'물 부족' 바닷물로 해소한다!
'물 부족' 바닷물로 해소한다!
  • 이웃집번역가
  • 승인 2017.04.06 17:48
  • 조회수 11649
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그래핀 막 내부를 표현한 3D 이미지,  출처 : University of Mancherster
그래핀 막 내부를 표현한 3D 이미지, 출처 : University of Mancherster

바닷물에서 염분을 제거하는 새로운 방법

 

지난 4월 3일 맨체스터 대학의 과학자들이 ‘그래핀(Graphene)’을 이용해 바닷물에서 염분을 제거할 수 있다는 내용을 발표했습니다. 

그래핀 분자구조, 출처 : 포토리아
그래핀 분자구조, 출처 : 포토리아

그래핀은 생소한 개념일 수 있는데요. 그래핀은 흑연의 한 ‘층’ 혹은 ‘막’을 말합니다. 한국나노기술원 자료를 보면 0.2nm의 두께를 가지고 있어 굉장히 얇지만 강도가 센 물질입니다. 열전도성이 높고 전자 이동도 빨라 반도체 산업에서 주목받고 있는 신소재입니다. 

 

이런 그래핀이 바닷물에서 염분을 제거할 수 있다고 합니다. 바닷물에서 염분을 제거하면 ‘마실 수 있는’ 물이 되죠. 바로, 해수 담수화입니다. 이 기술이 발전되면 수백만 명의 사람들이 바닷물을 마실 수 있을 것 같습니다.

 

과거보다 더 발전됐다 

 

2004년에도 맨체스터 대학이 그래핀을 이용한 해수담수화 실험을 실시한 바 있습니다. 당시 실험은 한 층의 그래핀을 이용했고 그래핀 막이 부풀어오르게 만들어 극소량의 염분만 투과할 수 있도록 했습니다. 하지만 많은 양의 해수를 정제하기에는 한계가 있었죠.

 

최근의 연구는 ‘에폭시 수지(epoxy resin)’로 만든 벽을 이용해 그래핀이 부풀어오르지 않고도 염분을 막아내는 데에 성공했습니다. 에폭시 수지는 코팅과 풀에 사용되는 접착력이 강한 소재인데요. 에폭시 수지를 여러 층의 그래핀 막에 붙여 그래핀의 팽창을 막았습니다.

 

이번 연구의 공동 권위자인 맨체스터 대학 Rahul Nair 교수는 “사용자 수의 증가에 유연하게 대체하고 비용의 경제성을 고려해봤을 때 한 층짜리 그래핀보다 이 방법이 더 유용하게 쓰일 것”이라고 말했습니다.

 

연구진은 그래핀 막에서 구멍의 크기를 정밀하게 조절하여 바닷물 속 염분을 제거할 수 있었습니다. 그래핀 막에 1나노미터 이하의 구멍을 만들어 염분을 막고 물만 투과할 수 있도록 했습니다. Nair는 “구멍 크기가 1나노미터보다 크면 염분이 구멍을 통해 이동할 수 있기 때문에 1나노미터 이하의 구멍을 뚫어야만 해수 담수화가 가능하다”며 “이는 굉장히 까다로운 작업”이라고 밝혔습니다.

 

Nair는 한 매체를 통해 “이 방법이 깔끔하게 성공한 최초의 실험”이라며 “규모를 확대해 그래핀 막을 이용한 물 생산량을 늘릴 수 있는 가능성도 확인할 수 있었다”고 밝혔습니다. Nair는 “다음 단계는 시중에 나와 있는 최신 해수 담수화 재료와 이 방법을 비교해보는 것”이라고 밝혔습니다.

GIST 글로벌담수화연구센터의 제8회 국제담수화워크숍(IDW2015) 모습, 출처 : GIST
GIST 글로벌담수화연구센터의 제8회 국제담수화워크숍(IDW2015) 모습, 출처 : GIST

 

광주과학기술원 글로벌담수화연구센터의 <국내 및 해외의 해수담수화 기술 비교분석>에 따르면 2000년 이전에는 담수화 방식으로 '증발식'이 지배적이었습니다.  지금은 좀 달라져서 Desalination Market 2016 자료를 참고하면 2016년 기준 해수 담수화 플랜트의 90%가 역삼투 공정을 이용한다고 합니다.  이 또한 생산수 단가를 줄이는데 한계가 있습니다. 이에 정삼투 기술, 막증발 기술 등 더 낮은 에너지 소모율 구현에 초점을 맞춰 연구가 이뤄지는 중입니다.

 

UN이 추정한 값에 따르면 기후변화로 인해 2025년까지 전 세계 인구의 14%가 물 부족 현상을 겪게될 것이라고 합니다. 그래핀이 물 부족을 해결하는 실마리가 되어주길 기대합니다.

 


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