전력 공급없이 태양광 만으로 바닷물 가열해 식수로 바꾸는 기술을 개발한 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 장지현 교수. UNIST 제공

울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 장지현 교수팀이 전력 공급 없이 태양광만으로 바닷물을 가열해 식수로 바꿀 수 있는 기술이 개발했다고 12일 밝혔다.

장 교수팀이 개발한 것은 3원계 산화물 기반 증발기다. 이 증발기를 바닷물에 띄워 놓으면 1㎡ 크기에서 1시간 만에 식수 약 4.1ℓ를 생산할 수 있다. 이는 자연적인 해수 증발 속도의 7배 가까이 되며, 현재까지 학계에 보고된 산화물 소재 기반 장치 중 세계 최고 수준의 증발 속도라고 과기원은 덧붙였다.

비결은 새로운 광열변환 소재에 있다. 태양 빛을 흡수해 열로 바꾸는 소재로, 증발기 표면에 얇게 코팅된다. 장 교수팀은 내식성이 뛰어난 망간 산화물의 망간 일부를 구리와 크롬으로 치환해 3원계 산화물 광열 변환 소재를 만들었다. 일반적인 산화물 소재는 가시광선 파장 영역까지만 흡수하는 데 그치지만, 개발된 소재는 자외선부터 가시광선, 근적외선 영역까지 빛의 97.2%를 흡수한다.

흡수된 태양광이 열로도 잘 변환된다. 망간 자리를 크롬이나 구리가 차지하게 되면 흡수된 태양 빛 에너지가 다시 빛 형태로 방출되기보다 열로 전환되는 비율이 높아지기 때문에 소재 표면 온도가 80도까지 올라간다. 이는 같은 조건에서 63도에 그쳤던 기존 망간 산화물이나, 74도를 기록한 구리망간 산화물보다 월등히 높은 성능이다.

장 교수는 “소재의 내구성이 뛰어나고 대면적화도 쉬워 상용화되면 전력 인프라가 부족한 개발도상국이나 도서 지역 식수난 해결에 큰 도움이 될 전망이다”고 말했다.

‘미세플라스틱 대응 화공·바이오 융합 공정 연구센터’ 지원을 받은 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’(Advanced Materials) 온라인판에 공개돼 정식 출판을 앞두고 있다.