에너지연·순천향대 박사팀 공동 연구···고효율 축전식 해수담수화 기술 개발
기존 기술 대비 탈염 성능 4배 향상

전 세계적인 물 부족 현상 해결을 위해 해수담수화 기술이 중요해지는 가운데 국내 연구진이 보다 효율을 높인 기술을 제시했다. 

한국에너지기술연구원(원장 곽병성)은 김동국·유충열 분리변환소재연구실 박사팀과 조용현 순천향대 에너지시스템학과 공동연구팀 교수팀이 '탄소나노튜브기반의 고효율 축전식 해수담수화 기술'을 개발했다고 16일 밝혔다.

현재 해수담수화 기술은 해수를 증기로 만들어 담수화하는 다단증류법과 분리막을 이용해 순수한 물을 얻는 역삼투압법이 대표적이지만 운전·설치 비용이 높고, 에너지 효율이 낮다는 문제점이 있었다.  

최근 흐름전극을 이용한 축전식 해수담수화 기술이 높은 에너지 효율로 각광받고 있지만, 고정형 전극을 사용하는 기존 해수담수화 기술과는 달리 유체를 이용하기 때문에 전극 전도도가 떨어진다는 한계점이 있었다. 낮은 전도도로 인해 소금이온이 전극물질로 흡착되는 양이 줄어들어 탈염성능이 떨어진다는 것이다.

이에 연구진은 높은 전도도를 갖는 탄소나노튜브의 화학 처리 후 활성탄 슬러리 전극에 첨가해 흐름전극의 전도도를 향상시켰다. 

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

김동국·유충열 에너지연 박사는 "고전도성 흐름 전극기술은 기존 축전식 해수담수화 기술의 낮은 전도도로 인한 탈염 성능 저하 문제를 해결할 수 있는 기술"이라고 말했다.

조용현 순천향대 교수는 "고전도성 흐름전극 기술로 기존 탈염성능을 4배 이상 향상시켜 고효율‧대용량 해수담수화의 가능성을 확인했다"면서 "이를 바탕으로 기존 역삼투압기술이나 다단계증류법을 대체할 새로운 해수담수화 기술의 상용화를 앞당길 것"이라고 강조했다.

연구 결과는 수자원 분야 권위지인 '워터 리서치(Water Research)'에 게재됐다.

기존 활성탄 흐름전극(왼쪽), 탄소나노튜브 첨가 후 탈염성능이 4배 이상 증가한 결과(오른쪽).<자료=한국에너지기술연구원 제공>
기존 활성탄 흐름전극(왼쪽), 탄소나노튜브 첨가 후 탈염성능이 4배 이상 증가한 결과(오른쪽).<자료=한국에너지기술연구원 제공>
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