한국에너지기술원, 세계최초 해수담수화 기술 개발

세계 최초로 흐름전극을 기반으로 한 해수담수화 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국에너지기술연구원은 미래의 물 부족 문제를 해결할 수 있는 CDi(축전식 탈염) 해수담수화기술을 개발해 빠르면, 2020년경 상용화에 들어갈 수 있다고 16일 밝혔다.

상용해수담수화 방법은 높은 소비에너지가 요구되기 때문에 미래의 물과 에너지 부족을 동시에 해결하기 위해서는 저에너지 소모의 차세대 해수담수화 원천기술이 필요하다. 저에너지 소모의 CDi 기술은 이미 전 세계 연구자들에 의해 미래의 수처리 기술로 연구되고 있지만, 성과를 낸 것은 이번이 처음이다.

CDi 기술은 내부에 사용되는 집전체 위에 다공성 전극이 코팅되어 있어 이온흡착 용량의 제한이 있다. 그러나 에기원 김동국 박사 팀은 저에너지 소모 수처리 기술인 CDi의 한계를 극복한 고농도의 해수담수화에 활용될 수 있는 흐름전극 기반 축전식탈염(FCDi) 기술을 세계 최초로 개발하는데 성공했다.

FCDi는 기존의 CDi와 달리 ‘흐름전극’의 단위셀 내 무한한 이온 흡작 용량으로 인해 연속적인 이온 흡착 공정이 가능하고, 해수 농도염수 탈염이 가능하다. 이 때문에 FCDi는 연속적으로 담수생산이 가능해 해수담수화에 적용될 수 있다.

또 대용량화를 위해 복잡한 적층 구조를 디자인해야 하는 CDi와는 달리 FCDi 단위셀의 단순 적층과 ‘흐름전극’을 저장하는 용기를 크게 제작하면 대용량화도 쉽게 구현이 가능하다.

특히 FCDi에서 사용된 ‘흐름전극’을 활용해 전력저장과 에너지 회수가 가능한 점도 CDi와의 차이점이다.

양극과 음극에서 사용된 ‘흐름전극’내 다공성 전극에는 각각 음·양이온이 흡착되어 있어, 이온의 탈착 과정에서 에너지가 발생하는 원리를 이용한 것이다.

연구책임자인 김동국 박사는 흐름전극 기반 축전식탈염 기술 개발을 통해 “저에너지소비형 해수담수화 원천기술을 확보할 것”이라며 “미래에 도래하게 될 물과 에너지 부족에 대비할 수 있고 이 기술로 향후 세계 해수담수화 시장을 선점하는데 상당한 효과를 거둘 것”이라고 밝혔다.