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실시간 분리막 오염 관측 시스템 개발…차세대 해수담수화 기술 상용화 앞당겨
실시간 분리막 오염 관측 시스템 개발…차세대 해수담수화 기술 상용화 앞당겨
  • 이고운 기자
  • 승인 2019.03.26 15:16
  • 댓글 0
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(위) KIST 정성필·이석헌 박사 연구팀 (왼쪽부터)이석헌 책임연구원, 정성필 선임연구원, 김혜원 연구원(박사과정), (아래) 연구팀이 개발한 해수담수화를 위한 막증발법의 분리막 오염을 실시간 관측하는 시스템

[파퓰러사이언스 이고운 기자] 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물자원순환연구센터 정성필·이석헌 박사팀이 담수화 기술 중 '막 증발법'에서의 막 오염을 실시간으로 관측하는 시스템을 개발했다고 밝혔다.

바닷물을 담수화 하는 기술 중 하나인 막 증발법(Membrane distillation, MD)은 해수를 가열하여 발생된 수증기를 소수성 분리막을 통과시켜 해수와 수증기를 분리한 후 응축하여 담수를 생산하는 기술로 이 과정에서 분리막이 오염 혹은 틈이 막히면 담수 생산 속도가 저하되거나 수증기만 통과해야하는 소수성 분리막을 해수가 직접 통과해 담수의 수질이 나빠질 수 있다.

이렇게 분리막이 오염 혹은 틈이 막히는 것을 ‘막 오염(fouling)’이라고 하며 해수가 소수성 분리막을 직접 통과하는 것을 ‘막 젖음(wetting)’이라고 한다.

많은 연구를 통해 막 오염과 막 젖음은 서로 연관이 있는 것을 알아내었지만 막 젖음이 막 오염이 일어난 지점에서 발생하는 것에 대해서는 기존의 이온의 농도 증가만 측정하는 방식으로는 확인이 불가능했다.

KIST 연구진은 막 증류 분리막에 막 오염이나 막 젖음 현상이 발생하는 경우 광원이 있을 때 막 오염은 어둡게, 막 젖음은 밝게 나타나는 광학적인 차이가 있는 것을 확인하고 이를 이용하여 실시간으로 모니터링 가능한 장치를 개발하게 됐다.

이 장치를 이용해 실시간 모니터링 장치를 부착하여 분리막을 지속적으로 관찰하였을 때 막 젖음이 확인되는 시점에 막 젖음이 분리막의 어느 위치에서 발생하고 어떻게 변화하는지 시각적으로 확인할 수 있으며 서로 다른 막 오염 및 막 젖음이 발생할 수 있는 다양한 온도 조건에서 실험을 수행하여 막 오염과 막 젖음 현상을 실시간으로 볼 수 있다.

막 증발법은 태양열 및 지열과 같은 신재생에너지를 적용하여 막 증류 공정을 상용화 하게 된다면 해수담수화 비용을 약 0.3 $/m3 까지 절감할 수 있을 것으로 보여 차세대 담수화 기술로 기대된다.

KIST 정성필 박사는 “다양한 조건에서 실험을 하여 분리막의 막 젖음이 주로 발생하는 원인을 규명하여 막 오염과 막 젖음을 최소화할 수 있는 막 증류 공정 운영 조건을 확보하여 막 증류 공정의 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구는 환경부(장관 조명래) 플랜트연구사업과 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Desalination’ (IF : 6.603, JCR 분야 상위 1.667%)에 최신호에 게재되었다.

 

이고운 기자 lgw@hmgp.co.kr

 


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