美MIT, 태양광 발전 기반 담수화 시스템 개발

ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ미국 매사추세츠공대(MIT) 연구팀이 태양광 발전으로 얻은 전기에너지를 이용해 전력 인프라가 없는 지역에도 담수화 시스템을 공급하는 새로운 방법을 개발했다.

전력 효율이 우수하고 배터리가 필요 없어 바다에서 멀리 떨어진 내륙 지역에도 도입이 가능할 전망이다.  

이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 워터(Nature Water)'에 게재됐다. 

MIT 아모스 윈터(Amos Winter) 교수팀이 개발한 해수담수화 시스템은 태양광 발전에 특화되어 있으며, 전기장을 이용해 물에서 염이온을 제거하는 방법인 '전기투석'을 기반으로 한다. 

시스템 내에 '플로우 커맨드 커런트 컨트롤(Flow Command Current Control)'이라는 제어 모델이 탑재돼 1초에 여러 번 탈염 속도를 조정할 수 있다. 이를 통해 태양 움직임에 따른 작동이 가능해, 전력 과잉 시에는 물을 퍼 올리는 속도를 높이고 반대로 태양광이 차단돼 전력이 부족하면 효율을 낮출 수 있다. 

연구팀은 6개월 동안 뉴멕시코의 지하수 우물에서 프로토타입을 테스트했다. 다양한 기상 조건에도 불구하고 태양광 패널에서 얻은 전기에너지 중 평균 94% 이상을 낭비 없이 활용해 하루 최대 5000리터(ℓ)의 물을 생산했다.

이 시스템은 배터리나 태양광 발전 이외의 보조 전원 없이 작동하기 때문에, 축전에 의존하는 기존의 해수 담수화 시스템과는 차별화된다. 

또 해수와 담수의 중간 염분을 가진 '기수(汽水, brackish water)' 지하수를 담수화하는 데 중점을 두고 있다. 연구팀은 기수를 식수의 거대한 미개발 공급원으로 내다보고 있다. 시스템 개발에 참여한 조나단 베셋(Jonathan Bessette) 연구원에 따르면 지하수는 기후변화로 인해 예전보다 염분 농도가 높아지고 있다. 

전력에 대한 접근성이 충분하지 않고, 지하수에 의존하고 있는 개발도상국의 경우 재생에너지를 사용해 물을 담수화하는 시스템은 깨끗한 물을 공급하는 단순하면서도 효과적인 방안이 될 수 있을 것으로 기대된다. 

윈터 교수는 "기존 담수화 기술은 안정적인 전력을 필요로 하고 태양광 발전과 같은 변동 전력을 보충하기 위해 배터리가 필수적이었다. 우리 시스템은 태양과 동기화해 소비전력을 끊임없이 변화시킴으로써 태양광 발전을 직접적이고 효율적으로 이용해 물을 생성할 수 있다"고 강조했다.