"1시간에 식수 4.1L 생산"…UNIST, 태양광 해수 담수화 증발기 개발

(서울=뉴스1) 신은빈 기자 = 울산과학기술원(UNIST)이 전력 공급 없이 태양광만으로 바닷물을 가열해 식수로 바꿀 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

장지현 UNIST 에너지화학공학과 교수팀은 햇빛을 받아 바닷물을 가열하는 3원계 산화물 기반 증발기를 개발했다. 이 장치로 바닷물을 증발시킨 뒤 이를 응축하면 전력 없이도 마실 수 있는 담수를 얻을 수 있다.

연구팀이 개발한 증발기는 바닷물에 띄워 놓으면 1㎡ 크기에서 1시간 만에 약 4.1L의 식수를 생산할 수 있다. 자연적인 해수 증발 속도보다 7배 빠르며, 현재까지 학계에 보고된 산화물 소재 기반 장치 중 세계 최고 수준의 증발 속도를 갖췄다.

고성능의 비결은 새로운 광열 변환 소재에 있다. 광열 변환 소재는 태양 빛을 흡수해 열로 바꾸는 소재로 증발기 표면에 얇게 코팅된다.

연구팀은 내식성이 뛰어난 망간 산화물의 망관 일부를 구리와 크롬으로 바꿔 3원계 산화물 광열 변환 소재를 만들었다. 일반적인 산화물 소재는 가시광선 파장 영역까지만 흡수하지만, 이 소재는 자외선·가시광선·근적외선 영역까지 빛의 97.2%를 흡수한다.

흡수된 태양광은 열로도 잘 변환된다. 망간 자리를 크롬이나 구리가 차지하면 흡수된 태양 빛 에너지가 다시 빛 형태로 방출되기보다 열로 전환되는 비율을 높일 수 있기 때문이다. 덕분에 소재 표면 온도는 섭씨 80도까지 올라간다.

장치 구조 설계도 염분 축적을 최소화하는 방법으로 최적화했다.

연구팀은 광열 변환 소재가 코팅된 증발면 부분은 물을 잘 흡수하는 면 소재로, 나머지 부분은 폴리에스터 소재로 구성했다. 폴리에스터의 섬유 구조가 빨대처럼 물을 빠르게 끌어 올리고, 소재 자체의 소수성 성질은 소금이 증발면에 달라붙지 않게 흘려보내는 통로 역할을 한다.

연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)에 지난달 16일 온라인으로 공개됐다. 현재 정식 출판을 앞두고 있다.

장 교수는 "기존 산화물 광열 변환 소재가 빛을 흡수하는 대역이 좁아 효율이 낮았던 문제를 근본적으로 개선했다"며 "소재의 내구성이 뛰어나 실제 식수 부족 문제 해결에 도움이 될 것"이라고 말했다.

bean@news1.kr