나무판을 둥글게 말아 밤에도 마르지 않는 담수화 기술 개발

포스텍 연구팀, 원통형 증발기로 기존 기술 능가하는 물생산 확인…태양 없는 밤에도 작동

나무판을 김밥처럼 둥글게 말아 태양이 없는 밤에도 마르지 않는 깨끗한 물을 만들 수 있는 담수화 기술이 개발돼 산학계의 관심이 쏠리고 있다.

포스텍(포항공대) 화학공학과 전상민 교수 연구팀이 수행한 이 연구는 전기 공급이 어려운 지역이나 재난 현장에서 밤낮없이 물을 구할 수 있는 기술로 기대를 모으고 있다.

연구팀은 담수화가 가진 단점에서 기술의 실마리를 찾았다. 담수화는 검은 소재가 햇빛을 흡수해 해수를 데워 소금기는 빼고 수증기를 남겨 물로 응축하는 기술이다. 문제는 더 많은 물을 얻기 위해 증발기를 쌓아올려 증발 면적을 넓히면 물을 꼭대기까지 끌어올리기가 어렵다는 것이다.

이에 연구팀은 원목을 종이처럼 얇게 깎은 나무판을 김밥처럼 돌돌 마는 방식으로 원통형 증발기를 제작했다. 나무를 말면 층과 층 사이에 미세한 틈이 생기는데, 물이 이 틈을 타고 증발기의 꼭대기까지 손쉽게 올라가는 구조를 만든 셈이다.

이 구조는 증발하고 남은 소금기 역시 통로를 따라 다시 바닷물 쪽으로 내보내기 때문에 소금 결정체가 통로를 막는 일도 예방할 수 있다.

무엇보다 흥미로운 점은 통로가 좁을수록 '모세관 현상'으로 인해 물이 더 잘 빨려 올라갈 것이라는 상식과 달리, 실제로는 통로가 어느 정도 넓어야 물도 잘 오르고 소금도 잘 녹아 빠져나간다는 사실이 이번 연구에서 처음 밝혀졌다.

연구팀이 만든 높이 40cm 원통형 증발기는 태양광 1개 조건(맑은 날 정오 햇빛 세기)에서 기존 증발기와 비교해도 손색없는 수준인 시간당 35.8kg/㎡의 물을 증발시켰다.

더 놀라운 건 밤에도 증발이 멈추지 않았다는 점이다. 원통 모양 긴 옆면이 마치 라디에이터처럼 주변에 있는 열을 흡수해, 해가 없어도 그 열을 이용해 물을 계속 수증기로 만들었다. 또 바닷물과 비슷한 염도 환경에서 실험한 결과에서도 낮 동안 표면에 쌓였던 소금이 밤사이 자연스럽게 다시 녹아 사라지는 '자가 염 제거' 현상이 나타났다.

실제 야외에서의 실험에서도 생산된 물은 세계보건기구(WHO) 음용수 기준을 충족했고, 이 물로 보리를 직접 키우는데도 성공했다.

전상민 교수는 "태양광을 얼마나 잘 흡수하느냐가 아닌 구조 자체를 바꿔 주변의 열까지 적극 끌어다 쓰는 새로운 접근이 이번 연구의 핵심"이라며 "간단한 목재 구조만으로 하루 종일 안정적으로 물을 만들 수 있다는 점에서, 물 부족 지역을 위한 차세대 친환경 담수화 기술의 실용적인 대안이 될 것으로 보인다"고 했다.