| [독일] 담수화 설비 파이프라인에 사용되는 열전도 플라스틱 개발
우리가 이용할 수 있는 바닷물의 양은 엄청나다. 그럼에도, 마시는 물은 공급이 부족한 상황이다. 해수 담수화 공장은 바닷물을 마시는 물로 변환시킬 수 있다. 그렇지만, 이 설비공장은 특수한 종류의 강철이나 티타늄으로 제작될 필요가 있는데, 이 재료는 값이 비싸므로 구하기가 점차 어려워지고 있다.
열전도 폴리머 복합물질이 티타늄 모두를 곧 대체하게 될 것이다. 연구진들은 독일 뒤셀도르프에서 10월 9일부터 11일에 개최되는 콤포지트(Composites) 무역박람회에서 이 열전도 플라스틱을 전시할 예정이다.
마시는 물은 이제 귀한 상품이 되었다. 이제 더는 세계에 존재하는 사막 지역에만 국한된 것은 아니다. 더운 여름 동안, 마시는 물은 스페인과 포르투갈과 같은 지중해 국가들에서도 부족하다. 결과적으로, 바닷물을 담수화하여 그것을 마시는 물로 변환시킬 수 있는 산업용 시설이 증가 추세에 있게 되었다.
담수화 공정의 원칙은 다음과 같다. 뜨거운 가스나 물을 펌핑하여 바닷물은 가열된 파이프에 분사된다. 바닷물에서 정수가 증발되어 염분 슬러지를 남기게 된다. 이 프로세스는 재료와 그 성능을 다양한 수요에 맞게 하여 발휘한다. 파이프가 제작되는 재료는 열을 전도해야 하며 특히 부식과 앙금 형성에 강해야 한다. 그리고 이러한 특징은 오랫동안 내구성을 가지고 있어야 한다.
또한, 물이 적절하게 증발하기 위해, 파이프는 바닷물에 쉽게 코팅되어야 한다. 이것이 제조회사들이 지금까지 티타늄과 고합금 강철을 사용한 이유이다. 아직, 이 재료들은 매우 비싸다. 티타늄 수요도 증가 추세에 있다. 이것은 경량 구조물의 증가에 따른 결과이지만, 항공산업도 이 재료와 싸우는 중이다. 결과적으로, 납품 지연과 가격의 증가가 나타난다.
독일 브레멘의 프라운호퍼 연구소 제조기술 및 발전 재료 IFAM(Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM)는, 티타늄 튜브를 대체할 재료를 개발하는 중이다. 즉, 폴리머 합성물질로 제작되는 파이프라인이 그것이다.
이 방식의 특수성은 다음과 같다. 폴리머 합성재료는 플라스틱이지만 열을 전도한다. 다른 장점은, 이것이 연속된 길이로 생산 가능하며 금속으로 제작되는 것보다 더 경제적이라는 사실이다.
그렇다면, 폴리머 열 전도가 가능토록 연구진이 한 것은 무엇인가? “우리는 재료 내부에 금속 입자를 도입했는데 더 상세하게 말하면, 50% 정도의 양의 구리 마이크로섬유를 추가했다. 이것은 합성재료의 프로세싱 특성을 변화시키지 않으면서, 다른 폴리머가 프로세싱되는 것처럼 유지할 수 있다”고 프라운호퍼 연구소 IFAM 과학자인 Arne Haberkorn씨는 밝혔다.
연구진은 이미 재료 그 자체를 개발하였다. 이제, 그들은 열 전도성을 최적화하기 위해 노력 중이다. 이것을 가능하게 하려고, 그들은 파일럿 해수-담수화 공장에 파이프를 설치하여, 미생물에 기반을 둔 코팅이 파이프에 얼마나 형성되는지 그리고 재료가 염분 환경에서 얼마나 부식이 되는지를 확인하고 있다.
그 다음, 그들은 그 결과에 기반을 두어 합성재료의 특성을 최적화하게 될 것이다. 연구진은 70℃ 온도에서 가능하도록 증발 프로세스를 세팅하여, 파이프라인을 통해 펌핑된 70℃로 가열된 뜨거운 가스가 존재하도록 한다. 이 방식에는 몇 가지 장점이 존재한다. 파이프에 앙금들이 덜 축적되고 재료는 빨리 부식되지 않으며 파이핑 내외부 사이의 압력차가 그렇게 크지 않게 된다.
이 재료의 사용은 해수 담수화에만 국한되지 않는다. “우리는 담수화 공장에 사용될 파이프를 개발했는데, 그 이유는 이 재료에 대한 수요가 최고조에 달했기 때문이다.
이러한 제약조건들을 감안한 상태에서 디자인되었으므로, 음식산업이나 제약산업에 사용되어도 문제가 없을 것”이라고 Haberkorn씨는 지적했다. 연구진은 이 열전도 플라스틱을 독일 뒤셀도르프에서 개최되는 [Composites] 무역박람회에서 전시할 예정이다.
[출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑(GTB)』2012. 10. 10]
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