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해수 담수화에 쓰이는 '분리막' 오염 실시간으로 본다

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해수 담수화에 쓰이는 '분리막' 오염 실시간으로 본다

2019.03.26 15:27
연구팀은 해수담수화를 위한 막증발법의 분리막 오염을 실시간 관측하는 시스템을 개발했다. 차세대 담수화 기술의 상용화를 앞당겼다는 평가를 받는다.한국과학기술연구원 제공
연구팀은 해수담수화를 위한 막증발법의 분리막 오염을 실시간 관측하는 시스템을 개발했다. 차세대 담수화 기술의 상용화를 앞당겼다는 평가를 받는다.한국과학기술연구원 제공

해수 담수화 기술에 사용되는 분리막의 오염을 실시간으로 관측할 수 있는 시스템이 개발됐다. 차세대 담수화 기술 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다. 


한국과학기술연구원(KIST)은 정성필 물자원순환연구센터 선임연구원과 이석헌 책임연구원 연구팀이 해수 담수화를 위한 막 증발법에서 막 젖음을 유발하는 막오염 실시간 관측 시스템을 개발했다고 26일 밝혔다. 


막 증발법은 해수를 가열해 발생된 수증기를 소수성 분리막에 통과시키고, 해수와 수증기를 분리한 후 응축해 담수를 생산하는 기술이다. 태양열, 지열과 같은 신재생 에너지를 적용해 막 증류 공정을 상용화하게 된다면 해수 담수화 비용을 0.3$/m3(세제곱미터 당 0.3달러∙약 400원)까지 절감할 수 있다. 이런 이유로 막 증발법은 차세대 담수화 기술로 주목받고 있다.


하지만 막 증발법으로 담수를 생산하는 과정에서 해수와 접촉하는 분리막에 각종 입자나 유∙무기물과 같은 오염물질이 부착되거나 침투하면 분리막의 틈이 막혀 담수 생산 속도가 느려진다. 이를 ‘막 오염’이라 부른다. 또 수증기만 통과해야 하는 소수성 분리막을 해수가 직접 통과하는 '막 젖음' 현상이 발생해 담수의 수질이 나빠질 수도 있다. 


막 오염과 막 젖음이 서로 연관이 있는 것으로 밝혀졌지만 막 젖음이 막 오염이 일어난 지점에서 발생하는지 확인되지 않았다. 기존의 막 젖음을 확인하는 기술은 생산된 담수에 해수가 섞일 때 이온 농도 증가를 측정하는 방식이었기 때문이다.


연구팀은 막 증류 분리막에 막 오염이나 막 젖음 현상이 발생하는 경우 광원이 있을 때 막 오염은 어둡게, 막 젖음은 밝게 나타나는 광학적 차이가 있는 것을 발견했다. 이를 이용해 실시간으로 관측이 가능한 장치를 개발했다. 이 장치를 통해 분리막을 지속적으로 관찰하고 막 젖음이 발생하는 위치와 변화를 시각적으로 확인할 수 있다. 또 서로 다른 막 오염과 막 젖음이 발생할 수 있는 다양한 온도 조건에서 작동할 수 있어 막 오염과 막 젖음 현상도 실시간으로 관측 가능하다.


정 연구원은 “다양한 조건에서 실험을 통해 분리막의 막 젖음이 주로 발생하는 원인을 규명할 수 있다”며 “막 오염과 막 젖음을 최소화할 수 있는 막 증류 공정 운영 조건을 확보해 막 증류 공정의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘탈염’ 15일자에 발표됐다. 

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