[포항공대] 사막서 태양에너지로 물 만든다...UC버클리연구진과 개발

외부 전력 없이 물 생산…"물 부족 문제 해결 기술 잠재력 확인"

연구 관련 이미지. [사진제공 = 포항공대]

 

금속유기구조체를 이용해 대기 중 수분에서 물을 모으는 수확기가 국내외 연구진에 의해 개발됐다.

이 수확기를 이용하면 물이 부족한 사막에서도 지속 가능한 방식으로 수자원을 확보할 수 있다.

포항공대(포스텍)는 환경공학과 송우철 교수, 미국 캘리포니아주립대 버클리캠퍼스(UC버클리) 화학과 오마르 음완네스 야기 교수 공동 연구팀이 태양에너지를 이용해 대기 중 수분에서 물을 확보하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.

이 연구 결과는 국제 학술지인 『네이처 워터』에 6일(현지 시간 기준) 실렸다.

세계 많은 나라가 물 부족으로 어려움을 겪고 있다.

지난 3월 유엔아동기금(유니세프)이 발표한 보고서에 따르면 아프리카 어린이 약 1억9천만명이 깨끗한 물이 부족해 고통받고 있다.

세계 각국은 이를 해결하기 위해 다양한 시도를 하고 있다.

그러나 바닷물을 이용해 식수를 얻는 해수담수화는 화석연료가 주원료란 한계가 있고 농축된 해수염이 다시 바다로 흘러 들어가 환경을 오염시킬 우려가 있다.

또 대기 중 수분을 이용하는 방법은 습도가 70% 이하인 지역에서는 수증기를 물로 응축하는 데 큰 에너지가 필요해 실질적인 해결책이 되지 못하고 있다.

연구팀은 무한한 자원을 이용해 환경을 오염시키지 않으면서도 물 부족 현상을 해결하기 위해 다양한 방법을 시도했다.

그러던 중 금속 이온과 유기 분자가 결합돼 1∼2나노미터(㎚) 크기의 매우 작은 구멍을 포함한 다공성 물질 MOF에 주목했다.

표면적이 큰 MOF는 대기 중 수분을 모으는 흡착제 역할을 한다.

연구팀은 MOF를 사용해 밤에는 대기 중 수분을 흡수하고 낮에는 태양에너지를 이용해 흡수한 수분을 액체로 모으는 수확기를 개발했다.

지난해 6월 미국 버클리지역, 8월 데스 밸리 사막에서 이 수확기를 사용해 물을 모으는 실험을 진행했다.

데스 밸리 사막은 온도가 높고 건조한 지역 중 하나로 낮에는 섭씨 57도를 웃돌고 상대습도가 7% 이하인 건조한 환경이다.

실험 결과 버클리지역과 데스 밸리 사막에서 MOF 1㎏당 하루 최대 물 285ｇ과 210ｇ이 각각 생산됐다.

이는 이미 개발된 수확기가 생산한 물의 양과 비교해 2배 이상 많은 수준이다.

더군다나 연구팀이 개발한 수확기는 독자적인 응축기와 흡착 시스템을 이용해 다른 에너지원이나 외부 전력 공급원 없이 순수하게 태양에너지로 물을 생산했다는 데 의의가 있다.

포항공대는 이번 연구가 실험실이 아닌 실제 지구상에 존재하는 극한 환경에서 실험이 진행돼 기술 실현 가능성을 보여줬다고 의미를 부여했다.

송우철 교수는 "환경문제와 맞물려 심화하는 물 부족 문제를 해결할 기술 잠재력을 확인했다"며 "전 세계 어디든 지형과 기후조건에 상관없이 수자원 확보가 가능해 지속가능한 기술이 될 것"이라고 말했다.