오·폐수로 전기와 식수 동시에 해결하는 신기술 이목집중

명지대학교 신소재공학과 윤태광 교수

[스포츠서울 | 신재유기자] 폭우·폭염·가뭄·혹한을 동반하는 이상 기후 현상과 환경오염으로 인한 피해가 갈수록 커짐에 따라 지구촌이 탄소중립(Net Zero) 실현 및 신재생에너지 개발에 총력을 쏟고 있다.

이런 가운데 명지대학교 신소재공학과 윤태광 교수가 오·폐수를 식수 수준으로 정화하면서 전기를 생산하는 환경 및 에너지용 분리막(멤브레인, Membrane)을 개발해 화제를 모으고 있다.

식물 증산작용에서 아이디어를 얻고 한국과학기술연구원(KIST) 전자재료연구센터 장지수 박사팀과의 공동 연구와 협업을 통해 탄생된 분리막은 프린팅 공정으로 물을 정화하는 다공성 필터에 전도성 고분자 물질을 입힌 샌드위치 구조다. 오염된 산업 폐수가 분리막을 수직으로 관통하는 동안 미세 플라스틱, 미세 중금속 등 인체에 유해한 10㎚ 이하 오염 물질을 95% 이상 걸러내면서 깨끗한 물로 정화된다. 이와 동시에 물이 수평 방향으로 확산하면서 직류 전기를 생산하는데 10㎕의 물로 3시간 이상 전력을 만들어낼 수 있다.

따라서 산업 폐수를 정화하는 담수 기능을 수행하는 동시에 저비용·고효율 전기 에너지를 스스로 생산·저장하는 분리막을 인체에 부착하면 몸에서 생성되는 땀을 전력원으로 삼아 IoT·웨어러블 기기를 작동할 수 있다. 산업 현장에 적용할 경우 비상 전력원으로 사용할 수 있어 거대 에너지 시장을 확보하기 위한 선점 기술로 활용할 수 있다. 물 재활용 분야에 새로운 패러다임을 제시한 윤 교수 팀의 연구 논문은 저명한 재료 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’(온라인판)에 게재돼 주목받았으며 2월호 표지 논문으로 선정됐다.

2023 스포츠서울 라이프특집 혁신한국인&파워코리아에 선정된 윤 교수는 에너지 저장 기술 연구를 통해 에너지 저장 용량이 크고 수명이 긴 리튬이온배터리, 슈퍼캐패시터 및 차세대 수계 전지를 개발했다. 또 한지(韓紙) 기반 웨어러블 에너지 저장에 관한 원천 기술을 발표해 독창성을 인정받았으며 이에 힘입어 분리막을 활용한 친환경 미래 에너지 생성 플랫폼을 개발하게 됐다.

그는 “지구촌의 가뭄 현상이 심화되는 상황에서 담수화 및 산업 폐수 처리 기술 개발은 인류 생존과 직결된 매우 중요한 문제이지만 물을 정화하는 과정에서 소모되는 에너지의 양을 줄이는 것이 관건”이라고 강조하면서 “정부가 신재생에너지 연구 분야에 대해 지속적으로 투자하고 관심을 기울이면 글로벌 화두인 탄소중립 사회를 구현하고 담수화 기술 개발의 꿈을 이룰 수 있다”고 강조했다.

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