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美연구진 태양열로 깨끗한 물 만드는 기술 첫 개발

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2018년 12월 12일 14:53 프린트하기

미국 매사추세츠공대(MIT) 강 첸 교수 연구팀은 햇빛을 받아 효율적으로 물을 끓일 수 있는 장치를 개발했다. -토마스 쿠퍼 제공
미국 매사추세츠공대(MIT) 강 첸 교수 연구팀은 햇빛을 받아 효율적으로 물을 끓일 수 있는 장치를 개발했다. -토마스 쿠퍼 제공

햇빛을 이용해 깨끗한 물을 만드는 장치가 개발됐다. 물을 정수하거나 소독에 사용하는 물을 거의 돈을 들이지 않고 생산할 수 있는 길이 열렸다는 평가다. 

 

미국 매사추세츠공대(MIT) 강 첸 기계공학과 교수 연구팀은 태양열을 이용한 고효율 증기 생성 장치를 개발했다고 이달 11일 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표했다.

 

연구진은 2014년에 햇빛의 열을 모아 물을 끓여 증기를 발생시키는 흑연 발포체를 개발했다. 발포체란 내부에 공간이 많은 다공성의 물질로 물 위에 스티로폼처럼 뜬다. 태양열이 이 장치를 통과하면 다공성 구조 안에 열이 집중되는 부분이 생긴다. 이 열이 내부 공기를 달구면 압력이 발생해 빨려 들어간 물이 열을 받아 증기로 바뀌는 원리다. 태양에너지의 최대 85%를 증기를 만드는 데 쓰인다.  태양에너지를 전기로 바꾸는 태양전지의 효율은 아직까지 최대 20% 정도에 불과하다.

 

2014년 연구진은 햇빛을 받아 증기를 발생시키는 흑연 발포체를 개발했다. 물 위에 떠서 증기를 발생시키는 장치다. -강 첸 제공
2014년 연구진은 햇빛을 받아 증기를 발생시키는 흑연 발포체를 개발했다. 물 위에 떠서 증기를 발생시키는 장치다. -강 첸 제공

물을 증발시키는 과정에서는 물속 찌꺼기가 생긴다. 이런 찌꺼기는 장치 속에 쌓여 장치의 성능을 떨어뜨리는 원인으로 지목된다. 순수한 물을 썼을 때는 상관이 없지만 바닷물이나 수돗물처럼 실생활에 쓰이는 물은 적용하기는 어려운 문제가 있다.

 

연구진은 장치 바닥에 열 방출성이 높은 페인트를 칠한 폴리에터이미드 판을 깔아 장치 아래쪽으로 열이 빠져나가게 했다. 장치 아래쪽으로 물이 흐르도록 하고 열을 흡수해 증기로 빠져 나가게 만들었다. 

 

이 장치는 맑은 날을 가정해 진행한 실험에 최대 122도까지 가열된 증기를 뿜어냈다. 이 열을 최대 1.7배까지 높이자 증기 온도는 144도까지 올랐다. 연구진은 실험실 건물 옥상에서 같은 실험을 진행했다. 오목 거울을 달아 빛이 더 잘 모일 수 있게 한 구조물에 장치를 설치했더니 3시간 30분 동안 146도가 넘는 증기를 뿜어냈다. 바닷물 농도의 소금물을 넣었을 때도 효율이 떨어지지 않고 증기를 끊임없이 형성했다.

 

연구진은 이렇게 생성된 뜨거운 증기를 소독이나 청소,  정수 장치로 사용할 수 있을 것으로 보고 있다. 첸 교수는 “깨끗한 물을 오래도록 생산해 낼 수 있다”며 “태양열을 쓰는 정수장치는 마실 물이 없어 고통받는 사람들에게 새로운 희망을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

 

연구진은 건물 옥상에서 장치를 설치했더니 3시간 30분동안 고온의 증기를 발생시켰다고 밝혔다. 오목 거울에 반사된 빛이 장치로 모여 증기를 형성하고 이 증기가 유리에 붙어 응결돼 깨끗한 물로 정수된다. -토마스 쿠퍼 제공
연구진은 건물 옥상에서 장치를 설치했더니 3시간 30분동안 고온의 증기를 발생시켰다고 밝혔다. 오목 거울에 반사된 빛이 장치로 모여 증기를 형성하고 이 증기가 유리에 붙어 응결돼 깨끗한 물로 정수된다. -토마스 쿠퍼 제공

 

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