(a)탄소나노튜브를 도입한 흐름전극의 작동원리. (b), (c)탄소나노튜브와 활성탄 전극이 혼재된 이미지. 에너지연 제공

한국에너지기술연구원 분리변환소재연구실(김동국·유충열 박사)과 순천향대 에너지시스템학과 공동연구팀(조용현 교수)이 ‘탄소나노튜브기반의 고효율 축전식 해수담수화 기술’을 개발했다. 이번 연구 성과는 수자원 분야 세계 최고 권위지인 ‘워터 리서치’에 게재됐다.

전 세계적으로 문제되고 있는 물 부족 현상을 해결하기 위해 해수담수화 기술의 중요성이 강조되고 있다. 현재 해수담수화 기술은 해수를 증기로 만들어 담수화하는 다단증류법과 분리막을 이용해 순수한 물을 얻는 역삼투압법이 대표적이나, 운전과 설치에 드는 비용이 높은 반면 에너지 효율은 낮아 개선이 필요한 실정이다.

최근 흐름전극을 이용한 축전식 해수담수화 기술이 높은 에너지 효율로 각광받고 있지만, 고정형 전극을 사용하는 기존의 해수담수화 기술과는 달리 유체를 이용하기 때문에 전극의 전도도가 떨어진다는 점이 문제로 지적받고 있다. 낮은 전도도로 인해 소금이온이 전극물질로 흡착되는 양이 줄어들어 탈염성능이 떨어진다는 것이다.

연구진은 높은 전도도를 갖는 탄소나노튜브를 화학적 처리 후 활성탄 슬러리 전극에 첨가함으로써 흐름전극의 전도도를 향상시키는 데 성공했다.

전극에 첨가된 1㎜ 길이의 탄소나노튜브는 전도성 다리 역할을 수행하며 유체 내에 존재하는 활성탄 입자들을 전기적으로 연결시킨다. 이렇게 연결된 활성탄 입자에 더 많은 소금이온이 흡착됨에 따라 기존 기술 대비 탈염 성능이 4배 이상 늘어났다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com

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