공기 중 수분 모아 물 만든다… 기계연 국내 '휴대용 수분 포집 시스템' 개발

기계연 자연모사연구단 임현의(왼쪽) 연구단장과 오선종 책임연구원이 개발한 기존 '탁상형 물 수확기(왼쪽)'와 새로 개발한 '휴대용 수분 포집 시스템'으로 만든 '가방형(휴대용) 물 수확기'에 대해 설명하고 있다. 기계연 제공

공기 중 수분을 포집해 물을 만드는 기술이 국내 최초로 개발됐다. 기존 기술보다 에너지 효율과 포집 능력이 두 배가량 향상된 수준으로 다양한 분야에서 활용될 수 있을 전망이다.

한국기계연구원(이하 기계연)은 자연모사연구단 임현의 연구단장 연구팀이 친환경 기술로 공기 중 수분을 수분으로 모아 살균해 먹는 물을 생산하는 시스템을 개발했다고 20일 밝혔다.

연구팀이 개발한 물 수확 성능과 먹는 물 안정성은 공인된 기관을 통해 모두 입증받았으며 (주)퓨어시스에 기술이전해 상용화를 앞두고 있다.

휴대용 수분 포집 시스템은 흡착, 탈착, 응축, 살균 사이클을 원천기술로 한다. 기존 제습 시스템 대비 2배 이상 에너지 효율이 개선되고 포집량도 크게 늘었다. 또 수분이 응축되는 냉각핀 기술을 순간 80℃까지 가열해 표면의 박테리아를 1분 내 살균하고 자연 분해가 가능한 친환경 필터로 정수하는 등 안전성을 검증받았다.

연구팀이 개발한 기술은 친환경적 기술로 기존 수분 포집 시스템의 한계를 뛰어넘었다. 기존 수분 포집 시스템은 냉각식 제습기와 에어컨 같이 수분 과포화 상태를 조절하기 위한 응축기, 증발기, 압축기 등으로 구성돼 소음, 무게, 냉매 사용에 따른 환경오염을 야기했다. 이를 막기 위해 열전소자를 이용한 수분 포집 시스템이 개발되고 있는 압축기를 사용하는 컴프레셔 타입에 비해 수분 포집의 에너지 효율이 떨어지는 단점이 있었다.

연구팀은 열전소자의 발열면을 흡습판으로 이용해 기존 열전소자 방식보다 포집 능력을 두 배가량 높였다. 흡습판의 흡착 모드에서 공기 중 수분을 모으고 발열모드에서 수분을 응축판으로 전달하는 방식으로 수분 포집 효율을 높였다. 발열면에서 발생하는 열 에너지가 수분 탈찰 시 사용돼 발열면에 의해 발생하는 뜨거운 공기 배출을 줄일 수 있었다.

소비 전력도 우수한데, 수분 흡착 과정에서 열전소자에 전력 인가 없이 제습이 가능하도록 설계했다. 하나의 열전 모듈로 수분 흡착, 응축, 살균 모드를 실행할 수 있게 개발해 소비 전력을 줄였다. 또 규조토와 생분해 고분자로 자연 분해가 가능한 친환경 필터를 만들어 나노 플라스틱의 미세플라스틱까지 제거할 수 있는 정수 시스템을 구축했다.

임현의 기계연 연구단장은 "물이 부족한 상황에서 식수를 확보할 수 있는 의미 있는 개발"이라며 "식수 부족, 가뭄 등 해결을 위해 세계 각국의 많은 사람이 안전하게 먹을 수 있는 음용수 생산 시스템 구축에 노력하겠다"고 말했다.
임효인 기자