전기 없이 햇빛만으로 바닷물 달궈 식수로…UNIST ‘고성능 증발기’ 개발

울산과학기술원(UNIST) 장지현 에너지화학공학과 교수 연구팀. 왼쪽부터 장 교수, 라나 이르판 박사(제1저자), 김성도 박사, 이진영 연구원. 울산과학기술원 제공

전력 공급이 어려운 지역에서도 햇빛만으로 바닷물을 식수로 바꿀 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)은 장지현 에너지화학공학과 교수 연구팀이 태양광만으로 바닷물을 증발·응축해 담수를 얻는 고성능 증발기를 개발했다고 12일 밝혔다.

이번에 개발된 증발기는 별도의 전력 장치 없이 태양광만으로 작동한다. 바닷물 위에 띄워 두는 방식으로 담수를 생산할 수 있다.

연구팀에 따르면 이 증발기는 1㎡ 크기 기준으로 1시간에 약 4.1ℓ의 식수를 생산할 수 있다. 이는 자연적인 해수 증발 속도의 7배에 가까운 수준으로, 산화물 기반 태양광 증발 장치 가운데 최고 성능이다.

기술의 핵심은 햇빛을 효율적으로 열로 바꾸는 ‘광열변환 소재’다. 연구팀은 내식성이 뛰어난 망간 산화물 일부를 구리와 크롬으로 치환한 3원계 산화물 광열변환 소재를 개발했다. 일반적인 산화물 소재는 가시광선 파장 영역까지만 흡수하는 데 그치지만, 개발된 소재는 자외선부터 가시광선, 근적외선 영역까지 빛의 97.2%를 흡수한다.

이 소재를 적용한 증발기 표면 온도는 최대 80도까지 상승해 기존 망간 산화물이나 구리망간 산화물 기반 소재보다 높은 성능을 보였다. 또 염분이 증발 표면에 쌓이는 문제를 최소화하는 구조를 적용해 장시간 안정적인 담수 생산이 가능하도록 했다.

장 교수는 “기존 산화물 광열변환 소재의 낮은 효율과 염 축적 문제를 동시에 개선했다”며 “전력 공급이 어려운 지역에서도 실질적인 식수 확보가 가능한 기술”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 온라인판에 게재될 예정이다.

김현수 기자 khs@kyunghyang.com

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