소금물로 전기 만든다?!
소금물로 전기 만든다?!
  • 박연수
  • 승인 2017.06.08 21:03
  • 조회수 14543
  • 댓글 0
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새로운 친환경 에너지?

 

친환경 에너지... 바람을 이용한 풍력이나 물을 이용한 수력, 태양열 등이 떠오르는데요. 

 

염분으로 새로운 에너지를 생산하는 방법이 연구 중이라고 합니다. (염력?헤헿) 

 

펜실베니아 주립대학의 연구진이 이 새로운 방법을 알렸는데요. 이 연구는 저널 <Energy and Environment Science>에 실렸습니다.

 

어떻게 가능할까?

 

물과 소금물을 섞으면 염분의 균형을 맞추기 위한 힘이 작용합니다. 시간이 흐르면서 염분 분자가 물 전반에 걸쳐 퍼져나가게 되는데요. 이 과정에서 전기를 생산한다고 합니다.

 

지금 사용되고 있는 기존의 방법은 '항압침투법'과 '역전기투석'법이 있다고 합니다. 말이 좀 어렵죠 ^^; 슬슬 풀어드릴게요 ㅎㅎ

소금물로 전기를 만들어낸다? 출처 : NASA
소금물로 전기를 만들어낸다? 출처 : NASA

삼투압 현상 이용한 항압침투(Pressure Retarded Osmosis)

삼투압 현상. 출처:claimcare
삼투압 현상. 출처:claimcare

삼투 현상이란 서로 다른 농도의 두 액체를 반투과성막으로 막아 놓으면 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 용액이용매가 이동하는 현상입니다. 삼투압은 삼투 현상이 일어날 때 막 사이에 생기는 압력차이를 말하는데요. 소금을 넣은 물의 경우도 마찬가지죠. 염분의 불균형이 커지면 삼투압이 커집니다.

바닷물과 물을 계속 공급하여 터빈을 돌린다. 출처:forwardos
바닷물과 물을 계속 공급하여 터빈을 돌린다. 출처:forwardos

물이 다른쪽으로 이동해 소금(용질)이 계속 남으면 소금물 구역은 농도가 더 짙어지고 이로 인해 더 삼투압이 증가합니다. 이 삼투압이 터빈의 회전운동을 가능하게하는 에너지로 변환될 수 있는 것이죠. 궁극적으로는 전력까지 생산할 수 있습니다. 그 전력 생산량도 상당하다고 하네요.

 

하지만 이 방법은 소금이 유입되는 것을 막는 반투과성 막이 박테리아와 쓰레기로 인해 물 자체의 이동도 막을 수 있다는 단점이 있죠.

 

역전기투석 발전

 

한국교육학술정보원 홈페이지에 따르면 역전기투석 발전은 "소금인 염화나트륨을 나트륨과 염소 이온으로 분리해서 터빈 없이 전기를 생산하는 방식"입니다. "장치에 바닷물과 민물을 통과시키면 바닷물 속의 나트륨 이온은 오른쪽으로, 염소 이온은 왼쪽으로 통과하여 장치 양쪽에 설치한 전극에서 전자의 흐름이 생성돼 전기가 발생하는 원리"라고 설명할 수 있습니다.

파란색 나트륨, 빨간색 염소. 나트륨은 오른쪽, 염소는 왼쪽. 출처: 한국교육학술정보원
파란색 나트륨, 빨간색 염소. 나트륨은 오른쪽, 염소는 왼쪽. 출처: 한국교육학술정보원

한 가지 아쉬운 건 만들 수 있는 에너지의 양이 적다는 점입니다.

 

새롭고 효율적인 '전기용량혼합(Capacitive Mixing)

 

펜실베니아 주립대학의 연구진은 항압침투법과 역전기투석법을 혼합해 ‘전기용량혼합(Capacitive Mixing)’이라는 방법을 고안해냈습니다.

 

이 두 방법을 혼합했더니 만들어 낼 수 있는 에너지의 양이 엄청나게 늘었다고 합니다. 만들어내는 에너지의 양도 많아지고 불순물로 인해 반투과성막이 막히는 문제도 해결했죠.

바닷물로 전기를 만들면… 엄청난 양이겠는데요? 출처 : Shutterstock
바닷물로 전기를 만들면… 엄청난 양이겠는데요? 출처 : Shutterstock

 

펜실베니아 주립대학의 환경공학자 Christopher Gorski 부교수는 “이 기술의 목표는 바다와 강이 만나는 지점에서 전력을 생산해내는 것”이라며 연구 목표에 대해 언급했습니다. 

 

이제 막 새로운 방법이 등장한 시점이지만 연구진은 미래엔 전 세계 전력 수요의 40%를 생산할 수 있을 것이라고 자신하고 있습니다. 


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