[유럽] 태양에너지 사용해 해수에서 음용수를 만들 수 있는 기술                         
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2012-08-06 

 

바다 또는 해양으로 둘러싸여 있는 뜨겁고 건조한 국가에서 음용수를 확보할 수 있는 가장 중요한 방법 중 하나는 담수화(해수로부터 소금을 제거하는 기술) 기법이다. 유럽 연구진들은 태양에너지를 활용한 고효율·저비용 담수화 기술을 개발하였다.

 

역삼투(RO: Reverse Osmosis: 해수의 담수화나 과즙 농축에 이용되는 현상. 용액과 용매가 반투막으로 격리되어 있을 때 용액 쪽의 용액 삼투압보다 큰 압력을 가하면 보통 삼투와는 반대로 용액 중의 용매가 반투막을 통하여 용매 측으로 이동하는 현상) 담수화 기술은 전통적인 담수화 기법 중 하나이다. 역삼투 담수화 기법에서 물은 고압의 상태에서 여과막을 통해 이송된다. 여과막 구멍의 크기에 의해 제한되는 원치 않은 물질들은 여과막의 압력이 가해진 부분에 남아있게 된다.

 

유일한 에너지 필요조건은 해수에 처음으로 가압을 해야 한다는 것이다. 역삼투 담수화 기법은 높은 스루풋(throughput: 일정시간 내에 가공된 원료의 양)으로 인해 비용이 높고 에너지 집약적이다.

 

비용과 에너지 소비량 모두를 감소시킬 수 있는 방법은 태양전지와 저온의 유기랭킨사이클(ORC: Organic Rankine Cycle. 재회수된 열을 전력으로 전환시키는 기술로, 추가적인 연료 또는 물을 사용하지 않아도 된다는 장점을 가지고 있음) 기술을 조합하여 사용하는 역삼투 담수화 기법에 필요한 기계에너지를 제공하는 것이다.

 

유기랭킨사이클은 저온의 열(일반적으로 ‘폐열’이라고도 함)을 회복시키기 위해, 그리고 이를 전기 또는 기계에너지와 같은 또 다른 형태의 유용한 에너지로 변환시키기 위해 열역학 사이클을 활용하는 것이다. 태양전지는 유기랭킨사이클에 열에너지를 공급할 수 있다. 그리고 나서 이는 물에 압력을 가하기 위해 기계에너지를 생산하게 된다.

 

폐열을 전력으로 변화시키는 데 있어 최적의 열 효율성을 얻기 위해 유기랭킨사이클 기술에 사용되는 초임계유체(supercritical fluids: 임계점 이상의 온도와 압력에 놓인 물질 상태)의 가능성에 많은 관심이 쏠리고 있다. 유럽의 과학자들은 저온의 초임계 유기랭킹킨사이클을 기반으로 하는 혁신적인 독립형 태양담수화시스템을 시연하고 있다. 그들은 역삼투-태양-랭킨 프로젝트 추진을 위해 많은 자금을 확보한 상태이다.

혁신적인 독립형 태양담수화시스템은 에너지 저장에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 그리고 높은 담수 생산율로 대변되는 높은 효율성을 보여주고 있다. 뿐만 아니라, 과학자들은 새로운 시스템의 환경 및 사회경제적 영향력을 실험하였으며, 시장 침투를 위한 신선한 전략을 개발하였다.

 

역삼투-태양-랭킨 시스템의 상업적 실현은 지중해 기후와 같은 기후에서 같은 양의 풍부한 해수에서 담수를 생산하기 위해 그들의 풍부한 태양에너지를 개발·활용할 수 있게 해준다.