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에너지공학부 박현웅 교수팀, 태양광을 이용한 해수 탈염 및 전기저장 기술 개발
- 2024-08-29 13:21
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에너지공학부 박현웅 교수와 물산업융복합연구소 김성훈 연구교수팀이 태양광을 이용한 ‘해수 탈염 충·방전 시스템’을 개발했다. 이 시스템은 해수로부터 깨끗한 물을 얻는 동시에 전기에너지를 생산?저장할 수 있으며, 다양한 고농도 염폐수 처리에도 활용 가능하다.
현재 상용화되고 있는 해수 탈염법은 해수를 끓이는 전통적인 ‘증발식’과 삼투압(Osmosis) 원리를 역으로 이용한 ‘역삼투압(Reverse Osmosis)식’ 등이 있다. 이 방식은 탈염된 담수를 생산하는 만큼, 소금 등이 농축된 물(농축수)이 부수적으로 발생한다. 이 농축수(Brine)는 일종의 고농도 염폐수로, 다양한 환경생태학적인 문제를 일으킬 수 있다는 우려가 있다.
박 교수팀이 개발한 ‘해수 탈염 충·방전 시스템’은 태양광을 전기에너지로 변환하고 이를 이용해 해수에 있는 여러 양이온과 음이온을 분리한다. 분리된 이온 중 염화이온(Cl-)은 폐수를 정화하는데 사용되고, 나트륨이온(Na+)은 나트륨배터리를 충전하는데 사용된다. 이후, 충전된 나트륨배터리는 산소, 물, 이산화탄소로부터 각각 과산화수소, 수소가스, 개미산을 합성하는데 사용된다.
이 시스템은 해수를 담수로 만들고, 폐수를 정화하며, 전기에너지를 저장할 수 있는 미래 기술로, 해수뿐만 아니라 해수 담수화 과정에서 발생하는 해수 농축수와 폐배터리 재활용 공정에서 배출되는 망초(황산나트륨) 등의 다양한 고농도 염폐수 처리도 가능하다.
박현웅 교수는 “이번에 개발한 기술은 현재 비단 해수 담수화 뿐만 아니라, 석탄 및 천연가스 추출, 리튬 채굴, 배터리 재활용 과정에서 배출되는 다양한 고농도 염폐수에 보편적으로 적용할 수 있어, 고농도 염폐수의 활용가치를 높일 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단의 STEAM 연구사업과 세종과학펠로우십 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 JCR 분야 상위 0.1% 국제학술지인 ‘에너지 환경 과학(Energy & Environmental Science, IF: 32.4,)’ 7월 7일자 표지논문으로 게재됐다.
<사진 왼쪽부터 박현웅 교수, 김성훈 연구교수>
현재 상용화되고 있는 해수 탈염법은 해수를 끓이는 전통적인 ‘증발식’과 삼투압(Osmosis) 원리를 역으로 이용한 ‘역삼투압(Reverse Osmosis)식’ 등이 있다. 이 방식은 탈염된 담수를 생산하는 만큼, 소금 등이 농축된 물(농축수)이 부수적으로 발생한다. 이 농축수(Brine)는 일종의 고농도 염폐수로, 다양한 환경생태학적인 문제를 일으킬 수 있다는 우려가 있다.
박 교수팀이 개발한 ‘해수 탈염 충·방전 시스템’은 태양광을 전기에너지로 변환하고 이를 이용해 해수에 있는 여러 양이온과 음이온을 분리한다. 분리된 이온 중 염화이온(Cl-)은 폐수를 정화하는데 사용되고, 나트륨이온(Na+)은 나트륨배터리를 충전하는데 사용된다. 이후, 충전된 나트륨배터리는 산소, 물, 이산화탄소로부터 각각 과산화수소, 수소가스, 개미산을 합성하는데 사용된다.
이 시스템은 해수를 담수로 만들고, 폐수를 정화하며, 전기에너지를 저장할 수 있는 미래 기술로, 해수뿐만 아니라 해수 담수화 과정에서 발생하는 해수 농축수와 폐배터리 재활용 공정에서 배출되는 망초(황산나트륨) 등의 다양한 고농도 염폐수 처리도 가능하다.
박현웅 교수는 “이번에 개발한 기술은 현재 비단 해수 담수화 뿐만 아니라, 석탄 및 천연가스 추출, 리튬 채굴, 배터리 재활용 과정에서 배출되는 다양한 고농도 염폐수에 보편적으로 적용할 수 있어, 고농도 염폐수의 활용가치를 높일 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단의 STEAM 연구사업과 세종과학펠로우십 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 JCR 분야 상위 0.1% 국제학술지인 ‘에너지 환경 과학(Energy & Environmental Science, IF: 32.4,)’ 7월 7일자 표지논문으로 게재됐다.
<사진 왼쪽부터 박현웅 교수, 김성훈 연구교수>