탄소나노튜브를 도입한 흐름전극 작동 원리(a)와 탄소나노튜브·활성탄 전극이 혼재한 모습(b, c). /사진제공=한국에너지기술연구원세계적으로 물 부족 현상이 심화되는 가운데, 국내 연구진이 탈염(소금기 제거) 성능을 4배나 높인 고효율 해수 담수화 기술을 구현했다. 해수 담수화는 바닷물을 식수나 생활용수 등으로 바꾸는 것을 뜻한다.
한국에너지기술연구원은 김동국·유충열 분리변환소재연구실 박사와 조용현 순천향대 에너지시스템학과 교수 공동 연구팀이 탄소나노튜브 기반 축전식 해수 담수화 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.
현재는 바닷물을 증기로 만드는 다단 증류법과 분리막을 이용해 순수한 물을 얻는 역삼투압법이 쓰이나 운전과 설치에 많은 비용이 들면서도 에너지 효율이 낮은 한계가 있다.
연구팀은 높은 전도도를 띄는 탄소나노튜브를 활용해 전기를 모아두는 방식(축전)으로 바닷물로부터 소금을 정제했다. 해수의 소듐과 염소이온이 각각 음전극과 양전극으로 이동하면서 담수만 빠져나오는 원리로 에너지 효율이 높다.
연구팀은 탄소나노튜브를 화학적으로 처리한 후 활성탄 슬러리 전극에 첨가해 흐름 전극의 전도도를 높였다. 전극에 첨가된 1㎜ 길이 탄소나노튜브는 전도성 다리 역할을 한다. 연결된 활성탄 입자에 더 많은 소금이온이 흡착돼 탈염 성능이 4배 이상 늘었다.
김동국 박사는 “기존 축전식 해수 담수화 기술의 낮은 전도도로 인한 탈염 성능 저하 문제를 해결했다”며 “기술 상용화를 위한 연구를 지속하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 수자원 분야 세계 최고 권위지인 ‘워터 리서치’에 실렸다. /고광본선임기자 kbgo@sedaily.com
