[에너지경제신문 천근영 기자] 한국에너지기술연구원(곽병성 원장) 분리변환소재연구실이 개발한 ‘대용량화가 용이한 3차원구조 기반의 축전식 해수담수화 기술’이 에너지·환경 분야 세계 최고 권위지인 ‘Energy & Environmental Science’의 표지 논문으로 선정됐다.
29일 이 연구원에 따르면 축전식 해수담수화는 축전방식을 이용해 바닷물로부터 소금을 정제하는 기술(해수 속에 포함된 소듐과 염소 이온이 각각 음전극, 양전극으로 이동하면서 최종적으로 담수만 빠져나옴). 기존의 필터나 증류기반 기술에 비해 에너지효율이 좋아 최근 각광받는 기술이다. Energy & Environmental Science는 에너지/환경 분야의 랭킹 1위 국제 논문집으로 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발행한다.
해수를 담수로 만드는 기술은 일반적으로 필터를 이용한 역삼투압방식과 증류법을 사용하지만 두 가지 모두 낮은 에너지 효율을 단점으로 지적받고 있다. 이러한 단점을 대체하기 위해 에너지 효율이 높은 축전식 해수담수화 기술(CDi)이 개발됐지만 공정의 대용량화를 위해서는 2차원 단일구조의 전극을 겹쳐서 여러 층을 만들거나 구조 자체를 크게 만들어야 하는 등 비용과 기술적 문제가 존재했다.
연구진은 3차원 벌집모양 구조체 (첨부의 그림 참조)를 도입해 기존기술의 장점을 유지한 채 대용량화가 용이한 새로운 형태의 축전식 해수담수화 기술 개발에 성공했다. 이 3차원 벌집모양 구조체를 이용하면 전극의 표면적이 증가해 담수 용량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라, 기존 방식에 비해 제작도 용이해 제조비용도 낮출 수 있다.
연구논문의 주저자인 에너지기술연구원 조용현 박사는 "개발된 기술은 기존의 축전식 해수담수화 기술이 갖는 대용량화의 한계점을 뛰어넘어 간단하면서도 대용량화가 가능한 차세대 해수담수화 기술"이라며 "특히 기존의 고정형 전극물질이 아닌 흐를 수 있는 전극을 이용하기 때문에 손쉽게 담수 용량을 증가시킬 수 있다는 점에서 의의가 크다"고 밝혔다. 또한 교신저자이자 연구책임자인 김동국 박사는 "이 기술을 통해 고효율 대용량 해수담수화의 가능성을 확인했고 이와 더불어 해수담수화 공정 중 생산된 염분을 이용해 별도의 에너지 생산도 가능할 것"이라고 했다.
이번 연구는 에너지기술연구원의 주요사업인 ‘전기화학 기반의 신공정 탐색을 위한 고성능 축전식 흐름전극 개발’의 일환으로 진행됐다. 에너지기술연구원은 이번 연구에 포함된 기술과 관련한 특허를 확보하고 있으며 핵심 특허는 2016년 국내 특허 등록을 비롯해 미국, 유럽 등 국외 특허 등록을 준비 중이다.
29일 이 연구원에 따르면 축전식 해수담수화는 축전방식을 이용해 바닷물로부터 소금을 정제하는 기술(해수 속에 포함된 소듐과 염소 이온이 각각 음전극, 양전극으로 이동하면서 최종적으로 담수만 빠져나옴). 기존의 필터나 증류기반 기술에 비해 에너지효율이 좋아 최근 각광받는 기술이다. Energy & Environmental Science는 에너지/환경 분야의 랭킹 1위 국제 논문집으로 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발행한다.
해수를 담수로 만드는 기술은 일반적으로 필터를 이용한 역삼투압방식과 증류법을 사용하지만 두 가지 모두 낮은 에너지 효율을 단점으로 지적받고 있다. 이러한 단점을 대체하기 위해 에너지 효율이 높은 축전식 해수담수화 기술(CDi)이 개발됐지만 공정의 대용량화를 위해서는 2차원 단일구조의 전극을 겹쳐서 여러 층을 만들거나 구조 자체를 크게 만들어야 하는 등 비용과 기술적 문제가 존재했다.
연구진은 3차원 벌집모양 구조체 (첨부의 그림 참조)를 도입해 기존기술의 장점을 유지한 채 대용량화가 용이한 새로운 형태의 축전식 해수담수화 기술 개발에 성공했다. 이 3차원 벌집모양 구조체를 이용하면 전극의 표면적이 증가해 담수 용량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라, 기존 방식에 비해 제작도 용이해 제조비용도 낮출 수 있다.
연구논문의 주저자인 에너지기술연구원 조용현 박사는 "개발된 기술은 기존의 축전식 해수담수화 기술이 갖는 대용량화의 한계점을 뛰어넘어 간단하면서도 대용량화가 가능한 차세대 해수담수화 기술"이라며 "특히 기존의 고정형 전극물질이 아닌 흐를 수 있는 전극을 이용하기 때문에 손쉽게 담수 용량을 증가시킬 수 있다는 점에서 의의가 크다"고 밝혔다. 또한 교신저자이자 연구책임자인 김동국 박사는 "이 기술을 통해 고효율 대용량 해수담수화의 가능성을 확인했고 이와 더불어 해수담수화 공정 중 생산된 염분을 이용해 별도의 에너지 생산도 가능할 것"이라고 했다.
이번 연구는 에너지기술연구원의 주요사업인 ‘전기화학 기반의 신공정 탐색을 위한 고성능 축전식 흐름전극 개발’의 일환으로 진행됐다. 에너지기술연구원은 이번 연구에 포함된 기술과 관련한 특허를 확보하고 있으며 핵심 특허는 2016년 국내 특허 등록을 비롯해 미국, 유럽 등 국외 특허 등록을 준비 중이다.
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