과학기술정보통신부(이하 과기정통부)와 한국연구재단(이하 연구재단)은 2일, 2023년 3월 ‘이달의 과학기술인상’ 수상자로 국민대학교 건설시스템공학부 이상호 교수를 선정했다고 밝혔다. 이달의 과학기술인상은 매달 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 기여한 연구자를 1명 선정하여 수여한다. 수상자는 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 받게 된다.

3월 22일은 국제연합(UN)이 선정한 세계 물의 날이다. 많은 국가들이 도시화와 산업화, 그리고 전 세계적인 기후 위기로 물 사용에 어려움을 격고 있다. 과기정통부와 연구재단은 이상호 교수가 차세대 수처리 및 담수화 기술 및 스마트 기술을 접목한 선도적인 수자원 기술 개발에 앞장서 기후변화 위기 대응을 위한 수자원 관리에 도움을 주었으며 기술의 수출산업화에도 이바지한 공로가 크다는 점을 들어 이 교수를 선정했다고 밝혔다. 

현재 담수화를 위해 주로 사용되는 증발법이나 역삼투법은 에너지 소모량이 상대적으로 높아 전 세계적으로도 중동 등 일부 지역에서만 사용되고 있다. 차세대 담수화 기술인 막증발(membrance distillation, 다공성 또는 비다공성 막을 통한 부분적인 기화를 이용하여 액체 혼합물의 성분을 분리하는 방법) 공정은 해수 담수화뿐 아니라 산업 폐수 처리에도 활용이 가능할 것이라는 기대를 받았으나 막모듈과 공정 설계 기술 부족으로 상용화에 이르지 못하고 있다. 뿐만 아니라 막증발 공정 과정에서는 탄산칼슘, 황산칼슘, 실리카 등의 무기염이 막 표면에 석출되어 효율을 저하시키는 문제가 있다.

이상호 교수 연구팀은 이러한 기술적 한계를 극복하기 위해 전산 유체역학을 이용해 막모듈 해석 및 설계를 최적화했다. 또한 중공사 모듈 기반 막증발 공정 설계 기술을 개발하고 막오염 및 찌꺼기(스케일) 제거를 위한 전처리 및 물리적 막세정 기술 개발에 힘썼다.

그 결과 기존 대비 분리막을 통과하여 처리되는 물의 속도(플럭스, 수처리 효율과 관련됨)와 에너지 효율을 높이는 모듈 설계 기술, 시뮬레이션 기반의 공정 설계 최적화 기술, 시설 유지·관리를 위한 핵심 기술 확보에 성공했다. 또한 개발 기술 상용화를 위해 300m³/일 규모의 막증발 실증플랜트를 설계·제작·운영하여 상용화 기반을 다졌다.

이 교수팀은 신개념 해상이동형 담수화 선박 개발을 추진해 2022년 2월 하루 300m³ 규모의 세계 최초 자항식(자체 기관으로 항행이 가능한 선박) 담수화 선박을 제작했다. 이 선박은 지난해 12월과 올해 1월, 가뭄에 시달리는 전남 소안도 주민들에게 깨끗하고 안전한 물을 공급하면서 원천기술의 실제 현장 적용과 실증화에 성공했다.

이에 더하여 도시 물 공급-물 순환 연계 융·복합 시스템 구축 기술을 개발해 도시 내 물 공급·물 순환 시설의 효율적인 관리를 위한 핵심 기술을 확보했고 관리비용 10% 절감에 기여했다.

이 교수는 "일련의 연구는 기후변화에 의한 물 부족 문제 해결을 위한 새로운 접근방법을 모색해 혁신적 신기술을 개발했다는 점에 의의가 있다."라며 "후속 연구를 통해 국내 수자원·담수화 산업 발전과 수출에 기여하고 국내 도서 지역 물 부족 해결에 이바지하겠다."라고 말했다.

그는 앞으로 디지털 기반의 탄소중립 담수화 기술 연구를 희망한다고 밝혔다. 또한 기술 개발을 통한 연구 성과의 실용화와 사업화를 강조하면서 이를 실현하기 위해 산·학·연 공동 연구를 추진할 계획이다.