사진은 국립한밭대학교 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀

국립한밭대학교(총장 오용준)는 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀이 기존의 한계를 뛰어넘는 새로운 태양광 기반 담수화 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

이번 연구에서는 건축물의 기둥 구조인 ‘필로티(Piloti)’에서 영감을 받아, ‘역필로티 구조(Inverted Piloti)’를 적용한 증발기를 설계했다. 특히, 바닷물보다 훨씬 짠 20wt% 초염수 환경에서도 성능 저하 없이 안정적인 담수화가 가능한 것이 핵심이다.

연구팀은 ▲염 분리 성능을 높인 희생형 고분자 피막(Sacrificial polymer skin) 과 ▲햇빛을 장치 내부로 효율적으로 유도하는 광섬유 기반 빛 유도 기술(Light-guiding fiber) 을 융합하여, 태양광 흡수율과 증발 속도를 크게 향상시켰다.

특히, 이번 증발기는 내부 열 대류를 최적화하고, 태양광의 산란과 흡수를 극대화하는 중공형 구조로 설계되었다. 이로써 물 증발 효율을 높이는 동시에, 기존 시스템의 주요 문제였던 소금 결정화로 인한 막힘 현상을 해결했다.

연구에 사용된 PVA-KGM(폴리비닐알코올-곤약글루코만난) 기반 희생형 피막은, 표면에 생긴 염을 스스로 녹여 제거하는 자가 세정(self-cleaning) 기능을 갖췄다. 이를 통해 장기간 유지보수 없이 안정적으로 작동할 수 있다.

최 교수는 “이번 연구는 구조적, 광학적, 화학적 요소를 동시에 결합한 새로운 형태의 통합형 담수화 시스템”이라며 “기존 해수(3.5wt%)보다 6배 짠 고염도 환경에서도 오랜 시간 안정적으로 작동함을 입증했다”고 설명했다.

또한 그는 “광섬유를 이용한 태양광 유도 기술과 자가 세정 피막은 기존 태양광 담수화 기술의 한계를 넘는 혁신적인 방식”이라고 덧붙였다.

한편, 이번 연구 결과는 세계적 권위의 국제 SCI 학술지 Chemical Engineering Journal 최신호에 **‘Piloti-inspired evaporators with sacrificial skins and light-guiding fibers for efficient and salt-resistant solar desalination’**라는 제목으로 게재됐다.