국립한밭대 최원산 교수 연구팀, ‘초고효율 태양광 담수화 기술’ 개발

필로티 구조서 영감 받아 차세대 친환경 태양증발기 최초 구현

국립한밭대학교 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀 (사진=한밭대 제공)

국립한밭대는 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀이 필로티(Piloti) 구조에서 영감을 얻은 새로운 형태의 역필로티 증발기(Piloti-inspired inverted evaporator)를 개발해 태양광 담수화 효율을 대폭 향상하는데 성공했다고 17일 밝혔다.

최근 세계적인 물 부족 문제와 해수 담수화의 에너지 비용 상승으로 '태양광 기반 증발형 담수화(solar interfacial evaporation)' 기술이 주목받고 있다. 하지만, 기존 증발기들은 소금 결정화(salt crystallization)와 태양광 흡수율 저하로 인해 성능이 급격히 저하되는 문제가 있다.

최 교수 연구팀(주저자 이동건 대학원생)은 초염수(20wt% NaCl) 환경에서도 증발 효율 저하 없이 안정적으로 작동하는 희생형 고분자 피막(Sacrificial polymer skin)과 광섬유 기반 내부 빛 유도 기술(Light-guiding fiber)을 결합해, 지속 가능하고 내염성이 뛰어난 태양광 해수-담수화 기술로 담수화 분야의 새로운 패러다임을 제시했다.

국립한밭대학교 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀 태양광 증발기 모식도 (사진=한밭대 제공)

연구팀은 '광섬유가 탑재된 중공형 역필로티(PI)' 디자인을 적용해 열대류(Thermal convection)와 빛의 산란·흡수를 최적화해 태양광 흡수 및 물 증발 속도를 극대화했다.

또, PVA-KGM(Polyvinyl alcohol-Konjac glucomannan) 기반 희생형 피막을 도입해 표면에 생성되는 염을 자연스럽게 용해·제거함으로써 장기간 안정적인 구동을 가능하게 했다.

최원산 교수는 "이번 연구는 구조적·광학적·화학적 설계를 동시에 융합한 통합형 태양 담수화 시스템으로, 해수(3.5wt%)보다 훨씬 높은 고염도(20wt%) 환경에서도 오랜 시간 안정적인 작동이 가능함을 증명했다"며,"특히 희생형 피막을 이용한 자가 세정(Self-cleaning) 메커니즘 및 광섬유를 활용한 태양광 흡수의 극대화는 기존의 한계를 넘어서는 혁신적인 접근"이라고 설명했다.


정바름 기자 niya15@