탈염 성능 4배 높힌 축전식 해수담수화 기술 개발

한국에너지기술연구원 김동국, 유충열 박사 순천향대 조용현 교수

▲김동국 박사 ⓒ한국에너지기술연구원

한국에너지기술연구원 김동국, 유충열 박사와 순천향대 조용현 교수 공동연구팀이 탈염 성능을 4배 높힌 탄소나노튜브기반의 고효율 축전식 해수담수화 기술을 개발했다.

축전방식을 이용해 바닷물로부터 소금을 정제하는 이 기술은 해수 속에 포함된 소듐과 염소 이온을 각각 음전극, 양전극으로 이동시켜 최종적으로 담수만 빠져나와 기존의 필터나 증류기반 기술에 비해 높은 에너지효율을 보인다.

현재 해수를 증기로 만들어 담수화하는 다단증류법과 분리막을 이용해 순수한 물을 얻는 역삼투압법의 해수담수화 기술은 운전과 설치에 많은 비용을 소모하는 반면 에너지 효율은 낮다.

흐름전극을 이용한 축전식 해수담수화 기술은 에너지 효율이 높은 반면 유체를 이용하기 때문에 소금이온의 흡착량을 줄여 탈염성능을 떨어뜨린다.

이를 극복하기 위해 연구진은 높은 전도도를 갖는 탄소나노튜브를 화학적 처리 후 활성탄 슬러리 전극에 첨가함으로써 흐름전극의 전도도를 향상시켰다.

전극에 첨가된 1mm 길이의 탄소나노튜브는 전도성 다리 역할을 수행하며 유체 내에 존재하는 활성탄 입자들을 전기적으로 연결시킨다.

이렇게 연결된 활성탄 입자에 더 많은 소금이온이 흡착됨에 따라 기존 기술 대비 4배 높은 탈염 성능을 보였다.

▲유충열 박사 ⓒ한국에너지기술연구원

김동국 박사는 “이번에 개발된 고전도성 흐름 전극기술은 기존 축전식 해수담수화 기술의 낮은 전도도로 인한 탈염 성능 저하 문제를 해결할 수 있는 기술”이라고 밝혔다.

조용현 교수는 “본 고전도성 흐름전극 기술을 통해 기존의 탈염성능을 4배 이상 향상시킴으로서 고효율‧대용량 해수담수화의 가능성을 확인하였고, 이를 바탕으로 기존의 역삼투압기술이나 다단계증류법을 대체할 새로운 해수담수화 기술의 상용화를 앞당길 것”이라고 말했다.

이번 연구는 수자원 분야의 랭킹 1위의 국제 논문집 워터 리서치(Water Research : Elsevier에서 발행, SCI IF 7.051)에 게재됐다.