“햇빛만으로 바닷물 가열해 식수로”… UNIST, 첨단 증발기 개발

3원계 산화물 기반 증발기 개념도. UNIST 제공

전력 공급 없이 태양광만으로 바닷물을 가열해 마시는 물로 바꾸는 기술이 나왔다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 장지현 교수팀은 햇빛을 받아 바닷물을 가열하는 3원계 산화물 기반 증발기를 개발했다고 12일 밝혔다.

이 기술이 상용화되면 전력 인프라가 부족한 개발도상국이나 도서지역의 식수 해결에 큰 도움이 될 전망이다.

장 교수팀은 산화물을 기반으로 증발기를 개발했다. 이 증발기를 바닷물에 띄워 놓으면 1㎡ 크기에서 1시간 만에 식수 약 4.1ℓ를 생산할 수 있다. 이는 자연적인 해수 증발 속도의 7배 가까이 되며, 학계에 보고된 산화물 소재 기반 장치 중 세계 최고 수준의 증발 속도다.

연구팀은 내식성이 뛰어난 망간 산화물의 망간 일부를 구리와 크롬으로 치환해 3원계 산화물 광열변환 소재를 만들어 증발기 표면에 얇게 코팅했다. 일반 산화물 소재는 가시광선 파장 영역까지만 흡수하지만, 이 소재는 자외선부터 가시광선, 근적외선 영역까지 빛의 97.2%를 흡수한다.

흡수된 태양광은 열로도 잘 변환된다. 망간 자리를 크롬이나 구리가 차지하게 되면 흡수된 태양빛 에너지가 다시 빛 형태로 방출되기보다 열로 전환되는 비율이 높아지기 때문에 소재 표면 온도가 80도까지 올라간다. 이는 같은 조건에서 63도에 그쳤던 기존 망간 산화물이나 74도를 기록한 구리망간 산화물보다 월등히 높은 성능이다.

장 교수는 “소재의 내구성이 뛰어나고 대면적화도 쉬워 실제 식수 부족 문제 해결에 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

이 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’ 온라인판에 공개돼 정식 출판을 앞두고 있다.

울산 박정훈 기자