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먹는 바닷물 '해수담수화'···마그네슘으로 안정성 확보

KIST, 해수담수화 분리막 오염 억제 공정 개발
(왼쪽부터)김혜원 연구원, 정성필 박사,이석헌 박사.<사진=KIST 제공> (왼쪽부터)김혜원 연구원, 정성필 박사,이석헌 박사.<사진=KIST 제공>

국내 연구진이 해수담수화 기술에 사용되는 분리막 오염 억제 방법을 찾았다. 해수담수화는 바닷물을 식수 및 생활용수, 공업용수로 만들어 내는 기술이다. 분리막 수명 연장은 공정효율을 높여 저렴한 용수 생산이 가능해질 것으로 기대된다.

KIST(한국과학기술연구원·원장 직무대행 윤석진)는 정성필·이석헌 물자원순환연구센터 박사팀이 해수담수화 기술 중 하나인 '막증류 공정'에 적용 가능한 마그네슘 투입 전처리 공정을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구결과는 'Water Research' 최신 호에 게재됐다.

연구진에 따르면 막증류 공정은 해수를 가열해 만들어진 수증기를 소수성 분리막에 통과시켜 수증기와 해수를 분리한 후 응축해 담수를 생산하는 기술이다. 이 공정은 분리막 표면에서 막오염과 막젖음이 발생한다. 이는 담수생산속도를 감소시키거나 분리막을 자주 교체해줘야하는 등 비용증가로 이어졌다.

연구진은 막오염을 방지하기 위해 막증류 공정을 모니터링해 탄산칼슘(CaCO3)과 황산칼슘(CaSO4) 결정이 분리막 표면에 형성되는 것이 막오염의 주요 원인임을 확인했다. 또 탄산칼슘은 운전 초기부터 형성돼 분리막의 부분 막젖음을 유발하고, 황산칼슘의 형성은 완전한 막젖음을 발생시켜 운전 중단을 유발함을 규명했다.

이를 바탕으로 연구진은 바닷물에 마그네슘을 투입하는 전처리 공정을 최초로 제안했다. 마그네슘은 바닷물 속에 존재하는 탄산 및 황산이온과 결합하려는 성질을 가져 이를 막기 위해 탄산칼슘 및 황산칼슘의 형성을 막아 분리막 오염이 효과적으로 지연되게했다.

연구팀 관계자는 "투입되는 염화마그네슘(MgCl2)이 무기물질이기 때문에 소수성 분리막의 안정성(막젖음에 대한 저항성)도 확보할 수 있었다"고 설명했다.

정성필 박사는 "소수성 분리막의 안정성이 확보되어 담수화 효율이 높아지고 분리막의 수명이 연장될 수 있을 것으로 기대된다"라며 "무기물 기반의 친환경 전처리가 막 증발 공정 뿐 아니라 다양한 해수담수화 공정에서 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.
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