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차세대 담수화 기술 상용화 눈 앞에…막 증발법 막 오염 실시간 관측으로 개선 전망

2019-03-26박응서 기자

KIST 연구진이 해수를 담수화 하는 막 증발법 기술에서 분리막 오염을 실시간으로 관측하고 있다. 사진제공 KIST

한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구센터 정성필, 이석헌 박사팀이 바닷물을 담수화하는 막 증발법에서 막 젖음을 유발하는 막 오염을 실시간으로 관측하는 시스템을 개발했다고 26일 밝혔다.

세계는 물 부족 문제로 1970년대부터 해수를 담수화하는 기술을 상용화했다. 최근에 이 기술에 에너지와 비용을 절감하는 노력이 커지고 있다. 이 중 막 증발법은 태양열과 지열 같은 신재생에너지를 적용해 막 증류 공정을 상용화하면 해수담수화 비용을 약 0.3달러(약 340원)/m3까지 절감할 수 있을 것으로 보여 차세대 담수화 기술로 주목받고 있다.

막 증발법으로 담수를 생산하면 바닷물과 만나는 분리막에 오염 물질이 붙거나 침투한다. 그러면 분리막 틈이 막혀 담수 생산 속도가 느려지거나 수증기만 통과하는 소수성 분리막으로 해수가 직접 통과해 담수 수질이 나빠진다.

이렇게 분리막이 막히는 것을 ‘막 오염’이라고 하고, 바닷물이 분리막을 직접 통과하는 것을 ‘막 젖음(wetting)’이라고 한다. 막 오염과 막 젖음은 서로 연관이 있는 것으로 많은 연구를 통해 알려졌다.

KIST 연구진은 막 증류 분리막에 막 오염이나 막 젖음 현상이 발생하면 막 오염은 어둡게, 막 젖음은 밝게 나타나는 광학적인 차이가 있는 것을 확인하고, 이를 이용해 실시간으로 모니터링할 수 있는 장치를 개발했다.

이 장치를 이용하면 막 젖음이 확인되는 시점에 막 젖음이 분리막 어느 위치에서 발생하고 어떻게 변하는지 시각으로 확인할 수 있다. 또 서로 다른 막 오염과 막 젖음이 발생할 수 있는 다양한 온도 조건에서 실험해, 막 오염과 막 젖음 현상을 실시간으로 확인할 수 있다.

KIST 정성필 박사는 “다양한 조건에서 실험해 분리막 막 젖음이 주로 발생하는 원인을 규명해 막 오염과 막 젖음을 최소화하는 막 증류 공정 운영 조건을 확보해 막 증류 공정 상용화에 기여할 것”이라고 밝혔다.

이  연구결과는 디졸리네이션 최신호에 게재됐다.


[테크M = 박응서 기자(gopoong@techm.kr)]