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7일 포스텍에 따르면 ‘태양열 기반 증발식 담수화’(SSG) 기술은 태양광을 이용해 물을 국소적으로 가열해 증발시키는 방식이다.
SSG 기술은 높은 에너지 소모와 초기 설비 비용 때문에 적용에 제한을 받았던 기존 해수 담수화 기술의 대안으로 주목받고 있다.
하지만 증발 면적이 커질수록 중심부에 수증기가 축적돼 오히려 증발을 저해하는 문제가 있었다.
연구팀은 아프리카 얼룩말의 줄무늬가 단순한 무늬가 아니라 체온 조절에 핵심적인 역할을 한다는 이론에서 영감을 받아 문제 해결에 접근했다.
연구팀은 셀룰로스 박막에 빛을 흡수하여 열로 전환하는 특성이 우수한 폴리피롤(Polypyrrole)을 입혀 검은색의 SSG 박막을 제작하고, 이를 일정 간격의 줄무늬(검은색 80%, 투과 공간 20%) 형태로 절단했다.
그리고 이 구조 아래에 태양전지를 배치함으로써, 수분 증발과 동시에 전력생산이 가능하도록 설계했다.
특히 구조를 평면이 아닌 지그재그 형태로 접은 3차원(D) 줄무늬로 제작한 경우 담수 생산량이 28%(1.25㎏/㎡h→1.6㎏/㎡h) 증가하고, 전기 생산 역시 약 10%(20.5mA→22.5mA로) 향상됐다고 연구팀은 설명했다.
전상민 교수는 “얼룩말 줄무늬 3D 태양열 증발기는 간단한 구조를 갖고 있는 만큼 대형화에 유리한 데다 전기와 담수를 동시에 생산할 수 있다”고 말했다.
연구 결과는 해수 담수화 분야 저명 국제 학술지인 ‘해수담수화(Desalination)’ 온라인판에 게재됐다.
포항=이영균 기자 lyg0203@segye.com
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