, 식수난을 겪고 있는 개발도상국에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다. 

UNIST(울산과학기술원) 에너지화학공학과 장지현 교수팀은 태양열을 효과적으로 흡수할 수 있는 광 증기 증발 장치를 개발했다고 22일 밝혔다. 이 증발 장치를 1㎡크기로 만들 경우 1시간에 1.6kg 이상의 담수를 얻을 수 있는 수준이다.

광 증기 증발 장치(Solar Evaporator)는 태양열로 물을 증발시키는 장치다. 광 증기 증발 장치로 빨려 들어간 바닷물에서 순수한 물은 증기 상태로 나오고 소금과 같은 염 찌꺼기는 증발 장치에 남게 된다. 증발된 물을 다시 응결시키면 식수로 쓸 수 있다.

연구진은 기존보다 태양열을 효과적으로 흡수할 수 있도록 설계해 담수 전환 양을 늘리고, 장치 내구성도 3배 이상 향상시켰다. 또 3D 프린팅으로 쉽게 제조도 가능하다.

제1 저자인 소우롭 샬레(Sourav Chaule) UNIST 에너지화학공학과 박사과정 연구원은 “이번 연구를 통해 광 증기 증발기 연구에 꼭 필요한 새로운 열전달 모델을 수학적으로 제시했다”고 밝혔다.

장지현 교수는 “기존 탄소소재 광 흡수체 기반 증발기는 태양광의 열을 증기로 바꾸는 효율이 70%~80%에 그치는 한계가 있었다”며 “이번 연구에서는 광 흡수체 형태와 열 물리적 특성을 제어해 90%에 가까운 효율을 달성했다”고 설명했다.

장 교수는 이어 “개발된 3D 프린팅 광-증기 증발기는 매우 경제적인 방법으로 전 세계 담수 부족 문제를 해결해 줄 수 있을 것”이라고 기대했다.

이번 연구 성과는 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)에 8월 4일자로 공개됐으며 표지논문(frontispiece)으로 선정돼 정식 출판을 앞두고 있다. 연구 수행은 한국연구재단(NRF) 중견연구자 지원 사업 및 온사이트 수소충전소를 위한 광전기화학 수소생산기술 및 시스템 개발 사업의 지원으로 이뤄졌다.


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