[충청뉴스 이성현 기자] 한국에너지기술연구원이 해수담수화 탈염 공정에서 에너지 소비량을 절반 이상 절감할 수 있는 이온선택성 나노분리막과 전기화학적 에너지 생성 시스템 ‘EC-desalination’ 공정 개발에 성공했다고 30일 밝혔다.
물 수요는 계속 증가하고 있지만 막상 지구 표면의 약 70%를 차지하는 바닷물은 극히 제한적 사용만 가능하다. 해수를 깨끗한 물로 만드는 해수 담수화 기술이 세계적으로 주목받고 있는 이유이다.
그러나 이 과정에는 많은 전기에너지가 필요하고 또 전기를 만들기 위해 막대한 이산화탄소를 배출해 기후 변화를 초래한다. 따라서 해수 담수화 기술은 에너지 소비를 줄이는 게 핵심이며, 이를 위해 소재·공정·IT 개발에도 많은 연구가 이뤄지고 있다.
연구진은 기존 압력응답성 나노여과막에 이온선택성을 갖는 새로운 나노분리막을 개발했다. 이 기술은 나노여과막에 의한 탈염과정에서 이온의 선택적 투과에 의한 전위차를 발생시키는 에너지 하베스팅 개념을 도입해 전력소비량을 혁신적으로 낮추는 신기술이다.
연구진이 개발한 나노분리막은 기존 압력응답성 나노여과막의 기본 성능에 1가 이온과 양이온 또는 음이온을 선택적으로 투과하는 기능을 가져, 막을 사이에 두고 이온의 선택적 이동에 따라 전위차를 발생시킨다.
나노분리막을 통해 투과된 물에는 1가 이온이 함유되어 있어 식수원으로 사용하기 어렵다. 이에 연구진은 투과수 내 이온을 제거하고 전극의 전위차를 활용하기 위해 활성금속삽입 전극(Intercalation)을 도입해 에너지추출량을 증가시킴과 동시에 식수 사용도 가능토록 했다. 완성된 탈염시스템은 역삼투법 독립 시스템에 비해 소비되는 에너지를 약 51% 수준까지 획기적으로 저감됐다.
연구책임자 박철호 박사는 “이번 연구에서 개발된 나노분리막의 새로운 기능 구현으로 탈염과 동시에 에너지 하베스팅이 가능하다는 것을 처음 보여줬고 기존 탈염 기술의 에너지효율 증대 한계성을 극복할 수 있는 하나의 큰 전기를 마련했다”며 “산업분야의 처리수 상태에 맞게 분리막과 전극이 쉽게 최적화 될 수 있어 가시적 수치이상으로 에너지소비량을 절감시킬 수 있을 것“이라고 말했다.
