단돈 5천원!「태양광 만으로 바닷물을 담수로 만드는 장치」

 

매사추세츠 공과대학(MIT)과 상하이 교통대학의 연구자들이 해수를 넣고 태양광으로 비추는 것 만으로 담수로 만들 수 있는 장치를 개발하고 있습니다. 장치의 비용은 불과 4달러(약 5,200원)로, 1개만 있으면 4인 가족이 하루에 필요로 하는 음료수를 공급 가능할 정도의 성능을 자랑합니다.

Highly efficient and salt rejecting solar evaporation via a wick-free confined water layer | Nature Communications

Highly efficient and salt rejecting solar evaporation via a wick-free confined water layer - Nature Communications

 

지구의 3분의 2를 물이 덮고 있지만 97%는 해수입니다. 해수는 염분 농도가 높기 때문에, 그대로 마시면 탈수 증상을 일으킵니다. 따라서 해수에서 담수를 만드는 기술은 매우 중요하다고 할 수 있습니다.

 

해수를 담수화하는 방법에는, 해수를 증발시켜 다시 식혀서 담수로 만드는 방식이나, 해수를 여과막에 통과시켜 담수화하는 방식 등이 있습니다. 특히 태양광을 사용하여 해수를 증발시킴으로써 담수화하는 방법은 전기나 복잡한 설비가 필요 없기 때문에 지금까지 다양한 장치가 고안되어 왔지만, 아무래도 증발된 해수를 모으는 장치에 소금이 쉽게 쌓여버리기 때문에, 긴 안목으로 보자면 설비의 내구성에 문제가 생기기 마련입니다.

 

그래서 MIT와 상하이 교통대학의 연구팀이 개발한 것은 '자연 대류를 이용한다'라는 콘셉트의 장치였습니다.

이 장치의 포인트는 단열성이 높은 폴리 우레탄과 검은색 커버입니다. 지름 2.5mm의 구멍이 잔뜩 뚫려 있는 폴리우레탄을 해수저장 탱크 안에 띄우면, 폴리우레탄 상부에 있는 움푹 들어간 곳에 해수가 쌓입니다. 그리고 해수 저장 탱크는 검은 덮개로 덮여 태양광의 열 에너지를 축적합니다. 이 열에너지가 폴리우레탄 상부의 해수로부터 수분을 증발시킨다는 것입니다.

 

그리고, 수분이 증발하여 염분 농도가 높아진 해수는 밀도가 커지기 때문에, 폴리우레탄의 빈 구멍을 통과하여 폴리우레탄 아래로 흐릅니다. 동시에 폴리우레탄 아래에 있던 해수는 폴리우레탄 위로 흐르는 것입니다. 즉, 폴리우레탄을 사이에 둔 탱크의 상층과 하층에서 해수의 밀도차에 의한 자연 대류가 발생하는 구조입니다.

이 구조의 장점은 증발로 인해 염분 농도가 높아진 해수가 하층으로 흐르면서 하층의 해수와 섞여 염분 농도가 희석된다는 점입니다. 염분 농도가 짙은 해수가 상층에 그대로 잔류하게 되면 소금이 석출 되어 버리는 문제가 생깁니다. 이를 해결하게 되므로 설비의 내구성이 크게 올라가게 됩니다. 실제로 연구팀이 이 장치를 제작해 실험한 결과, 장치는 1주일 연속으로 운영이 가능했으며 소금의 축적도 보이지 않았다는 것.

 

연구팀에 따르면 1제곱미터 크기의 장치를 만드는데 불과 4달러밖에 들지 않았다고 합니다. 그리고, 이 1제곱미터 크기의 장치로 4인 가족이 매일 필요로 하는 음료수를 적어도 1주일은 제공할 수 있다고 합니다.

어디까지나 실험실 규모의 개념 실증이지만, 앞으로 제품화를 계획하고 있다고 합니다. 태풍이나 지진 등으로 담수의 공급이 불가한 지역의 재해 구원에 사용될 가능성을 염두에 두고 있다고 합니다.