바닷모래 염분 제거 ‘초음파 세척’ 획기적 기술 나왔다

KIOST 연구팀, 장비 성능 입증
골재난·부실공사 해소 역할 기대

[그래프] 초음파 염분세척 효율 비교

강모래 부족으로 건설 현장에서 널리 쓰이게 된 바닷모래의 염분이 제대로 세척되지 않아 부실 공사로 이어지는 사례가 많다. 초음파로 물과 시간을 획기적으로 줄여 염분을 제거할 수 있는 기술이 국내에서 개발, 세계적 학술지에 게재돼 관심을 모은다.

한국해양과학기술원(KIOST) 윤길림 박사 연구팀은 바닷모래에 남은 염분을 효율적으로 제거할 수 있는 초음파 세척 장비를 개발하고, 그 성능을 입증하는 연구 결과를 세계적 학술지 ‘네이처’ 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인판에 지난 7월 30일 게재했다고 6일 밝혔다.

‘초음파 기술을 활용한 바닷모래 염분(NaCl) 제거 장비 개발 및 성능 평가’라는 제목의 논문에서 윤 박사팀은 초음파의 ‘공동화 기제’(cavitation mechanism)를 활용했다고 설명했다. 유체 내 압력이 특정 지점에서 액체의 증기압 이하로 떨어지면서 액체 내부에 발생한 증기 기포가 유발하는 충격파를 이용한 것이다. 입자 제거력과 침투력, 비접촉 세척이 가능한 것이 특징으로, 좁은 공간에서도 정밀하고 신속하게 염분을 제거할 수 있다. 염분 세척에 필요한 물 사용량과 처리 시간을 획기적으로 줄일 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다.

기존 바닷모래 세척은 쌓인 모래 위에 단순히 물을 반복적으로 뿌려 장시간 자연히 염분이 빠지도록 하는 살수 방식이다. 바닷모래 1t 세척에 약 4t의 물이 필요한 것으로 알려져 있다. 물이 빠지고 말렸다가 다시 물을 붓는 방식이라 시간이 3~4일이 걸리기도 한다.

윤 박사팀이 개발한 세척기는 바닷모래와 민물(지하수 등)을 1 대 2 비율로 섞어 300w 이상의 초음파를 3분간 쏘면 국토교통부 골재 규정이 정한 잔류 염분 기준치 0.04% 이하로 낮출 수 있다는 것이 확인됐다. 물 사용량과 시간에서 기존 살수 방식과 비교가 불필요한 수준이다.

건설에 필수적인 바닷모래는 염분 제거가 필요하고, 염분이 제대로 제거되지 않은 채 공사가 이뤄지면 철근 부식과 구조물 조기 손상을 유발해 건축물의 구조 안전성에 큰 영향을 줄 수 있다.

윤 박사는 “이번에 개발한 세척기를 국토부나 골재협회에서 받아들여 국가 골재 수급에도 도움이 되고, 부실공사를 막는 데 도움이 되었으면 좋겠다”고 말했다.