국내 연구진이 태양열 흡수 효율이 높은 새로운 흡수체를 개발, 바닷물에서 먹을 수 있는 담수를 생산하는 태양열 막증류 효율을 2배로 높였다. 한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구센터 송경근 박사와 광전소재연구단 최원준 박사 연구팀은 티타늄(Ti) 금속과 불화마그네슘(MgF₂)을 이용한 새로운 고효율 태양열 흡수체를 적용, 담수화 효율을 높일 수 있는 태양열 막증류 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.
막증류 기술은 태양열을 이용해 기존 증발법보다 낮은 온도로 바닷물을 가열한 뒤 수증기만 통과하는 소수성 분리막으로 수증기와 바닷물을 분리해 담수를 생산하는 기술이다.
태양열 막증류 기술은 화석연료 사용을 줄여 지구온난화를 방지할 수 있고 에너지 인프라가 없는 고립지역이나 국내 도서 지역, 오지 등에서 먹는 물을 공급하는 데 사용할 수 있다.
태양열 막증류 기술에는 태양열을 모아 물을 가열하는 태양열 흡수체가 핵심이다.
기존 태양열 흡수체는 성능이 낮아 햇빛이 잘 드는 일부 지역에서만 사용할 수 있고, 흡수체 면적이 넓어야 하는 단점이 있었다.
연구진은 티타늄(Ti) 금속과 불화 마그네슘(MgF₂)을 수십 나노미터(㎚:10억분의 1m) 두께의 박막으로 기판 위에 증착해 새로운 고효율 태양열 흡수체를 만들었다. 이 태양열 흡수체는 태양에너지의 대부분을 차지하는 0.3∼2.5㎛ 파장 태양에너지를 85% 이상 흡수하고, 물 온도를 80℃ 이상으로 가열할 수 있는 성능을 보였다.
이 태양열 흡수체를 막증류 기술에 적용한 결과 KIST 내에서 9월 맑은 날 기준 10시간 동안 4.78ℓ/㎡의 담수가 생산됐다.
이는 기존 상용화된 태양열 흡수체를 사용할 때보다 담수 생산효율이 2배 이상 높아진 것이라고 연구팀은 설명했다. 송경근 박사는 이 태양열 흡수체는 태양열 막증류 뿐만 아니라 태양열 보일러 등에도 적용이 가능할 것이라며 "이 연구는 수처리 기술에 소재 기술을 접목해 성과를 창출한 융합연구 사례"라고 말했다.
이 연구 결과는 수자원 분야 국제학술지인 '담수화'(Desalination) 최신호에 게재됐다.