대구경북과학기술원(이하 DGIST)은 화학물리학과 김성균 교수팀이 자연유래 소재인 한천과 나노셀룰로오스로 만들어진 태양광 해수 담수화 소재를 개발했다고 14일 밝혔다. 자연 분해가 가능하고 소재 비용이 저렴할 뿐 아니라 사용 후 재생이 가능하고 에너지원으로 태양광을 사용해 보다 친환경적인 해수 담수화 기술의 가능성을 확인했다.지구는 표면의 70%가 물에 덮여있는 물이 풍부한 행성이지만 97%가 바닷물로 이뤄져 있다. 생명체의 생존 및 음용에 적합한 정도의 물인 담수는 전체 물의 겨우 3%를 차지한다. 담수의 대부분도 지하수나 빙하로 이뤄져 실제 활용 가능한 비율은 매우 적다고 할 수 있다. 또 최근 환경 오염과 기후 변화, 인구 문제 등으로 전 세계 인구의 약 2/3이 물 부족 문제를 겪고 있어 생존 및 음용에 적합한 물의 확보가 필요한 실정이다.물 부족 문제의 최적의 해결방안은 해수 담수화 기술이다. 현재까지 상용화된 담수화 기술은 대형의 설비 구축과 운영에 많은 비용과 에너지가 필요하고 담수화 부산물인 소금 생성도 장기적인 운영에 큰 문제가 된다. 이에 연구팀은 기존의 해수 담수화 기술보다 훨씬 단순하고 태양광 외의 추가적인 에너지가 필요 없는 자연 유래 소재 기반 해수 담수화 소재를 개발했다.연구진이 개발한 친환경 태양광 해수 담수화 소재는 자연 유래 소재인 한천과 나노셀룰로오스를 기반으로 해 소재의 환경 문제에서 자유롭다. 특히 한천은 물 흡수 성능이 뛰어나 소재 내부로 물을 잘 전달해 주면서도 담수화 과정 중 내부에 염이 축적되지 않고 능동적인 염 배출이 이뤄짐을 확인했다.연구진은 개발한 소재의 현장 실험 결과 실제 일사 조건에서 단위 면적(m2)당 일 평균 5.95 kg(일사량에 따라 최대 13.3kg)의 담수 제조가 가능함을 확인했고 9일간의 테스트 후에도 소재 내․외부의 소금 농도에는 변화가 없었다. 뿐만아니라 자연 유래 소재로 만들어져 사용 후 폐기하면 자연 분해되어 환경 문제에서 자유롭고 회수, 재생 후 재사용도 가능하다. 또 4번의 재생 과정에도 효율 저하는 나타나지 않았으며 소재 단가는 m2 당 $0.27 에 불과하다. 제조 과정도 매우 단순하고 소형 장치로 제작이 가능해 가구, 마을 단위의 소형 담수화 설비 구현 가능성을 제시했다고 할 수 있다.김 교수는 “이번 연구는 자연계에서 쉽게 얻을 수 있는 매우 저렴한 원료인 한천과 셀룰로오스를 이용하고 간단한 방법으로 제작이 가능한 담수화 소재를 개발해 저개발 국가나 외딴 섬의 식수 문제를 해결하려고 노력했다”고 말했다.이번 연구는 DGIST 화학물리학과 임홍섭 석사과정생이 제 1저자로 참여했으며 국제 학술지 Desalination에 지난달 15일 게재됐다.