▲ 경북대 박현웅 교수(공과대학 에너지공학부)

경북대 박현웅 교수(공과대학 에너지공학부)팀이 세계 최초로 태양광을 활용해 해수 담수, 폐수 처리, 수소 생산이 가능한 삼중 복합시스템을 개발했다.

박 교수팀이 개발한 삼중 복합시스템은 고효율 광촉매 나노구조체가 햇빛을 받으면 자체 화학적 반응에 의해 전자를 생성하고, 이 전자를 이용해 염수(鹽水, saline water)에서 소금기(염소와 나트륨)를 추출한다. 추출한 소금기 중 염소는 광촉매 표면에서 활성염소종이 되어 폐수를 정화하고 동시에 청정 연료인 수소가스를 발생시킨다. 전체적인 광촉매 효율은 염수의 탈염(脫鹽, desalination)이 진행될수록 점차 높아지고, 폐수 정화와 수소가스 발생이 가속화된다. 이 연구 결과는 에너지·환경과학 분야의 최고 권위 학술지인 ‘에너지 & 인바이러멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science)’ 2월호 표지논문으로 발표됐다. 현재 이 삼중 복합시스템은 국내특허를 출원했으며, 해외특허출원을 준비 중이다.

▲   Energy & Environmental Science 2월호 표지

현재 우리나라를 포함한 150여개 국가는 염수 탈염을 통해 얻어진 물을 농공업, 생활 및 발전 용수로 사용하고 있다. 대표적인 탈염 기술로는 역삼투, 증발법, 전기투석 등이 있으나, 부수적으로 발생되는 농축수(소금기가 농축된 물) 처리와 탈염 에너지 비용 등의 문제가 있다.

박현웅 교수는 “이번에 개발한 삼중 복합시스템은 햇빛으로 탈염을 유도하기 때문에 기존 탈염 기술에 필요한 에너지의 60%만으로 탈염이 가능하다. 또한 탈염공정에서 문제점으로 남아 있던 소금기를 활용해 폐수를 정화시킬 수 있어 폐수 정화 비용을 낮추고, 동시에 수소가스를 발생시켜 부수적인 이윤창출을 가능하게 한다. 이 기술은 기존 탈염·수처리 기술의 문제점을 해결하는 동시에 세계 물 시장에서 국가경제를 선도하는데 일조할 것으로 기대된다.”고 밝혔다.

이번 연구는 한국 이산화탄소 포집 및 처리 2020 (Korea CCS 2020) 사업과 한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 지원을 받아 수행되었다.