가방처럼 들고 다니는 '휴대용 수분포집기'…하루 2ℓ 식수 만든다

기계연, '휴대용 수분 포집 시스템' 개발…기존 기술 대비 에너지 효율 2배 ↑, 포집 능력 2배 ↑

기계연 자연모사연구단 임현의 연구단장과 오선종 책임연구원이 개발한 기존 ‘탁상형 물 수확기(좌)’와 새로 개발한 ‘휴대용 수분 포집 시스템’으로 만든 ‘가방형(휴대용) 물 수확기(우)’에 대해 설명하고 있다/사진=기계연

한국기계연구원(이하 기계연)이 공기 중 수분을 끌어 모아 물을 생산하는 '휴대용 수분 포집 시스템'을 개발했다고 20일 밝혔다. 이는 앞으로 군용, 캠핑용, 도서 산간 지역 생존수 생산 시스템 등 다양한 분야에 활용될 것으로 보인다.

기계연 임현의 연구단장팀에 따르면 이번에 개발한 휴대용 수분 포집 시스템은 '흡착→탈착→응축→살균' 수분 포집 사이클을 원천기술로 하며, 포집량을 약 3kg까지 크게 늘렸다는 게 특징이다. 이 수확기로 24시간 동안 성인 하루 물 섭취 권장량인 2ℓ의 물을 만들어 낼 수 있다.가방처럼 들고 다닐 수 있다. 기존 제습 시스템 대비 2배 이상으로 에너지 효율도 개선했다. 또 수분이 응축되는 냉각핀을 순간 80도까지 가열, 표면의 박테리아를 1분 내 살균하고 자연 분해가 가능한 친환경 필터로 정수하는 등 안정성을 검증받았다. 이 기술은 친환경 가전 전문 제조기업 퓨어시스에 이전, 휴대용부터 대용량까지 다양한 제품군 사업화를 추진한다.

기존 수분 포집 시스템은 냉각식 제습기와 에어컨 같이 수분 과포화 상태를 조절하기 위한 응축기, 증발기, 압축기 등으로 구성돼 소음, 무게, 냉매 사용에 따른 환경오염 우려가 있다.

이런 문제를 개선하기 위해 열전소자(열 에너지를 전기 에너지로 변환하거나 전기 에너지를 열 에너지로 변환하는 장치)를 이용한 수분 포집 시스템을 개발하고 있지만, 압축기를 사용하는 컴프레셔 타입에 비해 수분 포집의 에너지 효율이 크게 떨어지는 단점이 있다.

연구팀이 개발한 휴대용 수분 포집 시스템은 기존 열전소자 방식에 비해 2배 이상 포집 능력이 뛰어나다. 열전소자의 발열면을 흡습판으로 이용한 것이 핵심이다. 흡습판의 흡착 모드에서 공기 중 수분을 모으고 발열모드에서 수분을 응축판으로 전달하는 방식으로 수분 포집 효율을 높였다. 아울러 발열면에서 발생하는 고온의 열 에너지가 수분 탈착 시 사용돼 발열면에 의해 발생하는 뜨거운 공기 배출을 줄였다.

포집 능력과 함께 소비 전력도 우수하다. 연구팀은 수분 흡착 과정에서 열전소자에 전력 인가 없이 제습이 가능하도록 설계했다. 하나의 열전 모듈로 수분 흡착, 응축, 살균 모드를 실행할 수 있게 개발해 소비 전력을 줄일 수 있었다는 설명이다. 이어 규조토와 생분해 고분자로 자연 분해가 가능한 친환경 필터를 만들어 중금속은 물론 나노 크기의 미세플라스틱까지 제거할 수 있는 정수 시스템도 구축했다.

연구팀 오선종 책임연구원은 "수분 포집 시스템은 기존 응축시스템이나 흡습 시스템의 원리를 복합해 사용하는 하이브리드 시스템"이라며 "에너지 사용량을 최소화하고 친환경 재료를 활용하는 지속가능형 기술"이라고 말했다.

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류준영 기자 joon@mt.co.kr