버려지는 ‘오·폐수’로 전기와 식수 동시에 만든다

- KIST, 물 정화 필터와 전도성 고분자의 결합 새로운 분리막 개발

KIST-명지대 공동연구진이 개발한 전력발생 물정화 멤브레인 모식도.[KIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 빗물이나 바닷물, 지하수, 강물, 오·폐수 등 우리 주변에 존재하는 다양한 형태의 물을 마시거나 사용할 수 있는 물로 정화하는 데에는 막대한 에너지가 필요하다. 그렇다면 물을 정화하는 과정에서 전력을 발생시킬 수 있다면 어떨까? 국내 연구진이 폐수를 식수로 정화하면서 전기를 생산할 수 있는 분리막(Membrane)을 개발해 난제를 해결했다.

한국과학기술연구원(KIST) 장지수 박사팀은 명지대학교 윤태광 교수팀과의 공동연구를 통해 오·폐수, 바닷물, 지하수 등 다양한 물자원을 활용해 전기를 연속적으로 발생시키면서 식수를 제공할 수 있는 신개념 분리막을 개발했다고 7일 밝혔다.

연구진이 개발한 분리막은 하부에는 물을 정화시키는 다공성 필터 분리막이, 상부에는 전기가 통하는 전도성 고분자가 샌드위치 구조로 결합돼 있다. 분리막은 물이 흐르는 방향을 제어해 수직으로 관통하면 정화되고, 수평방향으로 확산하면 직류 전기를 만들어 내도록 설계됐다. 10nm(1억분의 1미터) 이하의 오염물질을 95%이상 제거할 수 있어 폐수에 존재하는 미세플라스틱이나 중금속 입자 등을 정화할 수 있으며, 단 10µl (마이크로 리터)의 물로도 3시간 이상 전력을 발생시킬 수 있다.

또한 개발된 분리막은 단순한 용액 프린팅 공정을 통해 크기 제한 없이 제작이 가능하기 때문에 제작 단가와 공정에 소요되는 시간을 동시에 절감해 상용화 가능성이 크다.

장지수 KIST 박사.[KIST 제공]

연구진은 개발된 분리막을 실제 공장 현장에 적용하여 폐수의 수질을 식수 수준으로 향상시키면서 전기를 생산하는 후속 연구를 진행 중이다.

장지수 박사는 “물부족 문제 해결과 친환경 에너지 생산이 동시에 가능한 신기술로 수질 관리시스템 및 비상전력 시스템으로도 응용 가능성이 매우 크다”고 밝혔다.

이번 연구성과는 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 최신호 프론트 커버논문으로 선정됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com