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[미래기술] 지구 물자원 97%인 바닷물…단돈 4달러에 식수로 바꾼다?

분류 :
뉴스|
글번호 :
760|
작성자 :
관리자|
작성일 :
2022.03.07 09:42|
조회수 :
472

지구는 물의 행성이다. 우주에서 지구가 푸르게 보이는 건 지구 표면의 70%를 덮고 있는 바다 덕분이다. 과학자들은 바닷물이 지구 전체 물의 97%에 이르는 것으로 추정한다. 이 가운데 인류가 식수나 생활용수로 사용하는 담수는 3%가 채 되지 않는다. 담수 중에서도 지표수는 고작 1%, 지하수까지 합쳐도 30%에 불과하다.

 

지구 물 분포의 실태를 알고 나면 인구 100억을 향해 가고 있는 지구 곳곳에서 물 부족 문제가 일어날 수밖에 없는 이유가 쉽게 짐작이 간다. 정도의 차이는 있지만 전 세계 인구의 3분의 2가 물 부족 상황에서 자유롭지 못하다.

 

물 부족 문제를 해결하는 최고의 대안은 바닷물을 담수로 바꿔 쓰는 것이다. 그러나 담수화 시설을 만들어 쓰는 데는 많은 에너지와 비용이 든다. 담수 처리 뒤 쌓이는 염분 부산물 처리도 골칫거리다. 이런 요인들 때문에 물 상황이 더 열악한 개발도상국에서는 담수화 시스템을 도입하기가 어렵다.

 

미국 매사추세츠공대(MIT)와 중국 공동연구진이 기존의 담수화 방식보다 더 간단하고 저렴하며 염분 부산물 문제도 해결할 수 있는 소형 담수화 시스템을 개발해 국제학술지 <네이처 커뮤니케이션스>에 발표했다.

 

새로운 해수담수화 장치의 회로도. MIT 제공
햇빛과 자연대류 현상 이용하는 단순 구조

연구진은 기존의 태양광 담수화 시스템에서 바닷물을 빨아들이는 데 쓰는 심지(wick)가 없는 시스템을 개발했다. 이는 염분 축적에 취약해 청소하기가 어려운 심지의 단점을 극복할 수 있게 해줬다. 게다가 재료값 4달러(약 5천원)만 들이면 한 가정에 매일 식수를 공급해줄 수 있는 장치를 만들 수 있다. 

 

상용화할 경우 해수담수화 분야의 적정기술 사례로 주목된다. 적정기술이란 비용이 많이 드는 첨단 기술 대신 사회의 인프라 현실에 적합한 저렴하고 안정적인 기술을 말한다.

 

이 장치의 담수화 방식은 햇빛으로 물을 데우고, 자연적인 대류 현상을 이용해 물을 증발시키는 것이다.

심지 대신 작은 구멍이 숭숭 나 있는 3겹의 폴리우레탄 시트와 햇빛을 흡수하는 덮개가 이 담수화 장비의 핵심이다. 구멍의 크기는 너비 2.5mm다.

 

바닷물을 담수로 만드는 과정은 이렇다. 우선 이 장치를 물 위에 띄우면 폴리우레탄 시트에 난 작은 구멍을 통해 물이 위로 올라와 시트 상단에 얇은 막처럼 펼쳐진다. 그러면 그 위를 덮고 있는 검은색 덮개를 통해 흡수한 햇빛 에너지가 물을 증발시켜 순수한 물을 뽑아낸다.

 

이어 물이 증발되고 남은 염분은 구멍을 통해 아래쪽으로 내려가고, 아래쪽에 있던 차가운 바닷물이 올라와 새로운 담수화 사이클이 시작된다. 소금 때문에 위에 있는 물의 밀도가 아래에 있는 물보다 더 높은데, 이 밀도의 차이가 자연적인 대류 현상을 일으켜 물을 계속 담수화할 수 있도록 순환시켜준다.

 

연구진은 시험 결과 염분 농도가 20%(중량 기준)인 경우에도 햇빛으로 물을 증발시키는 데 80% 이상의 효율을 보였다고 밝혔다. 또 일주일이 지난 뒤에도 장치에서 소금 결정이 검출되지 않았다.

 


MIT 연구진이 만든 해수담수화 시험장비. MIT 제공
폐수 처리·의료기구 살균에도 응용 가능

 

이 장치가 특히 의미 있는 건 일상 생활에서 많이 쓰이는 재료로 만들었다는 점이다. 스펀지, 메모리폼 등의 소재로 쓰이는 게 바로 폴리우레탄이다. 연구를 이끈 에블린 왕 MIT 교수(기계공학)는 보도자료에서 “많은 담수화 연구가 새로운 재료에 초점을 맞추고 있지만 우리는 가정에서 쓰는 재료를 사용한다”며 “이 장치는 아마도 심지 구조가 없는 최초의 제품일 것”이라고 말했다. 

 

연구에 참여하지 않은 사우디아라비아의 킹압둘라과학기술대 왕펑 교수는 “담수화 설비에서 염분 축적 문제를 해결하는 혁신적 방식”이라며 “에너지 효율이 높고 내구성이 좋은 데다 비용까지 저렴해 매우 유망해 보이는 기술”이라고 논평했다.

 

그러나 아직까지는 개념 증명 단계의 실험 장치를 만드는 데 성공했을 뿐이다. 실생활에 쓸 수 있는 실용적 장치로 개조하는 게 앞으로의 과제다. 연구진의 계산으로는 집수 면적이 1㎡인 장치만으로도 한 가족이 매일 쓰는 식수를 충분히 제공할 수 있으며, 자재 비용은 4달러다. 연구진은 몇년 안에 상용화가 가능할 것으로 내다봤다.

 

연구진은 우선은 전기를 쓸 수 없는 외딴 지역이나 재난 지역에서 유용하게 쓸 수 있을 것이며, 시스템을 확장할 경우 개발도상국의 식수 문제를 해결하는 데도 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대했다. 왕 교수는 “장치의 구조가 단순하기 때문에 개발도상국에 좋은 기회가 될 수 있다”고 말했다.

연구진은 또 오염된 폐수를 처리하거나 의료기구를 살균하는 데도 이 기술을 사용할 수 있다고 밝혔다.

 

 

[한겨례] 지구 물자원 97%인 바닷물... 단돈 4달러에 식수로 바꾼다? 

 

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